操作混合动力发电厂以优化PV功率输出的方法技术

本公开涉及一种在包括WTG和PV模块两者的混合动力发电厂中控制风力涡轮发电机(WTG)的操作的方法。该方法包括以下步骤：监测WTG中的一个或多个的至少一个操作参数；监测PV模块中的一个或多个的至少一个操作参数；以及根据所监测的操作参数来控制WTG的操作，以控制由WTG投射在PV模块上的叶片阴影，从而例如通过减小投射在PV模块上的叶片阴影区域来优化PV模块的功率输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作混合动力发电厂以优化PV功率输出的方法
本公开涉及一种操作包括风力涡轮发电机(WTG)和受叶片阴影影响的PV(光伏)模块的混合动力发电厂的方法，其中控制WTG以优化PV模块的功率输出。
技术介绍
风/太阳能混合动力发电厂包括风力涡轮发电机(WTG)和PV模块的组合，它们被配置为向外部电力传输网络或电网供应电力。通过在单个发电厂中同时包括WTG和PV模块，可以增大发电厂可生成的可再生能量的量，并在一定范围的操作条件下提供更可靠的电力生成。但是，当PV模块靠近混合动力发电厂中的WTG定位时，PV模块可能会受到WTG投射的阴影(包括WTG塔架所投射的静态阴影以及WTG转子的叶片所投射的移动或闪烁的阴影)的影响。投射在PV模块上的WTG阴影会导致多个缺点。例如，塔架阴影和叶片阴影可能会减少落在PV模块上的光的量，因此会减小总PV功率输出。此外，移动的叶片阴影也可能导致PV模块的最大功率点跟踪系统的功能欠佳，从而进一步减小总的PV功率输出。此外，由于塔架阴影和叶片阴影在不同位置造成的不同遮蔽条件导致PV模块的负载不均匀，可能会导致PV模块加速劣化。这些问题的一种解决方法是将PV模块放置在不受WTG阴影影响的位置。然而，该解决方案通常需要减少发电厂中的PV模块的数量和/或增大发电厂的面积。本专利技术的目的是克服已知的风/太阳能混合动力发电厂的缺点。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种操作混合动力发电厂的方法，所述混合动力发电厂包括至少一个WTG和至少一个PV模块，其中，PV模块中的至少一个位于混合动力发电厂内受叶片阴影影响的位置，所述方法包括：监测WTG中的一个或多个的至少一个操作参数；监测PV模块中的一个或多个的至少一个操作参数；以及根据所监测的操作参数来控制WTG的操作，以控制由WTG投射在PV模块上的叶片阴影，从而优化PV模块的功率输出。在控制WTG的操作时，通过考虑由WTG投射在PV模块上的叶片阴影的影响(例如通过减小PV模块上的叶片阴影面积)，可以最大程度地增大PV模块的功率输出，同时还使WTG生产损失最小化。因此，与以常规方式控制WTG以优化和/或最大化WTG功率输出，而不考虑叶片阴影对PV模块的功率输出的影响的情况下将实现的组合功率输出相比，本专利技术允许混合动力发电厂的组合功率输出(包括WTG功率输出和PV功率输出)在较宽范围的操作条件下增大。将理解的是，在整个说明书中，所有对叶片阴影面积的减小和组合功率输出或PV功率输出的增大的参考都是对与以常规方式控制WTG以优化和/或最大化WTG功率输出，而不考虑叶片阴影对PV模块的功率输出的影响的情况相比的叶片阴影面积的减小和组合功率输出或PV功率输出的增大的参考。还将理解的是，控制WTG的操作以优化PV模块的功率输出并不一定意味着以将PV模块上的叶片阴影面积减小到最小的可能水平以能够将PV模块的功率输出增大到最高的可能水平的方式控制WTG，这通常将要求WTG停止或以通常将导致组合功率输出减小的高度折衷的方式操作。取而代之，其意味着WTG(在适当的时候)会以如下方式进行操作：叶片阴影对PV模块的负面影响减小，使得PV模块的功率输出能够被增大到最佳水平，同时仍然维持来自WTG的可接受的功率输出，从而允许混合动力发电厂的组合功率输出被优化和/或最大化。混合动力发电厂通常可以在任何合适的位置包括任何数量的WTG。混合动力发电厂还可以在任何合适的位置(包括在WTG中的任何一个或多个周围和/或之间的位置)包括任何数量的PV模块。如上所述，PV模块中的至少一个处于受叶片阴影影响的位置。将理解的是，受叶片阴影影响的位置是指混合动力发电厂内在一天的至少一部分时间内经历由WTG中的至少一个的叶片引起的阴影闪烁的任何位置。每个PV模块可以包括一个或多个PV电池，它们可以彼此串联或并联连接。在某些情况下，每个PV模块可以包括单个独立的PV电池单元。在其他情况下，每个PV模块可以由多个单独的单元形成，它们可以彼此串联或并联连接。因此，术语“PV模块”不应被解释为对PV电池的数量或PV电池的连接方式的限制。用于控制WTG的操作的所监测的WTG的操作参数可以包括以下任何一项或多项：在一个或多个位置处的风速、风向和/或风湍流；WTG中的一个或多个的功率输出；WTG中的一个或多个处的叶片负载；WTG中的一个或多个的电缆损耗；以及WTG中的一个或多个的操作状态(例如，WTG当前是处于运行状态还是处于脱机状态)。在一些实施例中，在控制WTG的操作以优化PV模块的功率输出时，还可以考虑对WTG操作的噪声约束。用于控制WTG的操作的所监测的PV模块的操作参数可以包括以下任何一项或多项：混合动力发电厂内部一个或多个位置的光条件(例如太阳辐照度)；WTG阴影的影响范围以外的一个或多个参考位置的光条件(例如太阳辐射度)；太阳位置；时间；日期；PV模块中的一个或多个的功率输出；PV模块中的一个或多个的电流或电压；PV模块中的一个或多个的电缆损耗；以及PV模块中的一个或多个的操作状态(例如，PV串当前处于运行状态还是脱机状态)。将理解的是，可以在串、台或部段水平上监测PV模块的操作参数，而不是对每个PV模块单独地进行监测。可以根据阴影跟踪系统的输出来控制WTG，该阴影跟踪系统被配置为确定由WTG中的一个或多个的转子投射的叶片阴影。阴影跟踪系统可以被配置为例如根据混合动力发电厂的布局、WTG中的一个或多个的操作参数(包括偏航角和/或桨距角)、测量的光条件、太阳位置、时间和日期中的任何一项或多项使用算法或查找表来测量、计算和/或预测由WTG中的一个或多个的转子投射的叶片阴影。阴影跟踪系统可以是被配置为根据测量的光条件结合与WTG有关的操作数据来确定叶片阴影的在线系统。然而，阴影跟踪系统可以替代地或附加地能够根据时间和日期或太阳位置结合与WTG有关的操作数据来确定叶片阴影，而无需访问测量的光条件。可以根据混合动力发电厂水平的阴影评估来控制WTG。将理解的是，混合动力发电厂水平的阴影评估是指在作为整体的混合动力发电厂上评估由WTG投射在PV模块上的阴影的分布。可以根据混合动力发电厂的布局来控制WTG。例如，可以根据PV模块相对于WTG的位置来控制WTG，以考虑不同WTG周围的不同PV模块布置。与混合动力发电厂的布局有关的信息(例如混合动力发电厂的模型)可以存储在数据库(例如发电厂控制器的数据库)中。与混合动力发电厂的布局有关的信息可以包括WTG和PV模块的位置和尺寸。PV模块的位置可以相对于混合动力发电厂定义，或者替代地相对于WTG中的一个或多个定义。可以单独地和/或成组地控制WTG，以考虑不同WTG处的不同操作条件和/或附近的PV模块相对于每个WTG的位置。但是，在某些情况下，可以将相同的控制策略应用于混合动力发电厂中的每个WTG，以简化混合动力发电厂的控制。控制WTG的操作的步骤可以包括：确定执行特定的WTG控制操作会增大还是减小混合动力发电厂的组合的WTG和PV功率输出；以及如果确定这样做将增大混合动力发电厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作混合动力发电厂的方法，所述混合动力发电厂包括至少一个WTG和至少一个PV模块，其中，PV模块中的至少一个位于混合动力发电厂内受叶片阴影影响的位置，所述方法包括：/n监测WTG中的一个或多个的至少一个操作参数；/n监测PV模块中的一个或多个的至少一个操作参数；以及/n根据所监测的操作参数来控制WTG的操作，以控制由WTG投射在PV模块上的叶片阴影，从而优化PV模块的功率输出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180821 DK PA2018705421.一种操作混合动力发电厂的方法，所述混合动力发电厂包括至少一个WTG和至少一个PV模块，其中，PV模块中的至少一个位于混合动力发电厂内受叶片阴影影响的位置，所述方法包括：
监测WTG中的一个或多个的至少一个操作参数；
监测PV模块中的一个或多个的至少一个操作参数；以及
根据所监测的操作参数来控制WTG的操作，以控制由WTG投射在PV模块上的叶片阴影，从而优化PV模块的功率输出。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所监测的WTG的操作参数包括以下任何一项或多项：在一个或多个位置处的风速、风向和/或风湍流；WTG中的一个或多个的功率输出；WTG中的一个或多个处的叶片负载；WTG中的一个或多个的电缆损耗；以及WTG中的一个或多个的操作状态。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所监测的PV模块的操作参数包括以下任何一项或多项：混合动力发电厂内部一个或多个位置的光条件；WTG阴影的影响范围以外的一个或多个参考位置的光条件；太阳位置；时间；日期；PV模块中的一个或多个的功率输出；PV模块中的一个或多个的电流或电压；PV模块中的一个或多个的电缆损耗；以及PV模块中的一个或多个的操作状态。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据阴影跟踪系统的输出来控制WTG，所述阴影跟踪系统被配置为确定由WTG中的一个或多个的转子投射的叶片阴影。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据混合动力发电厂的布局来控制WTG。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，WTG被单独地和/或成组地控制，以考虑不同WTG处的不同操...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·德姆萨，K·B·拉古钱德拉，J·詹森，
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