用于利用调度算法运行风力发电系统的电力系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及具有多个风力涡轮发电机以及被布置为与所述多个风力涡轮发电机进行通信的发电厂控制器的电力系统，其中，所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器有关，所述风力涡轮机控制器被布置为根据从所述风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制其相关的风力涡轮发电机中的有功功率输出；风力涡轮发电机的第一子集以不受所述有功功率设定点限制的有功功率输出运行；并且风力涡轮发电机的第二子集根据有功功率设定点运行；并且其中，所述风力发电厂控制器根据所述多个风力涡轮发电机的所述第一子集的有功功率输出来传输所述有功功率设定点，以便减小所述多个风力涡轮发电机的所述第一子集和所述第二子集的总的有功功率输出的有功功率波动。本发明专利技术还涉及相应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用调度算法运行风力发电系统的电力系统和方法
本专利技术涉及具有减小的功率波动的电力系统，并且涉及用于减小风力发电厂的功率波动的方法。
技术介绍
在公用电网中，消费者通常可以以不受控制的方式消耗电力。由于电网内几乎不能存储任何能量，因而在产生的功率与消耗的功率之间不可能存在不平衡。因此，功率的瞬时产量应当与瞬时功率消耗匹配。由于传统的同步发电机加速，过度生产使电网频率的增加超过额定值(例如，50或者60Hz)，而过度消耗使电网频率的减小超过额定值(例如，50或60Hz)的，因为传统的同步发电机那时将减速。为了使电网的频率稳定，通常大约10％的发电机促进所谓的“主要功率控制”。也被称为“主要控制器”的这些发电机在频率下降至额定值以下时增大功率输出，并且在频率上升至额定值以上时减小功率输出。通常，风力涡轮发电机对主要控制不起作用，首先是因为风力涡轮发电机通常不能通过命令来增大其输出功率(因为它们通常以额定负载运行，或者当以部分负载运行时，它们以最佳工作点运行)，并且其次是因为通常应该充分利用可用的风力发电。一般而言，风力发电增加了额外的电网不稳定性时刻，因为在风力发电在电网中占大部分的情况下，不仅消耗是不受控制的，风力涡轮发电机的产量也是不受控制的。尽管风力预报能够在长期上(在数小时的水平上)相当准确地预测风力发电产量，但是风速通常在短期上(在数分钟到几秒的水平上)以不可预测的方式发生波动。以部分负载运行的(即，在风速低于所考虑的风力涡轮发电机的额定风速时)风力涡轮发电机通常会将这些风速波动转换成所产生的并且被供应到电网的实际功率量的相应波动。当风力涡轮发电机以额定负载运行时，通常只有在超过额定值的风速下，风力涡轮发电机才会控制其输出功率，使其输出功率在额定输出功率下保持恒定。风力涡轮发电机的波动功率产量对电网稳定性的影响取决于电网的特性。在大型稳定电网中，风力涡轮发电机或者风力发电厂的功率波动将不会产生频率波动的形式的任何明显响应。因此，这种电网能够处理较高的功率变化。
技术实现思路
提供该
技术实现思路
来以简单的形式介绍以下具体实施方式中将进一步描述的概念的选择。该
技术实现思路
并不是要识别所要求保护的主题内容的关键特征或基本特征，也不是要用于帮助确定所要求保护的主题内容的范围。在一方面中，本专利技术涉及具有多个风力涡轮发电机和被布置为与多个风力涡轮发电机进行通信的发电厂控制器的电力系统，所述电力系统包括：多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器相关，风力涡轮机控制器被布置为根据从风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制与有功功率输出相关的风力涡轮发电机中的有功功率输出；风力涡轮发电机的第一子集以不受有功功率设定点限制的有功功率输出运行；风力涡轮发电机的第二子集根据有功功率设定点来运行；并且其中，风力发电厂控制器根据多个风力涡轮发电机的第一子集的有功功率输出来传送有功功率设定点，以便减小多个风力涡轮发电机的第一子集和第二子集的总的有功功率输出的有功功率波动。第一方面的优点主要在于，风力发电厂能够产生具有减小的功率波动的功率，因为调度程序有助于识别哪个风力涡轮发电机能够调节波动，而哪个风力涡轮发电机将发生波动。根据本专利技术的一个实施例，发电厂控制器被布置为根据选择算法从多个风力涡轮发电机中限定风力涡轮发电机的第一子集和第二子集。该实施例的优点在于，本专利技术将选择哪些涡轮机属于第一子集，而哪些涡轮机属于第二子集。根据本专利技术的一个实施例，选择算法根据多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机处的实际风速来选择风力涡轮发电机的第一子集和第二子集。本专利技术的该实施例的优点在于，通过利用风速，存在与所产生的功率的直接相关，并且因此存在与哪个涡轮机将产生低于额定功率的功率(即，具有波动功率)的直接相关。可以基于所产生的功率获得类似的选择算法。根据本专利技术的一个实施例，多个风力涡轮发电机接收公共有功功率设定点参考量。本专利技术的该实施例的优点在于，在风力发电厂内，由每个波动的风力涡轮发电机所产生的功率通常低于由每个稳定的风力涡轮发电机所产生的功率。因此，风力发电厂中的所有风力涡轮发电机能够从中央控制器接收相同的公共设定点值，因而具有低风速的风力涡轮发电机将仅产生本地可能产生的功率，而风力有余量的风力涡轮发电机将遵循公共设定点值。根据本专利技术的一个实施例，公共有功功率设定点参考量被限定为：本专利技术的该实施例的优点在于，简单的等式限定了有功功率设定点。根据本专利技术的一个实施例，所述公共有功功率设定点参考量受到另一个有功功率设定点的影响。本专利技术的该实施例的优点在于，取决于例如最大/最小功率、各个降低的负载等的本地约束，可以在每个风力涡轮发电机处对公共设定点值进行本地限制。在这种情况下，调度程序将把各个风力涡轮发电机视为不可控制的(即波动的)风力涡轮发电机。根据本专利技术的一个实施例，风力涡轮发电机的第一子集和风力涡轮发电机的第二子集位于同一风力发电厂内或位于相邻的多个风力发电厂内。本专利技术的该实施例的优点在于，能够对位于每个涡轮机的风速都不同的地点处的风力发电厂进行优化。根据本专利技术的一个实施例，风力涡轮发电机的第一子集和风力涡轮发电机的第二子集位于两个或更多地理位置处。本专利技术的该实施例的优点在于，在将无波动功率注入到电网中的总体策略中可以考虑多个风力发电厂。这意味着，来自一个风力发电厂的有功功率可以波动，但是其它(多个)发电厂能够对波动进行补偿。可能存在对传输线的地点限制，所述地点限制将限制可以应用本专利技术的地理区域。在第二方面中，本专利技术涉及用于运行包括风力涡轮发电机的子集和风力涡轮发电机的第二子集的风力发电系统的方法，所述方法包括以下步骤：-分析风力涡轮发电机的第一子集中的每个风力涡轮发电机的有功功率输出；-基于风力涡轮发电机的第一子集的有功功率输出来计算至少风力涡轮发电机的第二子集的有功功率设定点；-将有功功率设定点分派到风力涡轮发电机的第二子集中的至少每个风力涡轮发电机，以使功率波动最小化。第二方面及其实施例的优点与本专利技术的第一方面的优点相同。本专利技术的每个单独的方面均可以与任何其它方面结合。参考所描述的实施例，本专利技术的这些和其它方面从下文的说明中将变得显而易见。任何伴随的特征将变得更容易领会，因为通过结合附图参考以下具体实施方式能够更好地理解这些特征。如本领域技术人员所显而易见的，可以适当地组合优选特征，并且可以将优选特征与本专利技术的任何方面组合。附图说明现在将参考附图来更详细地描述根据本专利技术的电力系统及其方法。附图示出了实施本专利技术的一种方式，并且该方式不应该被解释为对落在所附权利要求集的范围内的其它可能的实施例进行限制。图1示出了根据本专利技术的风力涡轮发电机。图2示出了根据本专利技术的用于风力发电厂的调度程序的原理。图3示出了调度程序的实施例。图4示出了调度程序的各种计算模块。图5示出了调度程序的各种计算模块。图6示出了根据本专利技术的风力发电厂控制器的实施例的功能电路图。图7示出了本专利技术的实施例的模拟结果。图8示出了本专利技术的实施例的模拟结果。图9是方法的实施例的示意性流程图。具体实施方式现在将更详细地说明本专利技术。尽管本专利技术可能有各种修改和替换形式，但是已经通过示例的方式公开了特定实施例。然而，应该理解，本专利技术并不是要限制于所公开的特定形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统，其具有多个风力涡轮发电机和被布置为与所述多个风力涡轮发电机进行通信的发电厂控制器，所述电力系统包括：所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器相关，所述风力涡轮机控制器被布置为根据从所述风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制与有功功率输出相关的风力涡轮发电机中的有功功率输出；风力涡轮发电机的第一子集以不受所述有功功率设定点限制的有功功率输出来运行；风力涡轮发电机的第二子集根据有功功率设定点来运行；并且其中，所述风力发电厂控制器根据所述多个风力涡轮发电机的所述第一子集的所述有功功率输出来传送所述有功功率设定点，以便减小所述多个风力涡轮发电机的所述第一子集和所述第二子集的总的有功功率输出的有功功率波动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.11 DK PA201270246;2012.06.25 US 61/663,9911.一种电力系统，其具有多个风力涡轮发电机和被布置为与所述多个风力涡轮发电机进行通信的发电厂控制器，所述电力系统包括：所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机与风力涡轮机控制器相关，所述风力涡轮机控制器被布置为根据从所述风力发电厂控制器接收的有功功率设定点来控制与有功功率输出相关的风力涡轮发电机中的有功功率输出；风力涡轮发电机的第一子集以不受所述有功功率设定点限制的有功功率输出来运行；风力涡轮发电机的第二子集根据有功功率设定点来运行；并且其中，所述风力发电厂控制器根据所述多个风力涡轮发电机的所述第一子集的所述有功功率输出来传送所述有功功率设定点，以便减小所述多个风力涡轮发电机的所述第一子集和所述第二子集的总的有功功率输出的有功功率波动。2.根据权利要求1所述的电力系统，其中，所述发电厂控制器被布置为根据选择算法从所述多个风力涡轮发电机中限定所述风力涡轮发电机的第一子集和所述风力涡轮发电机的第二子集。3.根据权利要求2所述的电力系统，其中，所述选择算法根据所述多个风力涡轮发电机中的每个风力涡轮发电机处的实际风速来选择所述风力涡轮发电机的第一子集和所述风力涡轮发电机的第二子集。4.根据权利要求2所述的电力系统，其中，所述选择算法根据所述多个风力涡轮发电机的实际功率输出来选择所述风力涡轮发电机的第一子集和所述风力涡轮发电机的第二子集。5.根据权利要求1所述的电力系统，其中，所述多个风力涡轮发电机接收公共有功功率设定点参考量。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·C·塔尔诺夫斯基，
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