用于控制电力生产单元特别地风力涡轮机的方法和控制器技术

本发明专利技术涉及用于控制电力生产单元特别地风力涡轮机的方法和控制器。其描述了一种用于控制被连接到公用电网（107）的电力生产单元（101）、特别地风力涡轮机的方法，该方法包括：获得关于在时间点（t0）处的事件的信息（118），其中所述事件涉及在所述时间点被递送到所述公用电网的电力和从所述公用电网提取的电力中的至少一项；以及基于预测在所述时间点之前自动地调整在电力生产单元（101）和公用电网（107）之间的功率传输（P）。进一步，描述了一种对应的控制器和一种风电场。

【技术实现步骤摘要】
用于控制电力生产单元特别地风力涡轮机的方法和控制器
本专利技术涉及用于控制电力生产单元、特别是风力涡轮机的一种方法和一种控制器，其中该方法和该控制器特别地适于根据将来的预期事件来调节电力生产单元的功率传输。
技术介绍
公用电网可以向消费者提供电能，其中经由具有预定频率诸如50Hz或者60Hz的能量流或者功率流供应电能。在消费者从公用电网提取电能时，电力生产单元或者电力发电站将电能供应到公用电网中。如果提取的能量和供应的能量之间的平衡受到干扰，则电网频率将改变。由此，为了在预定电网频率下维持公用电网的频率，在这种情况下提取的能量和供应的能量必须平衡。特别地，当与被供应到公用电网的功率相比从公用电网提取更多能量或者更多功率时，公用电网的频率下降。由此，关于从公用电网向其供应电能的电气装置的操作会发生问题。特别地，这些电气装置可能没有适当地操作或者可能甚至由于供应的电能不具有预定电网频率而受到损坏。可能需要用于控制电力生产单元、特别地风力涡轮机的一种方法和一种控制器，其中从公用事业提取的功率和被供应到公用电网的功率的平衡可以得以改进，以便稳定电网频率。
技术实现思路
可以利用根据独立权利要求的主题满足这个需要。从属权利要求描述了本专利技术的有利的实施例。根据一个实施例，提供了一种用于控制（特别地控制功率输出）被连接到公用电网（其被提供用于向一个或者多个消费者诸如电气装置供应具有预定电网频率的电能）的电力生产单元（用于特别地从机械功率生成电力的装置或者布置，其中所生成的电力可以具有对应于电网频率的特定频率，电流和/或电压根据其以周期的方式改变）、特别地风力涡轮机（其可以特别地包括风力涡轮机塔架，在塔架的顶部处安装的机舱，其中转子轴以可旋转方式支撑在机舱内，其中在转子轴处，安装一个或者多个转子叶片，其中转子轴以机械方式连接到发电机，该发电机生成特别的可变频率能量流，该能量流然后被供应到转换器以将可变频率能量流转换成具有公用电网的频率的固定频率能量流）的方法。由此，该控制方法包括获得（特别地涉及使用例如电子邮件、SMS、电话通信或者任何其它网络协议的任何通信方法，诸如经由网络诸如互联网的电子通信）在时间点的关于在时间点的事件（其中该事件可以例如涉及天气变化、广播事件、文化事件、社会事件、体育事件、政治事件等或者由其引起）的信息（特别地文本信息，其可以以电子形式被接收），其中该事件与在该时间点（或者在以后的时间点）被递送到公用电网的电力（诸如当该事件涉及变化的风速条件或者由其引起时，该变化的风速条件于是可以影响产生并且递送到公用电网的功率的数量）和从公用电网提取的电力（诸如当例如该事件涉及工厂的操作开始、或广播事件的开始或广播事件的中断或者由其引起，或者该事件涉及由广播事件触发的同时的消费者需求或同步化的消费者行为或者由其引起时）中的至少一项有关；以及，在该时间点之前（因此，该事件尚未发生），基于预测自动地（诸如利用处理器或者控制电力生产单元的控制器）调整（特别地改变，诸如根据预测增加或者降低）在电力生产单元和公用电网之间的功率传输（特别地被供应到公用电网的功率的数量）。该电力生产单元可以例如是风力涡轮机或者波能电力生产单元。特别地，从公用电网提取的功率的增加或者降低可以是能够基于关于在该时间点的事件的信息导出的。特别地，可以在该事件在该时间点发生之前调整电力生产单元以便电力生产单元对于在该时间点从公用电网提取的功率的预期变化做出准备。特别地，在按照根据本专利技术的一个实施例的控制方法自动地调整功率传输期间，可以基于公用电网中的频率变化的检测和控制的其它控制机构可以在敏感性更低的设置下并且不带或者仅仅带有较小数量的热备用地进行操作。特别地，在该时间点之前，电网频率可以是稳定的。尽管如此，电力生产单元仍然可以被控制以使得被供应到公用电网的功率可以例如被降低或者增加。为了仍然保持在被供应到公用事业的功率和从公用电网提取的功率之间的平衡，一个或者多个其它电力生产单元可以特别地以相反或者互补的方式依次地调整在其它电力生产单元和公用电网之间的功率传输。特别地，本专利技术的实施例提供使用具有快速斜变（ramping）能力的功率生产单元（诸如具有全功率逆变器（还被称为转换器）的风力发电站）在大斜变事件期间维持电网平衡。特别地，风力涡轮机的转换器可以自动地（因此并非以人工方式）调整以根据需要调节被从风力涡轮机供应到公用电网的功率。特别地，转换器可以包括第一级，其包括一个或者多个功率晶体管（诸如IGBT）用于将从风力涡轮机的发电机递送的可变频率交流电（AC）功率流或者功率信号转换成基本直流电（DC）功率信号或者功率流。此外，该转换器可以包括第二级，其包括一个或者多个功率晶体管（诸如绝缘栅双极晶体管，IGBT）用于将DC能量流转换成具有公用电网的频率的固定频率AC能量流。经由它们的对应栅极的控制，功率晶体管在第一级中和在第二级中的导通状态可以被控制。特别地，功率晶体管的栅极可以在高频下开关并且可以特别地被开关以使得来自风力涡轮机并且被供应到公用电网的功率输出在电压和电流和功率之间具有预定的可选择的移频。转换器的这些性质允许根据需求控制风力涡轮机的功率输出。特别地，本专利技术的一个实施例处理了关于电能的需要在大斜变事件期间提出的挑战。根据一个实施例，这种斜变事件在该时间点发生。该事件的示例包括预期天气状况、引起功率需求的大的改变的适当的弹道式（ballistic）大规模的同时的消费者行为（诸如TV广播的体育事件等）或者由其引起。特别地，事件可以根据四个不同的类别（特别地生产增加、生产降低、消耗增加和消耗减少）而被分类。特别地，以上事件中的任何一个或者以上事件的任何组合均可以在传统的系统中引起频率变化。根据本专利技术的一个实施例，特别地利用在大规模风力发电站中的功率电子设备的可控性，这种电网频率变化被减小。由此，管理预测的斜变事件的成本将减少并且还将减少响应时间。根据本专利技术的一个实施例，提供了一组组合功能来解决预期电网事件。由此，提供了一种用于控制一个或者多个功率生产单元（诸如风力涡轮机）的方法，以便维持在电网中的大斜变事件期间的电网平衡，其中该方法包括在预期/预测的电网事件之前（因此在该时间点之前）改变功率生产单元的操作模式，并且将功率生产单元的操作模式改变回在预期预测事件发生时的操作模式。由此，电网事件可以意味着生产增加、生产降低、消耗增加或者消耗减少。特别地，功率生产单元可以是具有全转换器和快速斜变能力的风力涡轮机，但是它还能够是收获波能等的其它类型的功率生产单元或者它可能利用存储的能量。根据一个实施例，该信息指示递送到公用电网的电力和/或从公用电网提取的电力将改变的时间点。由此，电力生产单元可以很好地提前于事件的发生（即之前）对该事件做出准备。根据一个实施例，该信息指示在该时间点递送到公用电网的电力的变化幅度和/或从公用电网提取的电力的变化幅度。由此，电力生产单元可以适于将其能量传输改变特定数量。根据本专利技术的一个实施例，该事件由被连接到公用电网的消费者的行为引起。特别地，该事件可以涉及在受欢迎的TV节目中用于商业广告等的中断或者可以由其引起，在这种情况下很多观众走进厨房以对水或者咖啡或者茶进行加热。因此，基于该时间信息，当中断将开始时，可以预测本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制被连接到公用电网（107）的电力生产单元（101）、特别地风力涡轮机的方法，所述方法包括：·？？获得关于在时间点（t0）处的事件的信息（118），其中所述事件涉及在所述时间点被递送到所述公用电网的电力和从所述公用电网提取的电力中的至少一项；以及·？？基于预测在所述时间点之前自动地调整在电力生产单元（101）和公用电网（107）之间的功率传输（P）。

【技术特征摘要】
2011.06.29 EP 11171899.51.用于控制被连接到公用电网（107）的实施为风力涡轮机的电力生产单元（101）的方法，所述方法包括：·获得关于事件的信息（119），所述事件发生在时间点（t0）处，其中所述事件涉及在所述时间点被递送到所述公用电网的电力和从所述公用电网提取的电力中的至少一项；以及·基于所述信息在所述时间点之前自动地调整在电力生产单元（101）和公用电网（107）之间的功率传输（P），其特征在于调整功率传输包括将被供应到所述公用电网的所述电力生产单元的功率生产从额定水平（201）改变为比所述额定水平小的调整水平（204）。2.根据权利要求1的方法，其中所述信息指示在该时间点被递送到所述公用电网的电力和/或从所述公用电网提取的电力将改变。3.根据权利要求1或者2的方法，其中所述信息指示在所述时间点被递送到所述公用电网的电力的变化幅度和/或从所述公用电网提取的电力的变化幅度。4.根据权利要求1或者2的方法，其中所述事件由需要能量的商业生产的时间表和/或被连接到所述公用电网的消费者的行为和/或广播事件的开始时间引起。5.根据权利要求1或者2的方法，其中调整功率传输是在处于所述时间点（t0）之前30分钟和所述时间点（t0）之后30分钟之间的调整时间跨度（203，205，209）期间执行的。6.根据权利要求5的方法，其中调整功率传输是在处于所述时间点（t0）之前5分钟和所述时间点（t0）之后5分钟之间的调整时间跨度（203，205，209）期间执行的。7.根据权利要求6的方法，其中，所述调整水平（204）至少比所述额定水平小10%。8.根据权利要求7的方法，其中改变功率生产是在调整时间跨度内根据在预定斜变时间间隔（203）期间的预定变化率来执行的，所述预定斜变时间间隔范围在5分钟和15分钟之间。9.根据权利要求7或者8的方法，其中调整功率传输包括在将所述电力生产单元的功率生产从所述额定水平改变为所述调整水平之后在快速响应模式中设置所述生产单元，以使得在电网频率改变时，所述生产单元的功率生产可以快速地改变（207，208）。10.根据权利要求7或者8的方法，其中调整功率传输包括在将所述电力生产单元的功率生产从所述额定水平改变为所述调整水平之后在快速响应模式中设置所述生产单元，以使得在电网频率下降时，所述生产单元的功率生产可以快速地增加。11.根据权利要求9的方法，其中所述电力生...

【专利技术属性】
技术研发人员：KS尼尔森，H施蒂斯达尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：