用于控制风电场的方法及风电场技术

本发明专利技术公开了通过以下方式来控制风电场：设置场级电压命令；接收连接在风电场和公用电网之间的公共耦合点处的有功功率反馈信号；基于接收到的有功功率反馈信号来确定增益值，增益值指示公用电网的强度；以及基于场级电压命令和确定的增益值来生成场级无功功率命令。

Method for controlling wind farm and wind farm

The invention discloses a method to control the wind through the following: setting field voltage command; active power received at the point of common coupling connection between the wind farm and the utility grid at the feedback signal; to determine the gain value of active power to receive the feedback signal based on a gain value indicating the utility grid voltage and field strength; based on the order and determine the gain value to generate reactive power command field level.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及风力发电领域，尤其涉及一种风电场和用于控制该风电场的方法。
技术介绍
随着全球能源的日益短缺，对于可再生能源尤其是风能的开发利用已经变得越来越值得关注。风能经常在发电厂，通常被称为风电场中被用来产生电力。风电场可以包括一个或多个风力涡轮机，该一个或多个风力涡轮机连接到公共节点，也可以被称为公共耦合点(PCC)。公共耦合点再通过一个或多个变压器连接到公用电网上以向消费者提供电能。由于风速是不断变化的，因此风能也可能是不断变化的并且可能导致公用电网的不稳定。由于风能越来越多地被集成到公用电网中，所以对于已经存在的公用电网的稳定性正成为最重要的关注点。因此，如何通过控制风电场来确保公用电网的稳定性将是非常期望的。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种用于控制风电场的方法。所述方法包括接收连接在所述风电场和公用电网之间的公共耦合点处的有功功率反馈信号；基于接收到的所述有功功率反馈信号来确定增益值，其中，所述增益值指示所述公用电网的强度；以及基于确定的所述增益值和场级电压命令来生成场级无功功率命令。本专利技术的另一个方面在于提供一种风电场。所述风电场包括耦合在连接至公用电网的公共耦合点处的多个风力涡轮机、以及场级控制器。所述场级控制器用于基于在所述公共耦合点处的有功功率反馈信号来确定增益值，所述增益值指示所述公用电网的强度，并且，所述场级控制器用于利用场级电压命令和确定的所述增益值来生成场级无功功率命令。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：图1是根据本专利技术的第一具体实施方式的示意性风电场的示意图；图2是根据本专利技术的第二具体实施方式的示意性风电场的示意图；图3是根据本专利技术的第三具体实施方式的示意性风电场的示意图；图4是根据本专利技术的一个具体实施方式的用于控制风电场的方法的流程图；图5是图4中的生成场级无功功率命令步骤的第一具体实施方式的流程图；图6是图4中的生成场级无功功率命令步骤的第二具体实施方式的流程图；以及图7是图4中的生成场级无功功率命令步骤的第三具体实施方式的流程图。具体实施方式为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。当公用电网很强时，它工作在正常情况下，此时，连接在公用电网和风电场之间的公共耦合点处的有功功率和无功功率将是相互解耦的。然而，在弱公用电网中，公用电网的高阻抗将会导致很大的电压降并且使得在公共耦合点处的有功功率和无功功率彼此高度耦合。在这种情况下，公共耦合点处的有功功率将高度地取决于无功功率，并且，较大的有功功率传输将需要较大的无功功率支持。在一些功率变化的情况中，例如阵风，如果需要在公共耦合点处输出更多的有功功率，则需要高的无功功率来支持更多的有功功率传输。如果在此时不能提供所需要的无功功率，那么将会限制有功功率的输出，并且潜在地将会导致公用电网的不稳定。因此，本专利技术的具体实施方式意图通过调整场级无功功率命令来解决上述问题。图1是根据本专利技术的第一具体实施方式的风电场100的示意图。如图1所示，根据本专利技术的第一具体实施方式的风电场100包括多个风力涡轮机11和场级控制器12。多个风力涡轮机11中的每一个都通过变压器13耦合在公共耦合点PCC处。公共耦合点PCC再连接到公用电网400上。场级电压命令Vfcmd由公用电网400预先设置，场级控制器12可以接收来自公用电网400的场级电压命令Vfcmd。在公共耦合点PCC处的有功功率反馈信号Pfbk由场级控制器12接收。有功功率反馈信号Pfbk可以通过使用一个或多个传感器(未示出)的测量来获得。或者，有功功率反馈信号Pfbk也可以通过将来自多个风力涡轮机1的本地控制器(未示出)的反馈信号相加总来获得。场级控制器12用来基于在公共耦合点PCC处接收到的有功功率反馈信号Pfbk来确定增益值，并且，使用场级电压命令Vfcmd和确定的增益值来生成和/或调节场级无功功率命令Qfcmd。因此，风电场100可以应对公用电网400的强度自适应地去改变而无需硬件改变，并且，可以避免对公用电网400的稳定性造成影响。增益值可以被连续地计算，或者，增益值也可以仅在公用电网400正处于弱电网情况下才进行确定。在图1所示的具体实施方式中，增益值是在当接收到的有功功率反馈信号Pfbk大于预定的有功功率P0时被确定的。例如，预定的有功功率P0可以包括额定的有功功率。增益值可以指示公用电网400的强度。当公用电网400越弱时，则增益值越大。在本专利技术的一个具体实施方式中，在场级控制器12中预先设置作为在公共耦合点PCC处的有功功率P函数的增益值的一组增益曲线。因此，可以根据接收到的有功功率反馈信号Pfbk和预先设置的该组增益曲线来确定增益值。该组增益曲线的斜率可以取决于公用电网400的强度。具体地，该组增益曲线的斜率可以与公用电网400的阻抗有关。例如，在一个具体实施方式中，该组增益曲线的斜率与公用电网400的短路比(ShortCircuitRatio，SCR)及公用电网400的阻抗与电阻比(Impedance-Over-ResistanceRatio，XOR)有关。在其他具体实施方式中，也可以使用其他方法来计算增益值。例如，在另一个具体实施方式中，可以在场级控制器12中预先设置查找表(未示出)。在这种具体实施方式中，可以将增益值和在公共耦合点PCC处的有功功率P之间的对应关系存储在查找表中。当然，也可以基于公用电网400的强度来仅仅给出增益值与在公共耦合点PCC处的有功功率P之间的粗略的函数关系，并且，该粗略的函数关系可以预先设置在场级控制器12中，从而可以基于公用电网400的强度来在线改变增益值。公用电网400的强度包括公用电网400的阻抗，并且尤其包括公用电网400的短路比及公用电网400的阻抗与电阻比。在图1所示的第一具体实施方式中，增益值包括电压增益值Vgain。相应地，预先设置的该组增益曲线是作为在公共耦合点PCC处的有功功率P函数的电压增益值Vgain的一组第一增益曲线C1。电压增益值Vgain可以基于接收到的有功功率反馈信号Pfbk通过参考预先设置的该组第一增益曲线C1来确定。参照图1，场级控制器12包括加法器121、减法器122和电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制风电场的方法，其包括：接收连接在所述风电场和公用电网之间的公共耦合点处的有功功率反馈信号；基于接收到的所述有功功率反馈信号来确定增益值，其中，所述增益值指示所述公用电网的强度；及基于确定的所述增益值和场级电压命令来生成场级无功功率命令。

【技术特征摘要】
1.一种用于控制风电场的方法，其包括：接收连接在所述风电场和公用电网之间的公共耦合点处的有功功率反馈信号；基于接收到的所述有功功率反馈信号来确定增益值，其中，所述增益值指示所述公用电网的强度；及基于确定的所述增益值和场级电压命令来生成场级无功功率命令。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增益值是在当所述公用电网正处于弱电网情况时被确定的，或者，所述增益值是当接收到的所述有功功率反馈信号大于预定的有功功率时被确定的。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：预先设置作为在所述公共耦合点处的有功功率函数的增益值的一组增益曲线，其中，所述增益值根据接收到的所述有功功率反馈信号和预先设置的所述一组增益曲线来确定，并且，所述一组增益曲线的斜率与所述公用电网的阻抗相关。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增益值包括电压增益值，生成所述场级无功功率命令包括将确定的所述电压增益值增加到所述场级电压命令中来生成增加之后的场级电压命令，并且，利用所述增加之后的场级电压命令来生成所述场级无功功率命令。5.根据权利要求4所述的方法，其还包括：接收在所述公共耦合点处的电压反馈信号；将所述增加之后的场级电压命令或者将限制在上限和下限范围内的所述增加之后的场级电压命令与所述电压反馈信号进行比较来获得电压误差信号；以及通过电压调节器来调节所述电压误差信号以生成所述场级无功功率命令。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增益值包括无功功率增益值，
\t所述场级无功功率命令是基于所述场级电压命令和确定的所述无功功率增益值来生成的。7.根据权利要求6所述的方法，其还包括：接收在所述公共耦合点处的电压反馈信号；将所述场级电压命令或者将限制在上限和下限范围内的所述场级电压命令与所述电压反馈信号进行比较来获得电压误差信号；通过电压调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬雪琴，大卫·史密斯，余浩，刘姣，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US