[发明专利]对由风力发电场生成的电功率的分发的控制

说明书

技术领域

本发明涉及将电功率从风力发电场传输至电力网的技术领域，所述电功率由包括多个风力涡轮机的风力发电场生成。具体地，本发明涉及一种用于在（a）AC功率传输链路与（b）DC功率传输链路之间分发由具有多个风力涡轮机的风力发电场生成的电功率的功率分发系统，其中，这两个功率传输链路将风力发电场连接至电力网的子站。此外，本发明涉及包括上述功率分发系统的功率传输系统。此外，本发明涉及一种用于在（a）AC功率传输链路与（b）DC功率传输链路之间分发由具有多个风力涡轮机的风力发电场生成的电功率的方法以及一种中央风力发电场控制器和一种计算机程序，该中央风力发电场控制器和该计算机程序二者均被配置用于控制上述方法。

背景技术

由于对能量的不断增长的需求、耗尽化石燃料储备以及具体地关于温室气体排放的环境益处，风力发电已经得到较大推动。

风力涡轮机将风能转换为电功率。风力发电场或风电公园（也被称作风力发电厂）是相对于彼此非常邻近地安装的一系列几十或几百个风力涡轮机。在风力发电场内，在公共集电极（collector）总线（母线）处对由各个风力涡轮机生成的电功率进行总计，该公共集电极总线在下文中还被命名为公共耦合点（PCC）。

必须将在公共集电极总线处总计的电功率馈送至电力网中以传输和分发至通常位于遥远（例如几百km）的电负载中心和公用电网。这需要风力发电场通过电的高功率连接而连接至电力网。（a）针对水下功率传输（在离岸的风力发电场的情况下）以及（b）针对岸上的地下传输需要线缆传输，以便将公共集电极总线连接至电网中的足够强的点。高电压交流电（HVAC）和高电压直流电（HVDC）是风力发电场至电网的连接的两个备选方案，如公开“Wind Wind Farm Grid Integration Using VSC Based HVDC Transmission - An Overview, S. K. Chaudhary, R. Teodorescu, P. Rodriguez, IEEE Energy2030, Atlanta, GA USA, 17-18 November, 2008”中所示。

目前，大多数风力发电场经由承载电功率的AC线缆连接至电力网的主要陆地子站。然而，不仅有功功率产生电损耗，而且具体由AC线缆的电容引起的无功功率也产生电损耗，这是由于总电流由实部和虚部构成。

WO 2010/086071 A1公开了一种用于利用电压源转换器（VSC）控制HVDC链路并将两个电功率系统（例如，风力涡轮机以及电力网的子站）进行互连的方法。采用具有滚动时域策略的模型预测控制来控制两环或两层控制方案的外环或HVDC链路的建立。两环控制方案利用HVDC链路和互连功率系统的各个系统变量的动力学的速度的差异。

Asea Brown Boveri（ABB）已经在其网站“http://www.abb.com/cawp/gad02181/18e68b778f900952c1256e4b002b25be.aspx”上公布了标题为“HVDC Light in wind farm applications”的文章。在可从例如2010年12月23日获得的该文章中，提出了通过HVAC链路和HVDC链路二者将风力发电场与电力网相连接。可以通过以低风速使用HVAC链路（例如60%的时间）来降低与传输相关的能量损耗，并且，以高风速使用这两个链路HVAC和HVDC。这样，在所有风力条件下获得了总损耗和系统性能的最优情况。

可能需要具体在损耗方面进一步改进电能在风力发电场与电力网的子站之间的传输。

发明内容

这种需要可以被根据独立权利要求所述的主题所满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在AC功率传输链路与DC功率传输链路之间分发由具有多个风力涡轮机的风力发电场生成的电功率的功率分发系统，其中，这两个功率传输链路将所述风力发电场连接至电力网的子站。所提供的功率分发系统包括：（a）中央风力发电场控制器，其适于控制所述多个风力涡轮机的操作；以及（b）分发设备，其能够在其输入侧处连接至所述风力发电场并在其输出侧处连接至这两个功率传输链路。响应于由所述中央风力发电场控制器提供的控制信号，所述分发设备在所述AC功率传输链路与所述DC功率传输链路之间分发所生成的电功率。