用于控制风电场的系统和方法技术方案

提供了一种用于在低风速期间控制风电场的系统和方法。相应地，场控制器指定风电场的多个风力涡轮机的至少一个作为指定涡轮机。当作用在风电场上的风速低于风速阈值时，指定涡轮机在完全辅助模式中进行操作。其余风力涡轮机在精简辅助模式中被操作。精简辅助模式包括禁用其余风力涡轮机的变桨和偏航的至少一个。当指定风力涡轮机的电力输出超出电力阈值时，场控制器指导其余风力涡轮机的至少一组从精简辅助模式转变到完全辅助模式。在某些电网状况期间，在辅助模式之间的转变可被延迟。在辅助模式之间的转变可被延迟。在辅助模式之间的转变可被延迟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制风电场的系统和方法


[0001]本公开一般涉及风电场(wind farm)，并且更特别地涉及用于在低风速下控制风电场的系统和方法。

技术介绍

[0002]风电被认为是现有可用的最清洁、最环境友好的能源之一，并且风力涡轮机(wind turbine)已在这点上得到了增加的关注。现代风力涡轮机通常包括塔、发电机、变速箱、机舱和一个或多个转子叶片。机舱包括耦合到变速箱和发电机的转子组装件(assembly)。转子组装件和变速箱安装在位于机舱内的底座支撑框架上。所述一个或多个转子叶片使用已知的翼型原理捕获风的动能。转子叶片以转动能(rotational energy)的形式传送动能以便转动轴，所述轴将转子叶片耦合到变速箱，或者如果变速箱未被使用，则直接耦合到发电机。发电机则转换机械能为电能，并且电能可被传送到安置在塔内的变频器和/或变压器，并且随后部署到多用途电网。现代风电生产系统通常采取具有多个此类风力涡轮机发电机的风电场的形式，所述多个此类风力涡轮机发电机可操作以向提供电力到电力网的传送系统供应电力。
[0003]捕获风的动能一般包括风电场内的一个或多个风力涡轮机的转子叶片的变桨(pitching)和/或机舱的偏航(yawing)以相对于风来定向转子叶片。变桨和偏航通常经由采用变桨和偏航电动机(motor)的变桨和偏航系统所实行。通常，变桨和偏航电动机从电网汲取(draw)电力。然而，从电网汲取的电力量减少由风电场供应到电网的电力的净值(net value)。当风速相对低时，可能达到某个点，在该点处从电网要求的电力量可超出可能由风电场生产的电力量。如此，当风速相对低时，可能期望限制风电场的电力汲取。
[0004]随着风速从相对低的风速增加，可能期望增加风电场的电力汲取，以便促进风力涡轮机的发电。各个风力涡轮机的电力汲取的增加可导致风电场呈现需求信号到电网。如此，可能期望将来自风电场的需求信号与电网内的电力可用性同步。
[0005]因此，本领域(the art)正持续寻求新的并且改进的方法以用于在低风速期间操作风电场和其后使风电场返回到电力生产配置。相应地，本公开针对用于在低风速期间控制风电场的系统和方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的方面和优势将在以下描述中部分被阐述，或可能从描述中显而易见，或可能通过本专利技术的实践来了解。
[0007]在一个方面，本公开针对一种用于在低风速期间控制风电场的方法。所述风电场可具有可操作地耦合到场控制器和电力网的多个风力涡轮机。所述方法可包括监测影响所述风电场的风的风分布(profile)。所述分布可包括风速和风向。所述方法可包括用所述场控制器指定所述多个风力涡轮机的至少一个作为指定风力涡轮机。当所述风电场的所述风速低于风速阈值时，所述指定风力涡轮机可在完全辅助模式中被操作。所述完全辅助模式
可包括至少启用所述指定风力涡轮机的变桨和偏航。所述方法还可包括，当所述风电场的风速低于所述风速阈值时，在精简辅助模式中操作所述多个风力涡轮机的其余风力涡轮机。所述精简辅助模式可包括禁用所述其余风力涡轮机的变桨、偏航或其他系统负载的至少一个。当所述指定风力涡轮机的电力输出超出电力阈值时，所述方法可包括用所述场控制器来指导所述其余风力涡轮机的至少一组从所述精简辅助模式到所述完全辅助模式转变。
[0008]在一实施例中，在指导所述其余风力涡轮机的所述至少一组从所述精简辅助模式转变之前，所述方法可包括：用所述场控制器利用从所述电力网接收到的电网需求信号，以便确定所述电力网内的电力可用性等级。
[0009]在一进一步的实施例中，从所述精简辅助模式转变所述至少一组还可包括将所述转变延迟直到所述电力网内的所述电力可用性超出阈值。
[0010]在一附加的实施例中，所述方法可包括，响应于所述电网内检测到的电力可用性短缺，加速所述至少一组从所述精简辅助模式的转变，以便向所述电力网供应电力。
[0011]在一实施例中，所述方法可包括：用所述场控制器来分析从所述电力网接收到的电网需求信号，以便确定所述电力网内的电力可用性等级。基于所确定的电力可用性等级，所述方法可包括：用所述场控制器来降低所述风速阈值，以便延迟所述多个风力涡轮机的所述其余风力涡轮机到精简辅助模式的转变。延迟到所述精简辅助模式的转变可促进在减小的风速下的风电场电力生产，以便满足来自所述电力网的所述需求信号。
[0012]在一实施例中，指定所述多个风力涡轮机的至少一个作为所述指定风力涡轮机可包括：用所述场控制器基于所述多个风力涡轮机的每个风力涡轮机对于所监测的风分布的电力生产分布，选择所述多个风力涡轮机的至少一个。
[0013]在一进一步的实施例中，所述方法可包括：用所述场控制器来预测所述指定风力涡轮机对于影响所述风电场的所述风的性能分布，其中所述预测基于所述电力生产分布。所述方法还可包括：用所述场控制器将所述预测性能分布与记录的所述指定风力涡轮机的性能分布相互关联。附加地，所述方法可包括：用所述场控制器基于所述相互关联，改善所述指定风力涡轮机的所述电力生产分布。
[0014]在一实施例中，所述风分布还可包括压力梯度。附加地，确定所述指定风力涡轮机还可包括：基于所述压力梯度，用所述场控制器来预测对于一受限制持续期低于所述风速阈值的风速。所述方法还可包括基于低于所述风速阈值的所述风速的所预测的持续期，增加指定风力涡轮机的数量。
[0015]在一附加实施例中，将所述其余风力涡轮机的所述至少一组转变到所述完全辅助模式还可包括：用所述场控制器基于所述多个风力涡轮机的每个风力涡轮机对于所监测的风分布的电力生产分布，选择所述其余风力涡轮机的所述至少一组的风力涡轮机。
[0016]在一实施例中，所述方法可包括发起安全超越(override)以从所述精简辅助模式转变所述其余风力涡轮机的至少一个。
[0017]在一进一步的实施例中，操作所述其余风力涡轮机和精简辅助模式包括暂时从所述电力网解耦所述其余涡轮机。
[0018]在还有的一进一步的实施例中，所述精简辅助模式还可包括禁用以下的至少一个：扇、泵、内部光源、除冰系统、加热器和电力电子器件。
[0019]在另一个方面，本公开针对一种用于控制风电场以便修改呈现到电力网的汲取分布的方法。所述风电场可具有可操作地耦合到场控制器和电力网的多个风力涡轮机，所述方法可包括在完全辅助模式中，操作所述多个风力涡轮机的指定风力涡轮机。所述方法还可包括在精简模式中操作所述多个风力涡轮机的其余风力涡轮机，直到所述指定风力涡轮机的电力输出超出电力阈值。所述精简辅助模式可包括禁用所述其余风力涡轮机的变桨和偏航的至少一个。附加地，所述方法可包括：用所述场控制器从所述电力网接收指示在监测的风速下所述电力网内的电力可用性的电网信号。所述方法可包括：用所述场控制器来确定从所述精简辅助模式到所述完全辅助模式转变所述其余风力涡轮机的每个涡轮机相伴随的电力汲取。所述方法还可包括：用所述场控制器来确定对应于将所述风电场转变到电力生产状态的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在低风速期间控制风电场的方法，所述风电场具有可操作地耦合到场控制器和电力网的多个风力涡轮机，所述方法包括：监测影响所述风电场的风的风分布，其中所述分布包括风速和风向；用所述场控制器来指定所述多个风力涡轮机的至少一个作为指定风力涡轮机； 当所述风电场的所述风速低于风速阈值时，在完全辅助模式中操作所述指定风力涡轮机，其中所述完全辅助模式包括至少启用所述指定风力涡轮机的变桨和偏航；当所述风电场的所述风速低于所述风速阈值时，在精简辅助模式中操作所述多个风力涡轮机的其余风力涡轮机，其中所述精简辅助模式包括禁用所述其余风力涡轮机的变桨和偏航的至少一个；以及当所述指定风力涡轮机的电力输出超出电力阈值时，用所述场控制器来指导所述其余风力涡轮机的至少一组从所述精简辅助模式转变到所述完全辅助模式。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在指导所述其余风力涡轮机的所述至少一组从所述精简辅助模式转变之前，用所述场控制器来分析从所述电力网接收到的电网需求信号，以便确定所述电力网内的电力可用性等级。3.如权利要求2所述的方法，其中，从所述精简辅助模式转变所述至少一组进一步包括：将所述转变延迟直到所述电力网内的所述电力可用性等级超出阈值。4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：响应于所述电力网内检测到的电力可用性短缺，加速所述至少一组从所述精简辅助模式的转变以便向所述电力网供应电力。5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：用所述场控制器来分析从所述电力网接收到的电网需求信号，以便确定所述电力网内的电力可用性等级；基于所确定的电力可用性等级，用所述场控制器来降低所述风速阈值，以便延迟所述多个风力涡轮机的所述其余风力涡轮机到所述精简辅助模式的转变，其中，延迟到所述精简辅助模式的转变促进在减小的风速下的风电场电力生产，以便满足来自所述电力网的所述需求信号。6.如权利要求1所述的方法，其中指定所述多个风力涡轮机的至少一个作为所述指定风力涡轮机进一步包括：用所述场控制器基于所述多个风力涡轮机的每个风力涡轮机对于所监测的风分布的电力生产分布，选择所述多个风力涡轮机的至少一个。7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：用所述场控制器来预测所述指定风力涡轮机对于影响所述风电场的所述风的性能分布，其中所述预测基于所述电力生产分布；用所述场控制器将所述预测性能分布与记录的所述指定风力涡轮机的性能分布相互关联；以及用所述场控制器基于所述相互关联来改善所述指定风力涡轮机的所述电力生产分布。8.如权利要求1所述的方法，其中所述风分布进一步包括压力梯度，确定所述指定风力涡轮机进一步包括：
基于压力梯度，用所述场控制器来预测对于一受限制持续期低于所述风速阈值的风速；以及 基于低于所述风速阈值的所述风速的所预测的持续期，增加指定风力涡轮机的数量。9.如权利要求1所述的方法，其中将所述其余风力涡轮机的所述至少一组转变到所述完全辅助模式进一步包括：用所述场控制器基于所述多个风力涡轮机的每个风力涡轮机对于所监测的风分布的电力生产分布，选择所述其余风力涡轮机的所述至少一组的风力涡轮机。10.如权利要求1所述的方法，进一步包括：发起安全超越以从所述精简辅助模式至少部分地转变所述其余风力涡轮机的至少一个。11.如权利要求1所述的方法，其中在精简辅助模式中操作所述其余涡轮机包括暂时从所述电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：