具有集中式控制器的电能提供系统技术方案

描述了一种用于提供电能的系统(100，200，300)，所述系统包括：多个能量提供单元(1011，101n)，每个能量提供单元包括用于测量所述能量提供单元的至少一个操作参数(1151，1152，1153，115a，115b，115c)的测量装备；至少一个环境传感器(103a，103b，103c)，其安装在所选的能量提供单元(1013，1016，101n

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集中式控制器的电能提供系统


[0001]本专利技术涉及一种用于提供电能的系统和方法，其中该系统具有与多个能量提供单元通信地连接的中央控制器。

技术介绍

[0002]在当前的风电场(wind park)配置中，每个风力涡轮机可以配备有测量传感器，例如风速计、环境温度传感器、风速传感器、风向标等。这些测量传感器中的许多可以被冗余地安装，即，在每个风力涡轮机上可以安装两个风速计。常规地，风速计可能仅用于决定风力涡轮机的接入(cut
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in)或切出(cut
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out)。环境温度在风力发电场(wind farm)的区域内可能是基本相同的。环境风向在风力发电场内可能主要是单一的。
[0003]在给定的风力发电场中，例如100个风力涡轮机，可能安装了200个风速计、100个环境温度传感器和100个风向标。这表示巨大的财务投资。
[0004]当前，风力发电场之间没有通信。此外，风力发电场内的风力涡轮机之间几乎没有任何信息交换或信息流动。这可能导致本可以避免的问题。例如，当第一风力发电场经历引起涡轮机关闭或损坏的极端事件(例如大风暴)时，位于第一风力发电场下游的其他风力发电场将受到相同或类似极端事件的影响。
[0005]此外，在现有技术中出现了关于电网不稳定的问题。此外，常规地，每个风力涡轮机配备有其自己的控制器，用于控制操作行为。这些控制器以及还有风力涡轮机的其他装备可能常规地需要定期更新，这些更新被个体地安装在每个风力涡轮机上。这既麻烦又耗时。通常，这需要针对巨大数量的风力涡轮机的手动过程，并且因此，完整的软件更新可能要花费几个月。
[0006]常规地，每个风力涡轮机都配备有其自己的测量设备。此外，每个风力发电场常规地不得不进行“其自己的经历”，并且关于危急事件是事先不知道的。此外，每个风力涡轮机常规地接收其自己的软件更新，并且需要靠其自己更新。
[0007]因此，可能存在对于一种用于提供电能的系统和提供电能的对应方法的需要，其中可以降低系统的复杂性，可以省去或者至少减少冗余 组件，简化维护，并且还简化并加速更新。

技术实现思路

[0008]该需要可以通过根据独立权利要求的主题来满足。从属权利要求描述了本专利技术的有利实施例。
[0009]根据本专利技术的实施例，提供了一种用于提供电能的系统，该系统包括：多个能量提供单元，每个能量提供单元包括用于测量所述能量提供单元的至少一个操作参数的测量装备；至少一个环境传感器，安装在所选的能量提供单元处或其附近，特别是被布置在外围处，所述至少一个环境传感器被适配成测量环境状况，特别是风况；中央控制器，其与能量提供单元通信地连接并且被适配成以下各项中的至少一个：基于所述环境状况向能量提供
单元供应虚拟传感器数据；基于从能量提供单元中的每一个的测量装备接收到的测量结果以及基于所述环境状况来控制能量提供单元的操作。
[0010]用于提供电能的所述系统不仅可以提供电能、特别是向公用电网提供电能，而且还可以根据需要来消耗电能(例如无功功率)、特别是从公用电网消耗电能。能量提供单元可以例如向或从公用电网提供或消耗有功和/或无功功率。用于提供电能的所述系统可以通过一个或多个连接端子连接到一个或多个公用电网。
[0011]取决于能量提供单元的类型，测量装备可以被适配成测量与特定类型的能量提供单元兼容的(compatible)相应操作参数。例如，能量提供单元可以包括能量存储单元，特别是包括蓄电池或电池。在这种情况下，操作参数可以例如包括能量存储单元的负载容量和/或能量存储单元的电压和/或电流。在其他实施例中，能量提供单元可以包括能量生产单元。所述系统可以包括例如能量存储单元和能量生产单元的混合。
[0012]所述至少一个环境传感器可以属于能量提供单元之一，或者可以安装在所述能量提供单元处或其附近。环境传感器可以例如被配置成测量风况，特别是风速和/或风向、温度、湿度、雨、雪等。环境传感器还可以能够测量入射到所述能量提供单元或特定区域上的阳光辐射。
[0013]中央控制器可以包括硬件和/或软件。中央控制器可以通过通信网络(诸如互联网或移动电话通信网络或卫星网络或其组合)与能量提供单元通信地连接。虚拟传感器数据可以模拟由(虚拟)传感器所测量的数据，所述(虚拟)传感器被假定安装在相应的能量提供单元处，但是实际上不存在或者不一定存在。
[0014]由所述至少一个环境传感器所测量的、已经在特定位置处(在所选的能量提供单元之一附近或其处)测量的环境状况可以被输入到预测模型，所述预测模型被配置成预测所述多个能量提供单元中的每一个的每个位置处的相应环境状况。由此，例如可以采用尾流模型。在另一个实施例中，中央控制器可以被适配成基于从能量提供单元中的每一个的测量装备接收到的测量结果以及进一步基于所述环境状况来控制能量提供单元的操作。因此，中央控制器可以从能量提供单元接收必要的操作参数，并且附加地接收由所述至少一个环境传感器提供的环境状况。特别地，若干个环境传感器可以安装在多个所选的能量提供单元处或其附近的若干个位置处。特别地，那些环境传感器可以安装在所述多个能量提供单元的外围处，即由所述多个能量提供单元占据的区域的外围处。在其他实施例中，环境传感器也可以跨能量提供单元所占据的区域而分布。然而，可能不是每个能量提供单元都需要携带或具有环境传感器。由此，可以减少硬件。不是每一个能量提供单元都需要具有其自己的环境传感器。
[0015]控制相应能量提供单元的操作可以例如包括：向相应能量提供单元的一个或多个组件发送控制信号，例如向转换器发送控制信号，该转换器可以连接到由具有所附接的多个转子叶片的转子驱动的发电机。控制例如风能转换单元的操作可以包括控制叶片桨距(pitch)设置、控制偏航(yawing)设置、控制有功功率、控制无功功率等等。
[0016]为了控制能量提供单元的操作，其自己的操作状态通过所述至少一个操作参数来考虑，所述至少一个操作参数由该能量提供单元的相应测量装备测量并被供应给中央控制器。操作参数可以例如包括所述能量提供单元的机械和/或电气操作参数。操作参数例如还可以包括所述能量提供单元的一个或多个组件的温度测量值。由此，可以避免使能量提供
单元过载。
[0017]由于所述多个能量提供单元可以被控制和/或可以从集中式控制器接收虚拟传感器数据，所以可以简化操作并且可以降低复杂性。此外，可以减少硬件。特别地，能量提供单元中的每一个不一定包括复杂的自己的控制器。然而，能量提供单元可以至少包括基本的简单控制器，以便例如在紧急事件(诸如至中央控制器的连接故障)的情况下控制相应的能量提供单元。
[0018]在其他实施例中，中央控制器并不实际地执行对能量提供单元的操作的控制，而是仅仅向能量提供单元中的每一个发送虚拟传感器数据。在该实施例中，能量提供单元可以均包括其自己的控制器，所述控制器可以基于虚拟传感器数据以及其自己的操作参数来控制相应能量提供单元的组件。
[0019]根据本专利技术的实施例，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】1.一种用于提供电能的系统(100，200，300)，所述系统包括：多个能量提供单元(101_1......101_n)，其包括风能转换单元(101_1......101_n)，每个能量提供单元包括用于测量所述能量提供单元的至少一个操作参数(115_1，115_2，115_3，115a，115b，115c)的测量装备；至少一个环境传感器(103a，103b，103c)，其安装在所选的能量提供单元(101_3，101_6，101_n
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2)处或其附近、特别是被布置在外围处，所述至少一个环境传感器被适配成测量环境状况(117a，117b，117c)、特别是风况；中央控制器(107)，其与能量提供单元(101_1......101_n)通信地连接，并且被适配成：基于所述环境状况(117a，117b，117c)向能量提供单元供应虚拟传感器数据；基于从能量提供单元中的每一个的测量装备接收到的测量结果(115a，115b，115c)以及基于所述环境状况(117a，117b，117c)来控制(119a，119b，119c)能量提供单元(101_1......101_n)的操作，其中所述中央控制器(107)进一步被适配成基于所述环境状况(117a，117b，117c)、特别是由所述传感器(103a，103b，103c)检测到的风况来针对所有风能转换单元或风能转换单元的子集应用尾流模型，以便特别是实时地预测所有风能转换单元处的风况，以及其中所述中央控制器进一步被适配成将所有风能转换单元位置处的风况作为虚拟传感器数据提供给相应的风能转换单元。2.根据前述一项权利要求所述的系统，其中能量提供单元包括至少一个能量生产单元和/或至少一个能量存储单元。3.根据前述一项权利要求所述的系统，其中所述能量生产单元包括以下各项中的至少一个：太阳能转换单元；潮汐能转换单元。4.根据前述三项权利要求中任一项所述的系统，每个或至少一个能量生产单元(101_1......101_n)包括：本地控制器，被适配成在紧急情形的情况下控制所述能量生产单元的操作，所述紧急情形特别是至所述中央控制器的连接丢失。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中能量提供单元包括风能转换单元(101_1......101_n)，每个风能转换单元包括机械地耦合到转子(121_1)的发电机，所述转子具有所附接的多个转子叶片(123_1)，其中，特别地，风能转换单元中的至少一个包括电耦合到所述发电机的转换器。6.根据前述一项权利要求所述的系统，其中所述中央控制器进一步被适配成进一步基于野生动物检测和/或空中交通控制应答器来控制风能转换单元(101_1......101_n)的操作。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述中央控制器(107)进一步被适配成进...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：