具有多个风力涡轮发电机和发电厂控制器的风力发电厂制造技术

本发明专利技术涉及一种风力发电厂，其具有多个风力涡轮发电机和设置成与多个风力涡轮发电机通信的发电厂控制器，其中多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器相关，该风力涡轮机控制器被设置成根据从风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制其相关风力涡轮发电机中的有功功率输出；风力发电厂根据有功功率基准给公用电网供电；使得在有功功率基准改变时，通过权重因子来改变每个风力涡轮发电机的有功功率设定点；其中，用于有功功率基准的增加的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的可用有功功率与风力发电厂的可用有功功率之间的关系，并且其中用于有功功率基准的降低的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的所产出有功功率与风力发电厂的总计有功功率输出之间的关系。本发明专利技术还涉及一种用于控制风力发电厂的方法。

Wind power plants with multiple wind turbine generators and power plant controllers

The invention relates to a wind power plant, which has a plurality of wind turbine generators and a power plant controller set up to communicate with a plurality of wind turbine generators, in which each wind turbine generator in a plurality of wind turbine generators is related to a wind turbine controller, which is set according to the active power received from the wind power plant controller. Points control the active power output in the wind turbine generator; wind power plants supply power to the public grid according to the active power reference; so that when the active power reference is changed, the active power setting point of each wind turbine generator is changed by the weight factor; among them, the weight factor for the increase of the active power reference depends on the power of each wind turbine generator. The relationship between available active power and available active power of wind power plant, and the weight factor for reducing active power reference depends on the relationship between the output active power of each wind turbine generator and the total active power output of wind power plant. The invention also relates to a method for controlling a wind power plant.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个风力涡轮发电机和发电厂控制器的风力发电厂
本专利技术涉及具有多个风力涡轮发电机和带有调度器(dispatcher)的发电厂控制器的风力发电厂。
技术介绍
在电力公用电网中，消费者通常可以不受控制地消耗电力。由于几乎没有任何能量存储在电网中，所以不可能在产出的功率和消耗的功率之间存在不平衡。因此，瞬时功率产出量应与瞬时功耗相匹配。由于常规同步发电机加速，过量发电导致电网频率增加超过标称值(例如50或60Hz)，而由于常规同步发电机接下来将减速，过量消耗将导致电网频率降低超出标称值(例如50或60Hz)。为了使电网频率稳定，通常约10％的发电装置作用于所谓的“主功率控制”。这些还被称为“主控制器”的发电装置在频率降低至标称值以下时增加功率输出，并且在频率升高至标称值以上时降低功率输出。风力涡轮发电机(WTG)可用于给电力公用电网提供能量。风力涡轮发电机有时被称为风力涡轮机(WT)。多个WTG可以形成风力发电厂(WPP)，其还被称为风电园区或风电场。作为风力发电厂(WPP)控制器运行的发电厂控制器(PPC)生成所有WTG的适当的有功功率设定点，以便允许发电厂有功功率遵循发电厂级别上的某个有功功率基准。PPC的生成所有WTG的有功功率设定点的部分称为调度器。调度器协调所有种类的控制模式，例如，频率控制模式、有功功率削减模式、有功功率快速降额控制模式等。因此，非常有意义的是提供一种用于控制风力发电厂的方法，该方法通过将适当的有功功率基准选择和调度给WPP中的多个风力涡轮发电机来确保改进的控制模式，所以发电厂的总计有功功率与有功功率基准匹配。此外，提供一种对所请求的有功功率的改变做出快速反应的风力发电厂是有意义的。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本专利技术中描述的调度策略用于使发电厂级有功功率高精度地遵循发电厂有功功率基准。这样做是为了满足传输系统运营商(TSO)电网集成要求(GIR)，尽管每个单独的WTG在风中的终端可用功率不同地变化。在第一方面中，提供了一种风力发电厂，其具有多个风力涡轮发电机和设置成与多个风力涡轮发电机通信的发电厂控制器，其中多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器相关，风力涡轮机控制器被设置成根据从风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制其相关风力涡轮发电机中的有功功率输出；风力发电厂根据有功功率基准给公用电网供电；使得当有功功率基准改变时，通过权重因子来改变每个风力涡轮发电机的有功功率设定点；其中，用于有功功率基准的增加的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的可用有功功率与风力发电厂的可用有功功率之间的关系，以及其中，用于有功功率基准的降低的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的所产出有功功率与风力发电厂的总计有功功率输出之间的关系。第一方面确保风力涡轮机基于其总可用功率有助于增加或降低功率，以便能够起最大作用的WTG这样做。该方面的一个优点是当有功功率基准(P_reference)改变时，例如当WPP需要输送更多或更少功率时，PPC随后将新的设定点调度给WTG，以便符合功率需求。在第一方面的实施方式中，权重因子对于每个风力涡轮发电机是不同的。本专利技术的实施方式有几个优点，其中包括：a)如果风电场没有被削减，则调度标称WTG有功功率设定点。从而为没有被削减的WTG提供最佳性能。b)如果请求高段(highstep)功率需求，则利用WTG性能(可用有功功率)以便提供快速响应。第二方面涉及一种用于操作风力发电厂的方法，该风力发电厂根据有功功率基准给公用电网供电，该风力发电厂包括多个风力涡轮发电机和被设置成与多个风力涡轮发电机中的每一个的风力涡轮机控制器通信的发电厂控制器，其中每个风力涡轮发电机根据从发电厂控制器接收的有功功率设定点输出有功功率，该方法包括以下步骤：-接收有功功率基准的改变，-基于权重因子改变每个风力涡轮发电机的有功功率设定点，其中用于有功功率基准的增加的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的可用有功功率与风力发电厂的可用有功功率之间的关系，以及用于有功功率基准的降低的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的所产出有功功率与风力发电厂的总计有功功率输出之间的关系，-将改变的有功功率设定点调度给多个风力涡轮发电机中的每一个的风力涡轮机控制器，-使每个风力涡轮发电机根据有功功率设定点输出有功功率。在第二方面的一个实施方式中，该方法从一种策略切换到另一种策略，由此；-通过削减多个风力涡轮发电机中的至少一些风力涡轮发电机，以低于风力发电厂的标称有功功率的有功功率基准操作风力发电厂，-确定被削减的风力涡轮发电机中的每个的功率能力，-定义第一组，该第一组包括功率能力高于功率能力限制的风力涡轮发电机，-定义第二组，该第二组包括功率能力低于功率能力限制的风力涡轮发电机，-通过降低第一组中的风力涡轮发电机的有功功率设定点并增加第二组中的风力涡轮发电机的有功功率设定点来使被削减的风力涡轮发电机的削减量均等。本专利技术的实施方式的其它优点是：PPC在稳态期间将设定点调度给WTG以最大化WTG的动态能力，并且在削减期间，被转发给WTG的设定点不等于WTG的可用功率，如果可能的话。在一个实施方式中，确定被削减的风力涡轮发电机中的每个的功率能力的步骤包括：-计算正功率能力，其是可能功率与产出功率之间的差，和/或-计算负功率能力，其是最小功率与产出功率之间的差。在一个实施方式中，仅功率能力的一部分被均等。此外，使被削减的风力涡轮发电机的削减量均等的步骤可以重复多次。优选的方式是，在每次重复中仅功率能力的一部分被均等。该实施方式的优点在于，以受控的方式执行削减的均等化，以便防止电网中的稳定性问题和振荡。本专利技术的各个方面可以各自与任何其它方面组合。通过以下参考所述实施方式的描述，本专利技术的这些和其它方面将变得明显。通过结合附图参考以下详细描述，将更容易理解同时更好地理解任何伴随特征。如对技术人员明显的是，优选特征可以适当地组合，并且可以与本专利技术的任何方面组合。附图说明现在将参考附图更详细地描述根据本专利技术的风力发电厂及其方法。附图示出了实现本专利技术的一种方式，并且不应被解释为限于落入所附权利要求集的范围内的其它可能的实施方式。图1示出了根据本专利技术的风力涡轮发电机。图2示出了调度器的实施方式。图3示出了具有均等的削减量的曲线。图4示出了WTG的排序。图5示出了基准改变分享优先次序。具体实施方式本专利技术的实施方式涉及具有多个风力涡轮发电机(例如，变速风力涡轮发电机)的风力发电厂。多个风力涡轮发电机(WTG)可以形成风力发电厂(WPP)。风力发电厂试图从所有风力涡轮发电机产出总计功率，并试图确保在公共耦联点(PCC)处的测量功率(P_measurement)等于PCC处的期望功率(P_reference)。这通过将单独或共同的功率设定点调度给每个WTG来完成的。换句话说，PPC接收用于WPP的具体输出功率的请求，并且通过测量PCC处的功率，PPC可以确定它是否满足请求。如果不满足，则PPC改变WTG的功率设定点值。发电厂控制器(PPC)为WTG生成有功功率设定点的方式是PPC内最重要的控制功能之一。如图2所示，通过使用调度策略，PPC有功功率调度器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电厂，所述风力发电厂具有多个风力涡轮发电机和设置成与所述多个风力涡轮发电机通信的发电厂控制器，其中所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器相关，所述风力涡轮机控制器被设置成根据从所述风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制其相关风力涡轮发电机中的有功功率输出；所述风力发电厂根据有功功率基准给公用电网供电；使得当所述有功功率基准改变时，通过权重因子来改变每个风力涡轮发电机的所述有功功率设定点；其中，用于所述有功功率基准的增加的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的可用有功功率与所述风力发电厂的可用有功功率之间的关系，以及其中，用于所述有功功率基准的降低的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的产出有功功率与所述风力发电厂的总计有功功率输出之间的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.06 DK PA2016704991.一种风力发电厂，所述风力发电厂具有多个风力涡轮发电机和设置成与所述多个风力涡轮发电机通信的发电厂控制器，其中所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器相关，所述风力涡轮机控制器被设置成根据从所述风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制其相关风力涡轮发电机中的有功功率输出；所述风力发电厂根据有功功率基准给公用电网供电；使得当所述有功功率基准改变时，通过权重因子来改变每个风力涡轮发电机的所述有功功率设定点；其中，用于所述有功功率基准的增加的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的可用有功功率与所述风力发电厂的可用有功功率之间的关系，以及其中，用于所述有功功率基准的降低的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的产出有功功率与所述风力发电厂的总计有功功率输出之间的关系。2.根据权利要求1所述的风力发电厂，其特征在于，所述权重因子对于每个风力涡轮发电机是不同的。3.根据前述权利要求中的任一项所述的风力发电厂，其特征在于，所述可用有功功率由每个风力涡轮发电机确定并且被转发到所述发电厂控制器。4.根据前述权利要求中的任一项所述的风力发电厂，其特征在于，所述有功功率基准的改变由传输系统运营商、风力发电厂所有者或风力发电厂运营商引起。5.根据前述权利要求中的任一项所述的风力发电厂，其特征在于，所述权重因子还取决于所述风力涡轮发电机中的每一个的额定功率。6.根据前述权利要求中的任一项所述的风力发电厂，其特征在于，权重因子还取决于每个风力涡轮发电机的估计磨损。7.一种用于操作风力发电厂的方法，所述风力发电厂根据有功功率基准给公用电网供电，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机和设置成与所述多个风力涡轮发电机中的每一个的风力涡轮机控制器通信的发电厂控制器，其中每个风力涡轮发电机根据从所述发电厂控制器接收的有功功率设定点输出有功功率，所述方法包括以下步骤：-接收所述有功功率基准的改变，-基于权重因子改变每个风力涡轮发电机的有功功率设定点，其中用于所述有功功率基准的增加的权重因子取决于每个风力涡轮发电机的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·耶森，S·卡佩尔戈德，J·B·谢尔高，K·纳伊比，M·R·谢尔莫塞，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