用于将电功率馈入供电网中的方法技术

用于借助于至少一个具有功率控制装置(150)和发电机的风能设备(100)将电功率(P

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将电功率馈入供电网中的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于将电功率馈入到供电网中的方法。此外，本专利技术涉及一种风能设备以及一种风电场，所述风能设备和风电场分别设立用于执行这种方法。

技术介绍

[0002]通常，风能设备根据盛行的风产生电功率并且将其馈入供电网中。这尤其意味着，由风能设备馈入的电功率与盛行的风况相关。
[0003]但是，在风能设备运行期间，盛行的风况也可能突然改变，例如由于出现阵风或暴风雨临近。
[0004]在这种情况下，风能设备于是突然产生更多的功率并且然后也因此将其馈入供电网中。
[0005]也就是说，在阵风或暴风雨的情况下，风能设备具有特别陡的功率梯度，所述风能设备将所述功率梯度直接提供到供电网上。
[0006]这些陡的功率梯度于是在供电网中会引起电网反作用，或者在小型(岛)电网中甚至会导致电网崩溃。
[0007]德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索了以下现有技术：US 2011/0 204 635 A1。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的是解决上述问题中的至少一个。尤其要提出一种解决方案，即使在盛行的风况突然变化的情况下所述解决方案也能够在供电网上运行风能设备，使得不发生或仅发生小的电网反作用。至少要提出一种关于迄今已知的解决方案的替选方案。
[0009]因此，根据本专利技术，提出一种根据权利要求1的用于将电功率馈入到供电网中的方法。
[0010]根据本专利技术的用于借助于至少一个具有功率控制装置和发电机的风能设备将电功率馈入到供电网中的方法由此包括以下步骤：为风能设备待产生的电功率创建电功率梯度，其中所述电功率梯度至少借助于稳定算子限制或者借助于预测算子创建为，使得电功率梯度不等于预测的风功率梯度；在风能设备的功率控制装置中设定所创建的电功率梯度；并且根据所创建的电功率梯度借助于风能设备在具有馈电时间的馈电时间段内产生电功率。
[0011]因此，尤其提出，借助于稳定算子或预测算子来限制风能设备的功率梯度。
[0012]为此，风能设备具有至少一个功率控制装置，所述功率控制装置设立用于，设定，尤其限制由风能设备产生并且输出给供电网的电功率，更确切地说，尤其借助于可调节的或可预设的算子或参数。
[0013]为此，功率控制装置例如能够具有梯度限制模块并且设置在控制单元中，所述控制单元设立用于，设定风能设备的输出功率，尤其借助于全尺寸变流器来提供。
[0014]此外，功率控制装置设立用于，根据稳定算子或预测算子来设定功率梯度。
[0015]在此，尤其应将稳定算子理解为如下算子，所述算子能够在功率控制装置中设定并且所述算子设立用于尤其是随着时间稳定由风能设备输出的电功率。例如，稳定算子是一个可设定的参数，所述参数与全尺寸变流器的功率期望值相乘，其中所述参数能够采用在0和1之间的值。在这种情况下，全尺寸变流器控制装置例如根据阵风确定全尺寸变流器的功率梯度，并且将其与0和1之间的值相乘。这会导致：全尺寸变流器所具有的功率梯度比其实际上根据阵风所可能具有的功率梯度更小。也就是说，优选提出一种具有功率限制的梯度限制，其优选与备用功率和对转子惯性的利用相组合，尤其用于稳定风能设备的馈电。优选地，在此将稳定算子选择为，使得稳定算子稳定或均衡由风能设备产生并馈入到供电网中的电功率。
[0016]此外，尤其将预测算子理解为如下算子，所述算子能够在功率控制装置中设定并且设立用于尤其随着时间将由风能设备输出的电功率控制为，使得考虑即将到来的风变化。例如风能设备或具有风能设备的风电场具有LIDAR(激光雷达)系统，所述LIDAR系统借助于激光射束执行远程测量。例如，LIDAR系统于是看到阵风即将到来。于是将预测算子设定为，使得在发生风变化之前风能设备就已经提高其功率或提升其输出给供电网的电功率。然后，风能设备产生如下电功率，所述电功率大于可从盛行的风中提取的电功率。
[0017]然后，这种功率亏损例如能够借助于转子或转子-发电机-系统的惯性来补偿。但是，代替LIDAR系统，也能够使用另一种上游的风确定系统，例如，风桅杆或另一风能设备。
[0018]在一个优选的实施方式中，同样将预测算子设定为，使得所述预测算子稳定或均衡由风能设备产生的并馈入供电网中的电功率。
[0019]因此，预测算子尤其具有与稳定算子相同的技术效果，即，随着时间限制由风能设备输出的电功率或稳定风能设备的功率输出。
[0020]在这种情况下有利的是，风能设备不具有任何陡的功率梯度并从而风能设备能够在供电网上尤其保护性地运行。这在小或弱的供电网的区域中是特别有利的，因为强烈的功率波动在此会对供电网的稳定性有特别大的负面影响。
[0021]优选地，所述方法还包括以下步骤：在具有预测时间的预测时间段内根据至少一个所检测的风参数来预测在风能设备的转子场中的未来盛行的风的至少一个风功率梯度。
[0022]因此，还提出，预测风功率梯度，即风随着时间的变化。这种风功率梯度例如能够根据风速来确定。为此，例如连续地检测风速并且借助于考虑平均风速的分析来进行评估，尤其根据：阵风或突然的风况变化是否即将到来。
[0023]优选地，风功率梯度在此针对风能设备的转子场来确定，并且在该处尤其在预测时间段内根据至少一个所检测的风参数来预测。也就是说，提出：预测有针对性地以单个风能设备或风电场的收益为导向。
[0024]例如，在风能设备上检测风强度或空气压力。由此在第一时间点确定风能设备的转子场的功率值。紧接着在第二时间点重复该过程。根据这两个这样确定的值，于是在如下时间段内确定风功率梯度，根据所述时间段设定预测算子，尤其用于均衡风能设备的功率输出。替选地或附加地，能够将如此确定的风功率梯度与平均的风功率梯度进行比较，以便设定预测算子。
[0025]在一个优选的实施方式中，也重复地检测或持续地测量风参数，例如风速。
[0026]例如，连续地检测风速并且从中在例如50秒的滑动时间窗内确定风功率梯度，即风速随着时间的变化，其中将该风功率梯度外推到将来，以便预测进一步的风功率梯度。例如检测到：风速以每分钟0.1m/s连续地提高。然后，从该值中预测：在下一分钟内风速同样以每分钟0.1m/s提高。根据该预测，于是将预测算子选择为，使得由风能设备输出给供电网的电功率随着时间被限制为，使得风能设备的馈电不会导致电网干扰或者供电网中的强烈的功率波动。
[0027]在一个特别优选的实施方式中，如此预测的风功率梯度用于创建预测算子，根据所述预测算子设定一个或所述功率梯度。
[0028]也就是说，尤其提出，根据风功率梯度设定预测算子。
[0029]因此，预测算子尤其是如下参数设定，所述参数设定考虑未来的风况并且从而对风能设备的功率输出起作用，使得该功率输出被稳定，或者风能设备的馈电不会导致电网干扰或者在供电网中的强烈的功率波动。
[0030]替选地或附加地，为此提出，从当前的风况中，例如从平均风速与最大风速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于借助于至少一个风能设备(100)将电功率(P
WEA
)馈入供电网中的方法，所述风能设备具有功率控制装置(150)和发电机，所述方法包括以下步骤：-为所述风能设备(100)的待产生的电功率(P
A_elek
)创建电功率梯度(dP
A_elek
/dt)，其中所述功率梯度(dP
A_elek
/dt)至少-借助于稳定算子(V)来限制，或者-借助于预测算子(P)创建为，使得所述电功率梯度(dP
A_elek
/dt)不等于预测的风功率梯度(dP
W
/dt)，-在所述风能设备(100)的功率控制装置(180)中设定所创建的电功率梯度(dP
A_elek
/dt)，-借助于所述风能设备(100)根据所创建的电功率梯度(dP
A_elek
/dt)在具有馈电时间(Δt
E
)的馈电时间段([t
E1
；t
E2
])内产生电功率(P
A_elek
)。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：-根据至少一个所检测的风参数(Par
Wind
)在具有预测时间(Δt
P
)的预测时间段([t
P1
；t
P2
])预测在所述风能设备(100)的转子场(A
Rotor
)中未来盛行的风的至少一个风功率梯度(dP
W
/dt)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述稳定算子(V)包含下述列表中至少一个：-小于1的稳定常数(c1)，尤其使得所述电功率梯度(dP
A_elek
/dt)小于所述风功率梯度(dP
W
/dt)，-在0.4至0.6之间，优选为0.5的稳定常数(c2)，尤其使得所述电功率梯度(dP
A_elek
/dt)小于所述风功率梯度(dP
W
/dt)，-用于最大风能设备电功率(P
A_max
)的功率极限值，所述最大风能设备电功率小于已经借助至少一个所检测到的风参数(Par
Wind
)预测的最大风功率(P
W_max
)，-最大允许的发电机转速变化(dω
G_max
)和/或最大允许的发电机转速(ω
G_max
)的转速极限值。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预测算子(P)包括以下列表中的至少一个：-小于1的预测常数(k1)，尤其使得所述电功率梯度(dP
A_elek
/dt)小于所述风功率梯度(dP
W
/dt)，-在0.4和0.6之间，优选为0.5的预测常数(k2)，尤其使得所述电功率梯度(dP
A_elek
/dt)小于所述风功率梯度(dP
W
/dt)，-预测常数(k3)，将所述预测常数选择为，使得所述电功率梯度(dP
A_elek
/dt)产生风能设备电功(W
A_elek
)，随着所述馈电时间段的开始以起始馈电时间(t
E1
)开始，并且随着所述馈电时间段的结束以结束馈电时间(t
E2
)结束，所述风能设备电功在量值上基本上与风功(W
W
)相对应，所述风功随着预测时间段的开始以起始预测时间(t
P1
)开始并且随着所述馈电时间段的结束以结束馈电时间(t
E2
)结束，-用于最大风能设备电功率(P
A_max
)的功率极限值，所述最大风能设备电功率小于已经借助于至少一个所检测的风参数(Par
Wind
)预测的最大风功率(P
W_max
)，-最大允许的发电机转速变化(dω
G_max
)和/或最大允许的发电机转速(ω
G_max

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：