[发明专利]操作风电场的风力涡轮机

说明书

本发明涉及用于操作风电场的至少一个风力涡轮机的方法、控制器和设备。提出了一种用于操作风电场的至少一个风力涡轮机的方法，包括以下步骤，基于以下确定风力涡轮机单独偏移信息（130，330），由相应风力涡轮机提供的无功功率，以及由风电场的至少一个另外的风力涡轮机提供的无功功率，基于以下确定风力涡轮机单独控制信息（150，350），风力涡轮机单独偏移信息（130，330），以及风电场特定控制信息（140，340），根据风力涡轮机单独控制信息（150，350）操作至少一个风力涡轮机。另外，提出用于执行所述方法的控制器和设备以及计算机程序产品和计算机可读介质。

技术领域

本发明涉及用于操作风电场的至少一个风力涡轮机的方法、控制器和设备。此外，提出相应的计算机程序产品和计算机可读介质。

背景技术

风电场控制器的一个目标是集中控制由整个风电场（还称为“风力涡轮机组”）注入到电网中的有功和无功功率。这提供以与常规发电厂所做的相同的方式主动参与用于风电场的电网上的控制任务的可能性。由此，风电场控制级表现为单个集中式单元（“中央风电场控制级”），其具有作为输入（例如系统操作员命令）的来自功率公共耦合（“PCC”）的测量结果和从风电场的风力涡轮机可得到的功率以及作为输出的针对每一个单独风力涡轮机的详尽参考信息或信号，即每一个单独风力涡轮机控制（“局部风力涡轮机控制级”）。

风电场控制器的有功功率控制功能可以包括例如自动频率控制，其中控制在风电场公共耦合点（PCC）中测量到的频率。风电场因而必须能够产生更多或更少的有功功率以便补偿频率中的偏差行为。

风电场控制器的无功功率控制功能可以包括例如自动电压控制，其中控制风电场公共耦合点（PCC）中的电压。这暗示风电场可以被命令产生或吸收到电网的一定量的无功功率以便补偿电网中的电压中的偏差。

将自动频率控制放置在风电场控制级中的一个原因是避免风电场控制器可以抵消在单独风力涡轮机中实现的频率控制。在风电场控制级中放置自动电压控制以便避免风力涡轮机之间的不稳定性和无功功率的高流动的风险。通常，频率和电压控制二者的实现将作为组合的下垂（droop）和死区控制来完成。

中央风电场控制级可以包括两个分离的控制回路，一个用于有功功率控制并且另一个用于无功功率控制。

有功和无功控制回路的一个可能实现方式可以如下：

首先，基于系统操作者所要求的一个或若干控制功能，在控制功能块中分别导出有功和无功功率参考信号。如果必要的话，这些参考信号可以分别利用来自次级控制回路的一些校正（例如聚焦于频率和电压）来进一步调节，以便确保不违反PCC中的频率和电压限制。每一个回路包括PI控制器，确保来自风电场的正确的功率产生。控制器计算功率误差并且设置用于整个风电场的功率参考。这些功率参考被进一步转换成用于风电场的每一个单独风力涡轮机的功率参考信号。

控制风电场中的无功功率可以基于例如提供给风力涡轮机的公共电压参考。

当使用这样的公共电压参考控制风电场中的无功功率时，各个风力涡轮机可以取决于其在风电场中的位置、测量容差和其它因素（比如例如转换器控制策略）而产生/消耗不同量的无功功率。这种不平衡可能导致风电场中的能量的损失和组件上的不必要的磨损，从而缩短其操作寿命。

用于控制风电场内的无功功率的一个可能的解决方案可以基于向风力涡轮机分配无功功率参考而不是电压参考。这种解决方案可能降低对电网事件的响应的性能和对处于电压控制之下的风电场中的电网电压中的改变的响应时间。

因此目的是克服前述缺点并且特别地提供一种用于优化风电场中的无功功率的控制的改进的方案。

发明内容

该问题根据独立权利要求的特征来解决。另外的实施例源自从属权利要求。

为了克服该问题，提供一种用于操作风电场的至少一个风力涡轮机的方法，包括以下步骤，