[发明专利]控制具有负功率能力的风力发电站以对电网频率不稳定进行响应

说明书

本发明涉及控制具有负功率能力的风力发电站以对电网频率不稳定进行响应。描述了一种控制风力发电站的方法，所述风力发电站包括多个风力涡轮机(102)且被连接到电力网(120)，所述方法包括：(a)检测电网频率不稳定，(b)选择风力涡轮机的子集，(c)修改风力涡轮机的所选子集中的每个风力涡轮机的功率参考以对电网频率不稳定进行响应，以及(d)将修改的功率参考应用到风力涡轮机的所选子集中的相应风力涡轮机。还描述了风力发电站控制器、风力发电站、计算机程序和计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及控制风力发电站中的风力涡轮机的领域，尤其涉及控制风力发电站以对电网频率不稳定进行响应的方法。本发明还涉及风力发电站控制器、风力发电站、计算机程序和计算机程序产品。

背景技术

电力网操作员遭遇维持频率稳定的问题。随着风力发电在很多地区中的与日俱增的渗透，对于电网操作员来说将期望的是，如果风力发电站（也被称为风力发电场）能够以频率响应做出贡献以维持频率稳定。由于风力发电站处的变化的风力条件，用以例如通过减少有效功率的产生来提供频率响应的风力发电站能力也变化。

因此，存在对能够独立于风力条件提供频率响应的风力发电站的需要。

发明内容

根据发明的第一方面，提供一种控制风力发电站的方法，风力发电站包括多个风力涡轮机且被连接到电力网。该方法包括：(a) 检测电网频率不稳定，(b) 选择风力涡轮机的子集，(c) 修改风力涡轮机的所选子集中的每个风力涡轮机的功率参考以对电网频率不稳定进行响应，以及(d) 将修改的功率参考应用到风力涡轮机的所选子集中的相应风力涡轮机。

本发明的这个方面是基于频率响应通过修改用于风力发电站中的风力涡轮机的所选子集的功率参考而被提供的想法。

在本情景中，术语“风力涡轮机的子集”可以特别表示包括风力发电站中的任意数量的风力涡轮机的集合，尤其是风力发电站中的单个的风力涡轮机，一些风力涡轮机或所有风力涡轮机。换而言之，如果风力发电站包括N个风力涡轮机，则“风力涡轮机的子集”可包括 1,2,3，...，N-1或N个风力涡轮机。

在本情景中，术语“功率参考”可特别表示用于给定风力涡轮机的指示其应当产生的有效功率量的设定点。

在操作中，检测到电网频率不稳定的发生，并选择风力涡轮机的子集。特别地，对风力涡轮机的子集的选择可考虑一个或多个参数，诸如频率不稳定的种类（例如，过高频率情形、过低频率情形）、不稳定的意义（例如，从预定的目标频率偏离）以及风力涡轮机的当前运行状况。由此，可以确定的是，风力涡轮机的所选子集包含用于提供期望响应的足够的且合适的风力涡轮机。

然后，修改用于风力涡轮机的所选子集中的每个风力涡轮机的功率参考以提供对电网频率不稳定的响应。特别地，功率参考可被调整以便更改由风力发电站所产生的有效功率量。最终，修改的功率参考被应用到风力涡轮机的所选子集中的相应风力涡轮机。特别地，修改的功率参考可以例如通过风力发电站中的数据网络从诸如高性能发电场控制器的中央控制单元被传输到每个所选的风力涡轮机。

由此，可以由风力发电站中的风力涡轮机的所选子集提供对电网频率不稳定事件的正确响应。

根据本发明的实施例，检测到的频率不稳定是过高频率情形，并且修改用于风力涡轮机的所选子集中的每个风力涡轮机的功率参考包括降低用于风力涡轮机的所选子集中的每个风力涡轮机的功率参考。

在本情景中，术语“过高频率情形”可特别表示其中电力网频率超过电网频率的允许范围的上限的情形。例如，50 Hz的电网可被允许在介于49.5 Hz和50.5 Hz之间的范围内波动。在此情况下，在电网频率超过50.5 Hz时发生过高频率情形。

通过减小用于所选风力涡轮机的功率参考，有效功率的总产量减少，以使得电网频率减小。