风力发电厂的控制制造技术

本发明专利技术涉及一种用于控制风力发电厂WPP的方法，该风力发电厂WPP包括连接到电网的多个风力涡轮发电机WTG，该方法包括：根据电网的电值设置电厂功率参考值(Ptotal)；响应于电值的变化确定WPP满足功率需求所需的惯性增量功率参考值(IRdeltaP)；将惯性增量功率参考值和电厂功率参考值(Ptotal)相加以形成功率参考值(Ptotalref)；导出超增参考值(PrefOB)作为功率参考值(Ptotalref)与可用功率值之间的差；将功率参考值(Ptotalref)分配给每个风力涡轮发电机；将超增参考值(PrefOB)分配给每个风力涡轮发电机。本发明专利技术还涉及风力发电厂控制系统和包括控制系统的风力发电厂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】风力发电厂的控制
本专利技术的方面涉及对风力发电厂的控制，尤其涉及功率提升或有功功率生产的快速增加。
技术介绍
现代发电和配电网越来越依赖可再生能源，例如，风力涡轮发电机。除了仅仅发电和输送电力之外，风力涡轮发电机负责通过频率调整为电网稳定性做出贡献。在电网中风力涡轮发电机的高渗透率产生了对风力涡轮发电机的设置要求，该设置要求是关于风力涡轮发电机应如何为电网的稳定性做出贡献。这些要求包括在所谓的电网代码中。可以包括在某些电网代码中的要求中的一个是惯性响应。惯性响应是在短时间段内从正常生产提升功率，即，增加输送到电网的功率的功能。功率提升来自转子中存储的动能，并且可能是由于在功率提升期间从涡轮转子释放存储的动能而产生。功率提升功能可以在所有风速下都可用。然而，对于非常低的风速，功率提升可能会减少。取决于电网代码，提升阶段的细节可能会有所不同。在某些地方，应根据要求来提供提升功率。在示例中，可以指定每当风力发电厂的产量超过额定功率的25％时，风力发电厂必须能够在给定的时间段内(例如，长达10秒)输送额定功率的5-10％的功率提升。电网代码还可以指定恢复时间段的要求。作为示例，在提升之后，可以指定风力涡轮发电机必须在2分钟后恢复正常操作，并且在恢复阶段期间，由风力涡轮发电机产生的功率应保持在可用功率的80％内。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于在一段时间内增加风力涡轮发电机的功率生产的方法和装置，其中关于功率增加的方法和装置的操作不受风力涡轮发电机产生的功率的量影响。在第一方面，本专利技术涉及一种用于控制风力发电厂(WPP)的方法，该风力发电厂(WPP)包括连接到电网的多个风力涡轮发电机(WTG)，该方法包括：根据电网的电值设置电厂功率参考值(Ptotal)；响应于电值的变化确定WPP满足功率需求所需的惯性增量(delta)功率参考值(IRdeltaP)；将惯性增量功率参考值(IRdeltaP)和电厂功率参考值(Ptotal)相加以形成功率参考值(Ptotalref)；导出作为功率参考值(Ptotalref)与可用功率值(Pava)之间的差的超增参考值(PrefOB)；将功率参考值(Ptotalref)分配给多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机；并且将超增参考值(PrefOB)分配给多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机。电网的电值可以是频率值。电值可以是电网的频率值。在第二方面，本专利技术涉及一种用于控制风力发电厂WPP的功率输出的控制系统，该风力发电厂WPP包括连接到电网的多个风力涡轮发电机，该控制系统包括：一个或多个计算机处理器；用于根据电网的电值来设置电厂功率参考值(Ptotal)的模块；用于响应于电值的变化确定WPP满足功率需求所需的惯性增量功率参考值(IRdeltaP)的模块；用于将惯性增量功率参考值(IRdeltaP)和电厂功率参考值(Ptotal)相加以形成功率参考值(Ptotalref)的模块；用于导出作为功率参考值(Ptotalref)与可用功率值(Pava)之间的差的超增功率参考值(PrefOB)的模块；分配器，用于将功率参考值(Ptotalref)分配给多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机；以及分配器，用于将超增功率参考值(PrefOB)分配给多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机。本专利技术的第一和第二方面的优点在于该方法或控制系统为风力涡轮发电机提供用于控制功率参考值的两个处理(Ptotalref和PrefOB)。因为一个处理可以优先于另一处理，所以这改进了WTG的响应时间。在第三方面，本专利技术涉及一种可加载到至少一个数字计算机的内部存储器中的计算机程序产品，该计算机程序产品包括软件代码部分，其用于当计算机程序产品在至少一个数字计算机上运行时执行根据第一方面或根据本文中公开的实施例中的任意实施例的方法的步骤。在第四方面，本专利技术涉及一种包括多个风力涡轮发电机和根据第二方面或根据本文中公开的实施例中的任意实施例的控制系统的风力发电厂。在第五方面，本专利技术涉及一种用于控制连接到电网的风力涡轮发电机的方法，风力涡轮发电机具有转子，该方法包括：通过使用功率参考值(Ptotalref)和超增功率参考值(PrefOB)来请求来自风力涡轮发电机的功率生产变化；其中，风力涡轮发电机首先响应于超增功率参考值(PrefOB)并随后响应于功率参考值(Ptotalref)；并且通过减少超增功率参考值(PrefOB)和增加功率参考值(Ptotalref)逐渐改变对功率生产变化的请求，使得维持功率生产变化。附图说明图1示意性地示出了风力涡轮发电机；图2示意性地示出了非缩减模式下的P-f曲线；图3示意性地示出了缩减模式下的P-f曲线；图4示意性地示出了风力涡轮发电机的控制系统，特别是如何生成“惯性”参考值；图5示意性地示出了P-f环路中实现的频率控制结构和IEC控制器；图6示意性地示出了P-f环路中实现的频率控制结构和IEC控制器的剩余部分；图7示意性地示出了根据一实施例的风力涡轮发电机在惯性响应请求下如何表现的时间轨迹；图8示意性地示出了根据其中减少的功率可用的一实施例的风力涡轮发电机在惯性响应请求下如何表现的时间轨迹；并且图9示意性地示出了事件的时间轨迹。具体实施方式出于示例性目的，现在将通过实施例并参照附图进一步详细地解释本专利技术。图1示出了风力涡轮发电机WTG100，其包括塔架101和转子102。转子包括三个转子叶片103，然而其数量可以变化，并且可以有两个、四个或甚至更多的叶片。转子连接到机舱104，机舱104安装在塔架101的顶部并且适于驱动位于机舱内的发电机。转子102通过风力的作用而可旋转。风力引起的转子叶片103的旋转能量经由轴传递到发电机。因此，WTG100能够凭借转子叶片将风的动能转换成机械能，并且随后凭借发电机将机械能转换成电能。WTG的电气布局除发电机之外可以包括功率转换器。功率转换器串联在发电机与电网之间，用于将可变频率发电机AC功率转换成电网频率AC功率以注入公用设施/电网。发电机可经由功率转换器控制以产生与功率请求相对应的功率。为了改变叶片的空气动力学特性，例如为了使风能的摄取最大化，可以倾斜叶片103。叶片由变桨系统倾斜，变桨系统可以包括用于取决于倾斜请求而倾斜叶片的致动器。在正常操作中，WTG被设置为在任意给定的风速下从风力中捕获尽可能多的功率，只要功率生产低于WTG的额定功率限制(即，部分负载操作)就会如此工作。当风速增加超过额定风速(通常设计为10-12m/s)时，WTG必须倾斜叶片103，使得即使风力远高于额定风速，捕获的能量稳定在在额定功率。为了确保有尽可能多的能量产出，在部分负载期间，设置电力设定点Preq，使得转子102的叶尖速度比λ维持在其最优值λopt。诸如叶尖速度比和最优叶尖速度比之类的术语对于本领域技术人员是已知的。如果风速不够高则可以选择部分负载状态，以使得能够从发电机生成标称或额定电力，换言之，风力中的能量产生可用功率(例如，由可用功率值表示)。在这种状态下，控制桨距θ和发电机速度以优化WTG100的空气动力学效率。因此，可以将倾斜请求θreq设置为使转子的空气动力学效率最大化的最优桨距参考值θopt。可以通过跟踪期望的发电机速度ωref来控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制风力发电厂WPP的方法，所述风力发电厂WPP包括连接到电网的多个风力涡轮发电机WTG，所述方法包括：根据所述电网的电值设置电厂功率参考值(Ptotal)；响应于所述电值的变化确定所述WPP满足功率需求所需的惯性增量功率参考值(IRdeltaP)；将所述惯性增量功率参考值(IRdeltaP)和所述电厂功率参考值(Ptotal)相加以形成功率参考值(Ptotalref)；导出作为所述功率参考值(Ptotalref)与可用功率值(Pava)之间的差的超增参考值(PrefOB)；将所述功率参考值(Ptotalref)分配给所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机；并且将所述超增参考值(PrefOB)分配给所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.06 DK PA2016700051.一种用于控制风力发电厂WPP的方法，所述风力发电厂WPP包括连接到电网的多个风力涡轮发电机WTG，所述方法包括：根据所述电网的电值设置电厂功率参考值(Ptotal)；响应于所述电值的变化确定所述WPP满足功率需求所需的惯性增量功率参考值(IRdeltaP)；将所述惯性增量功率参考值(IRdeltaP)和所述电厂功率参考值(Ptotal)相加以形成功率参考值(Ptotalref)；导出作为所述功率参考值(Ptotalref)与可用功率值(Pava)之间的差的超增参考值(PrefOB)；将所述功率参考值(Ptotalref)分配给所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机；并且将所述超增参考值(PrefOB)分配给所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电值是频率值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括：将超增标志(OBFlag)分配给所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机，由此所述多个风力涡轮发电机根据接收到的所述超增参考值(PrefOB)发起超增。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述功率参考值(Ptotalref)和/或所述超增参考值(PrefOB)是具有预定缓变率的依赖时间的缓变率函数。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：在由定时器限定的预定时间段之后缓降所述超增参考值(PrefOB)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：根据具有负惯性增量功率参考值(IRdeltaP)的所述电网的所述电值来减小所述电厂功率参考值(Ptotal)；将所述可用功率(Pava)与所述功率参考值(Ptotalref)进行比较；并且当所述功率参考值(Ptotalref)大于所述可用功率时，请求所述超增参考值(PrefOB)命令增加功率生产。7.一种用于控制连接到电网的风力涡轮发电机的方法，所述风力涡轮发电机具有转子，所述方法包括：通过使用功率参考值(Ptotalref)和超增功率参考值(...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·加西亚，K·纳伊比，DM·瓦尔坎，M·魏，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK