[发明专利]操作风电场的方法

说明书

本发明描述了操作风电场的方法，风电场包括多个风力涡轮（WT），该方法包括确定指示风电场馈送到其中的电网（N1、N2）的条件的电网条件指标（GCI）；基于电网条件指标（GCI）确定风电场的第一最大功率值（P_WP）；基于电网条件指标（GCI）确定针对指示弱电网的电网条件指标（GCI）的操作裕度（I_margin）；基于操作裕度（I_margin）确定第二最大功率值（P_WT_n）；和根据最大功率值（P_WP，P_WT_n）缩减风电场的有功功率输出。本发明还描述了用于执行此类方法的步骤的计算机程序产品；被实现用于在操作风电场的风力涡轮（WT）中使用的有功功率控制器（2）；风力涡轮（WT）；和风电场。

技术领域

本发明描述了一种操作风电场的方法；一种被实现用于在操作风电场中使用的有功功率控制器；一种风力涡轮；以及一种风电场。

背景技术

传输线一般被实现来能够将一定量的功率从发电厂输送到公用电网（utilitygrid）。例如，传输线可以被实现来输送电厂的装机容量，即可以由电厂递送的最大或“装机”功率。例如，具有二十个3 MW涡轮的风力发电厂（wind farm）具有60 MW的装机容量，即该风电场可以递送高达60 MW的有功功率，并且将风电场连接到电力网或“电网”的传输线将被设计来能够输送至少该量的功率。

当传输线无论出于什么原因而不能输送装机容量时，问题出现了。例如，当双传输线中的一个传输线业务中止时，由于在系统的短路比（SCR）中的变更，双线的最大功率传送容量被减少。在这样的情况下，双线不再能够运送其连接到的电厂的装机容量。在风电厂的情况下，该情况可以导致涡轮级的不稳定性，从而导致在电压、功率、电流等等中可见的持续或弱阻尼的振荡。因此，风电场的最大功率输出由传输线的有限容量确定。

当传输线故障或者业务中止时，电网将因此被削弱。可以以若干方式量化电网的条件。表示“电网条件”的一个方式是通过电网的短路比。这是通过确定电网的短路容量、即如果发生短路则在电网中的点处的功率的量获得的。短路容量取决于在该点处的电网阻抗、额定电压和在电网上的任何负载。风电场的风力涡轮可以被视为在电网上的有功负载。因此，风电场的短路比（SCR）可以通过电网三相短路容量（SCC）除以馈送到电网中的风力涡轮的额定功率确定。将电网分类为“弱”的SCR的值可以取决于网络操作者。例如，根据VDN传输代码2007（Verband der Netzbetreiber, 1.1版本, 2007年八月），当电网的SCR下降到4.0之下时，其被认为是“弱”的。一般地，由低SCR和高电网阻抗表征弱电网。所述问题在较低的SCR处加剧，当系统关于风厂变得越来越“弱”时，阻抗越来越高。一般地，在大约2.5之下的SCR被认为接近现代风电厂持续操作的限制。在SCR的非常低的水平处（例如在2.5之下），任何小的扰动或干扰可以使得一个或多个风力涡轮在不期望的操作点处操作，并且这些涡轮可能不能够返回到正常的操作。因此，所述涡轮可能跳闸（trip）并且从系统断开。一般认为，具有小于1.25的SCR的风电场的实际操作是有挑战性的，并且在没有有功功率缩减的情况下使用现有技术，具有小于大约0.9的SCR的风电场的操作可能是不可能的。

处理这样的情况的现有技术方法一般涉及减少或缩减风电场的风力涡轮的有功功率输出，以便确保风力涡轮继续以稳定的方式操作。在这些方法中，基于“最坏情况”设计，缩减恒定量的有功功率。然而，这意味着风电场的功率输出被一般地减少超过所严格必须的，并且这继而导致收入的不必要的损失。

发明内容

因此，本发明的目的是提供控制馈送到弱电网中的风力涡轮的改进的方式。

该目的通过操作风电场的权利要求1的方法、通过权利要求12的计算机程序产品、通过权利要求13的有功功率控制器、通过权利要求14的风力涡轮、以及通过权利要求15的风电场实现。