[发明专利]控制风力发电厂的方法

说明书

一种控制包括能量存储装置(44、46)的风力发电厂(12)的方法，风力发电厂(12)连接到电网(19)并且包括一个或多个风力涡轮发电机(1)，所述一个或多个风力涡轮发电机(1)生产电力以输送到电网(19)，该方法包括：处理与风力发电厂(12)的一个输入或多个输入相关的输入数据，以确定所述一个输入或所述多个输入中的每个输入的概率预测；以及根据所述一个输入的概率预测或所述多个输入中的每个输入的概率预测和违反一项或多项电网要求的规定概率控制能量存储装置(44、46)的充电和放电。

技术领域

本发明涉及用于控制包括能量存储装置的风力发电厂的方法和控制系统，并且特别地本发明涉及对能量存储装置的充电状态的控制。

背景技术

风力发电厂包括一组风力涡轮发电机，所述风力涡轮发电机将包含在风中的能量转换为电力，所述电力通常被输送到电网。风力发电厂的场址风力条件的差异可能导致每个发电机的功率输出不同。此外，风随时间可变的特质导致发电机中的每一个的对应随机功率输出。

同时，电网上可能会发生改变从风力发电厂需求的电力的一系列事件，所述事件包括：连接到电网的负载的电力消耗的变化；电网的计划变化(诸如添加新负载)；实时电价波动；以及关键电网事件(包括诸如电网上的电压或频率的突然变化的故障)。

风力发电厂输送到电网的信号的特性(特别是该信号的频率和相位角)必须与瞬时电网要求相一致。风力发电厂还必须以电网需求的水平输送有功和无功功率。在电网事件期间，这些要求可能会突然变化，在这种情况下，风力发电厂可能不得不通过修改其输出来做出反应。

因此，必须仔细管理风力发电厂的每个风力涡轮发电机的输出被整理和输送到电网的方式。因此，风力发电厂必须结合用于以动态方式控制其输出的手段，以响应变化的电网需求，同时还补偿变化的风力条件。

一种这样的手段是在风力发电厂内包括一个或多个能量存储装置。实际上，如果电网需要将风力发电厂作为虚拟同步机(VSM)进行控制，以提供不受生成电力的波动或“虚拟惯性”影响的期望输出，那么以某种形式包括能量存储器可能是必不可少的。这种能量存储装置通常可根据指令充电和放电，并且能够存储大量电荷，使得它们能够在短暂但持续的时间段内放大风力涡轮发电机提供的功率。因此，这些能量存储装置不同于通常包括在风力发电厂的功率转换器和滤波器中的相对较小的平滑电容器和电感器。

实际上，可以将相应的能量存储装置集成到每个风力涡轮发电机中，以单独地为发电机提供惯性。例如，可以将能量存储装置耦合到风力涡轮发电机的功率转换器的DC链路。在这种情况下，可以对能量存储装置进行充电或放电，以缓解对风力涡轮发电机的需求。例如，在大风情况下，能量存储装置可以被放电以允许发电机降低其功率输出以实施阻尼，用于降低结构负载。然而，能量存储装置以这种方式运行的能力因需要保留在关键电网事件期间可能需要的电荷而受到限制。

替代地或附加地，能量存储装置可以附接到公共耦合点(PCC)，以为整个发电厂提供虚拟惯性，在这种情况下应用类似的操作约束。

在任一种情况下，鉴于服务中出现的相互冲突的需求，对能量存储装置进行控制以优化操作都是一项挑战。例如，确保有足够的容量来吸收功率生产中的尖峰的需求必须与保留足够的电荷来补偿功率生产的瞬时下降或应对诸如低压穿越等故障情况的约束进行平衡。另一个要考虑的因素是，当电价低时，可能期望提高能量存储装置的充电状态，以期在价格上涨时通过售电来增加收入。相反，当电价高时，可能会预期较低的充电状态。

正是在这种背景下设计了本发明。

发明内容