[发明专利]确定控制储量的方法和带有其控制单元的风力发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定一个或多个风力发电设备(wind energy plant)的控制 储量的方法，为风力发电设备的操作预先设置至少一个电变量的期望值。

背景技术

随着风力发电设备容量的增加和它们与风电场的结合，需要能够分别调节 或控制注入电网的电功率。当没有较高的功率能够注入电网时，目前已知的是 通过功率扼流来操作风力发电设备和风电场。

发明内容

本发明的目的是，提供这样的方法和风力发电设备，其可以用简单的方法 现时评估扼流操作中存在的电变量的功率储量。

本发明的目的是通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求10的特 征的风力发电设备得以实现。

在本发明的方法中，确定一个或多个风力发电设备的控制储量。在风力发 电设备运转中，当为风力发电设备的运转提供的至少一个电变量的期望值小于 最大可用值时，具有控制储量。确定控制储量的控制单元具有功率曲线，取决 于风值的电变量的至少一个最大值位于(lay down)该功率曲线中。功率曲线 可以全部或部分包含测量值，不过用包括初始预设值的理论特性曲线也是有效 的。在本发明的方法中，控制单元根据风的实际值确定当前所能提供的电变量 的最大值。对于该最大值，它是一定时间间隔内处理过的平均值，运行中某一 短时间内可能高于或低于该值。用该最大值减去电变量的当前值。由控制单元 确定的差值作为控制储量被传送给较高阶控制单元和/或外部设施。可选地，即 使最大值也可被传送给较高阶控制单元和/或外部设施。从而，在本发明的方法 中，经由功率曲线通过电变量的当前值和测量的风值来确定控制储量的实际值。 电变量的当前值可约为电变量的实际值或期望值。

优选将正的差值作为控制储量，在该控制储量中，由于预设的期望值，风 力发电设备可以产生比当前所允许的电变量值相比更大的电变量值。

在本发明的方法中，可以将产生的有功功率作为电变量。由于这个原因， 控制储量有时也被指定为主要有功功率。替换地或另外地，可以将产生的无功 功率作为电变量。也可以将相位角和或功率因数作为电变量。因此，功率曲线 的概念不仅仅与提供的电功率有关，通常还与电变量有关，且它指示所能提供 的电变量的最大值。

在优选实施例中，由较高阶控制单元预先设置电变量的期望值。优选地， 风力发电设备的操作控制器或用于多个风力发电设备的控制单元基于预设的期 望值确定用于单个风力发电设备的期望值，这通过相应的方式执行。

在优选的实施例中，将风速作为风的相关值。这意味着所能产生的电变量 的最大值位于对应于风速的功率曲线中。

在所能实现的各个实施例中，可以测量气象桅杆上的风速，其中气象桅杆 在实践中放置在地面上相对于风力发电设备便于测量风速的位置处。

替换地或另外地，也可以测量一个或多个风力发电设备处的风速。

本发明的目的还通过带有控制单元和操作控制器的风力发电设备得以实 现。控制单元确定用于电变量的控制储量。提供操作控制器的目的是，在风力 发电设备运转期间为至少一个提供的功率的电变量预先设置期望值。此外，将 电变量和风的实际值提供给控制单元。本发明的控制单元的特征在于它具有功 率曲线，该功率曲线表示取决于风值的电变量的最大值。控制单元确定电变量 的当前最大值和当前值之间的差值。该差值构成控制储量。通过控制单元和功 率曲线，本发明的风力发电设备可以示出扼流操作期间在每个时间点处当前可 获取的储量有多大。电变量的当前值优选为电变量的实际值或者期望值。

在优选的实施例中，风力发电设备装配有用于测量电变量的实际值的装置。

优选地，功率曲线的电变量是风力发电设备产生的有功功率。可替换地， 可以将风力发电设备产生的无功功率作为功率曲线的电变量。也可以将相位角 和/或功率因数作为功率曲线中的电变量。

在优选的实施例中，风力发电设备的操作控制器从较高阶控制单元接收电 变量的期望值。

业已证明在功率曲线中制定取决于风速的电变量的最大值是实用的。然而， 也设想考虑将其它变量，如风向、空气压力、空气湿度等作为风值。