【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种控制风电场的能量存储系统的操作的方法。其还涉及用于执行该方法的计算机程序以及配置成执行该方法的控制系统。
技术介绍
1、能量存储系统被结合在风电场中以用于多种目的。每个能量存储系统的尺寸通常根据单独的预期用例来设计。例如，可使用能量存储系统来向一个或多个风力涡轮机或其特定部件供应功率，以在电网功率供应缺失期间维持它们的操作。此外，已知缓冲产生的能量的能量存储系统。
2、不同的用例导致对能量存储系统的不同性能需求。例如，用于向风力涡轮机供应功率的典型的能量存储系统可能具有0.25mw左右的额定功率和0.15mwh左右的总容量。用于缓冲产生的能量的能量存储系统可具有150mw左右的额定功率和190mwh左右的总容量。因此，能量存储系统一般限于服务于其尺寸设计所针对的目的，或者至少限于能量存储系统在其性能规格方面可服务的此类目的。不同尺寸的能量存储系统的必要性进一步导致高硬件和维护工作量，以及控制不同的能量存储系统所需的复杂控制系统。此外，具有高功率或容量规格的常规能量存储系统需要大量空间，该空间可能是有限的，尤其是对于海上风电场。
3、文献wo 2013/013174 a2描述了一种可调度的可再生能源生成、控制和存储设施，其中，具有集成的能量存储装置的多个风力涡轮发电机被连接到收集点，以将功率馈入到电网中。在低风力条件下，来自能量存储装置的功率可被馈入到电网中，以补偿低风力条件。
4、文献us2015/0240784 a1描述了一种控制多个能量存储元件的风力发电场控制器。该风力发
5、文献ep 3098929 a1描述了一种发电系统，其包括连接到例如风力涡轮发电机的相应发电单元的多个能量存储单元。如果发电单元与电网断开，则相应的能量存储单元被连接到不同的发电单元，使得其容量可用于存储能量。
技术实现思路
1、因此，需要减轻上面提到的至少一些缺点并改进风电场中的能量存储。
2、该需要通过独立权利要求的特征来满足。从属权利要求描述了本专利技术的实施例。
3、根据本专利技术的实施例，提供了一种控制风电场的能量存储系统的操作的方法。该风电场包括多个能量存储系统，其中每一个与风电场所包括的风力涡轮机相关联。此外，该多个能量存储系统中的每一个被配置成可操作以向相关联的风力涡轮机的辅助系统提供电能。该方法包括针对每个能量存储系统获得存储系统状态信息，该状态信息指示能量存储系统存储和/或提供电能的可用性，以及基于所获得的存储系统状态信息，将该多个能量存储系统作为组合能量存储系统操作。该方法还包括控制从组合能量存储系统提供电能和/或在组合能量存储系统中存储电能。
4、这种方法允许为不同功率水平的服务提供电能。例如，其允许在风电场与电网断开期间向风力涡轮机的电气部件供应电能，并且允许在风电场连接到电网期间向电网供应电能。不再需要具有高性能规格的能量存储系统，并且其可由具有较低性能规格的多个能量存储系统来模拟。例如，100个单元的上面提到的0.25mw/0.15mwh能量存储系统可作为组合能量存储系统操作，该组合能量存储系统能够作为25mw/15mwh能量存储系统操作。结果，可减少风电场中的硬件工作量，并且相应地，可减少风电场中实施的硬件的维护工作量。成本可相应地降低。
5、在一个示例中，每个能量存储系统可被配置成当风力涡轮机与电网断开时向相关联的风力涡轮机的辅助系统供电。组合能量存储系统可被控制成将电能从组合能量存储系统提供给电网和/或负载。该控制可包括在至少一些、优选为每个能量存储系统中维持能量储备余量(reserve margin)。该能量储备余量可以是用于当风力涡轮机与电网断开时为相关联的风力涡轮机的辅助系统供电而储备的能量。通过这种方法，在与电网断开的情况下，一个或多个辅助系统，例如偏摆驱动器、叶片变桨驱动器、控制和通信系统、冷却系统和/或其他辅助系统可继续由风力涡轮机的能量存储系统供电。通过维持能量存储系统中的储备余量，可确保相应的风力涡轮机的辅助系统可由存储的能量操作，例如持续可预设或者可动态确定的特定时间段。应该清楚的是，方法步骤可由相同或不同的控制器执行。例如，该储备余量可借助于风力涡轮机控制器或能量存储系统控制器来维持，而组合能量存储系统和电网之间的功率交换可通过风电场控制器来控制。
6、在一个实施例中，风电场包括多组风力涡轮机，其中，一组包括至少两个风力涡轮机，并且每组与多个能量存储系统中的一个相关联。该多个能量存储系统中的能量存储系统随后可被配置成可操作以向能量存储系统所关联的一组风力涡轮机的辅助系统提供电能。
7、在一个实施例中，该多个能量存储系统中的每一个可与不同的风力涡轮机或不同组的风力涡轮机相关联。
8、能量存储系统可以是基于电池的能量存储系统，特别是基于锂离子技术。
9、然而，它也可基于能够通过接收电功率来(再)充电并且通过提供电功率来放电的其他能量存储介质。例如，能量存储系统可基于氢或压缩空气技术，或者包括超级电容器。
10、还应当清楚的是，能量存储系统可能不彼此对应。各个能量存储装置可基于不同的能量存储技术，并且可具有不同的性能规格。
11、能量存储系统可位于相关联的风力涡轮机处、相关联的风力涡轮机中或相关联的风力涡轮机附近。
12、能量存储系统可被结合到相关联的风力涡轮机的电气系统中，使得其能够向电网和风力涡轮机辅助系统供应功率。
13、组合能量存储系统是分布式能量存储系统，其可由风电场的至少一部分能量存储系统构成。因此，组合能量存储系统是模拟的能量存储系统，其比各个能量存储系统中的至少一个具有更大的额定功率和/或更大的额定容量。
14、可由单独的能量存储系统提供/存储的电能受限于其能量容量。因此，可由组合能量存储系统处理的电能可限于能量存储系统的能量容量之和，特别是其可用部分。组合能量存储系统的功率容量可能相应地受限。
15、可操作该多个能量存储系统，使得组合能量存储系统具有大于该多个能量存储系统中的至少一个的额定功率的额定功率和大于该多个能量存储系统中的至少一个的能量容量的能量容量中的至少一者。
16、除了该多个能量存储系统之外，风电场还可包括附加的能量存储系统。因此，在这样的实施例中，风电场的能量存储系统的仅一部分作为组合能量存储系统操作。
17、风电场的能量存储系统可通过在电网连接期间从电网提取能量或者借助于由相关联的风力涡轮机产生的功率的至少一部分来充电。
18、根据一个实施例，能量存储系统在高风速期间或在预定的充电周期期间(例如，在夜间期间)通过由风力涡轮机产生的能量来充电，和/或在低风速周期或在预定的放电周期期间(例如，在白天期间)放电。因此，例如在强风期间，过量产生的能量被存储供以后使用。这提高了风电场的效率。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制风电场(100)的能量存储系统(113、123、133)的操作的方法(400)，其中，所述风电场包括多个能量存储系统，其中每一个与所述风电场包括的风力涡轮机(114、124、134)相关联，并且其中，所述多个能量存储系统中的每一个被配置成能够操作以在所述风力涡轮机与电网(105)断开时，向相关联的风力涡轮机的辅助系统提供电能，以为所述辅助系统供电，其中，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法(400)，其中，所述方法(400)还包括：
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法(400)，其中，每个能量存储系统(113、123、133)被配置成能够操作以向所述电网(105)和/或所述负载(106)提供电能，并且其中，所述方法包括控制所述组合能量存储系统以向所述电网和/或负载提供存储的电能，和/或存储从所述电网接收的电能。
4.根据权利要求3所述的方法(400)，其中，所述方法包括：
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述组合能量存储系统能够控制来提供和/或存储电能，以执行多个服务，其中，与第二服
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述方法还包括：
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述方法还包括：
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述存储系统状态信息包括指示相应的能量存储系统(113、123、133)的可部署容量的信息，其中，所述可部署容量是相应的能量存储系统的能够用于所述组合能量存储系统中的容量部分。
9.根据权利要求8所述的方法(400)，其中，所述能量存储系统(113、123、133)的所述可部署容量是基于指示从其获得所述存储系统状态信息的该能量存储系统的所述能量储备余量的参数，并且其中，所述能量存储系统的相关联的风力涡轮机(114、124、134)能够在电网断开操作模式下操作，在所述电网断开操作模式下，所述风力涡轮机优选地与所述电网断开，并且所述能量储备余量是用于在所述电网断开操作模式下操作相关联的风力涡轮机而储备的能量，并且其中，所述方法还包括：
10.根据权利要求9所述的方法(400)，其中，确定所述储备余量包括：
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述存储系统状态信息包括指示从其获得所述存储系统状态信息的该能量存储系统(113、123、133)的所述能量储备余量的参数，所述方法还包括：
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述方法还包括：
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述方法还包括：
14.一种用于控制风电场(100)的能量存储系统(113、123、133)的操作的控制系统(150)，其中，所述风电场包括多个能量存储系统，其中每一个与所述风电场包括的风力涡轮机(114、124、134)相关联，并且其中，所述多个能量存储系统中的每一个被配置成能够操作以在所述风力涡轮机与电网(105)断开时，向相关联的风力涡轮机的辅助系统提供电能，以为所述辅助系统供电，其中，所述控制系统(150)被配置成执行以下步骤：
15.一种用于控制风电场(100)的能量存储系统(113、123、133)的操作的计算机程序，其中，所述风电场包括配置成操作所述能量存储系统的控制系统(150)，其中，所述计算机程序包括控制指令，所述控制指令当由所述控制系统的处理单元(101p、111p、112p)执行时，使得所述控制系统执行根据权利要求1-13中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种控制风电场(100)的能量存储系统(113、123、133)的操作的方法(400)，其中，所述风电场包括多个能量存储系统，其中每一个与所述风电场包括的风力涡轮机(114、124、134)相关联，并且其中，所述多个能量存储系统中的每一个被配置成能够操作以在所述风力涡轮机与电网(105)断开时，向相关联的风力涡轮机的辅助系统提供电能，以为所述辅助系统供电，其中，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法(400)，其中，所述方法(400)还包括：
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法(400)，其中，每个能量存储系统(113、123、133)被配置成能够操作以向所述电网(105)和/或所述负载(106)提供电能，并且其中，所述方法包括控制所述组合能量存储系统以向所述电网和/或负载提供存储的电能，和/或存储从所述电网接收的电能。
4.根据权利要求3所述的方法(400)，其中，所述方法包括：
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述组合能量存储系统能够控制来提供和/或存储电能，以执行多个服务，其中，与第二服务相比，第一服务与更高的优先级相关联，其中，所述方法还包括：
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述方法还包括：
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述方法还包括：
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(400)，其中，所述存储系统状态信息包括指示相应的能量存储系统(113、123、133)的可部署容量的信息，其中，所述可部署容量是相应的能量存储系统的能够用于所述组合能量存储系统中的容量部分。
9.根据权利要求8所述的方法(400)，其中，所述能量存储系统(113、123、133)的所述可部署容量是基于指示从...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·霍金斯，M·斯托特鲁普，
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：
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