[发明专利]用于电网稳定性的可再生发电站中有功功率控制

说明书

本发明的各个方面涉及一种用于控制连接到电网的可再生发电站以减少电网的所测量频率相对于目标频率的偏差的方法。该方法包括：确定在第一时间点与第二时间点之间定义的预测间隔上的预测功率梯度；以及在预测间隔期间的第三时间点处，如果第三时间点处的所测量频率低于目标频率，则根据最小有功功率电平来控制发电站输出有功功率，如果第三时间点处的所测量频率高于目标频率，则根据最大有功功率电平来控制发电站输出有功功率。最大有功功率电平和最小有功功率电平是基于预测功率梯度的。

技术领域

本发明涉及一种控制可再生能源发电站的方法、可再生能源发电站控制器、风力涡轮机发电站以及更一般地涉及可再生能源发电站。

背景技术

最近投入使用的可再生发电站，更具体地说是风力发电站，在连接到电网时，预计能够运行并适应多种不同的情况。风力发电站通常包括多个风力涡轮发电机，也称为风力发电场(wind park)或风电场(wind farm)。发电站的监管和一般运行由发电站控制系统或控制器(PPC)控制，PPC执行电网运营方(例如，输电系统运营方(TSO)或配电系统运营方(DSO))或国家或地区特定电网互联要求(称为“电网规范”)规定的运行限制和要求。

一些电网运营方实施与电网稳定性相关的风力发电站运行要求。电网的稳定性通常是与频率相关地进行测量的。通常，如果电网频率改变为高于或低于设定的限制(例如，频率死区)，则电网运营方需要特定的控制。如本领域技术人员容易理解的，死区包括围绕标称频率的上限和下限。

从历史上看，在频率死区之内，电网运营方并未期望风力发电站和其他可再生发电站采取措施来提高电网的稳定性。然而，可再生能源的普及率越来越高，与传统的不可再生能源相比，可再生能源的供电相对不稳定，这导致电网运营方对其运行实施了更严格的要求。一些电网运营方现在要求风力发电站进行操作来抵消相对于标称频率的任何偏差，即使是在频率死区之内。这些措施有助于提高电网的整体稳定性—如果能够尽早消除偏差，则可以避免更有害的偏差。然而，由于历史上，风力发电站不需要在死区之内采取任何动作，因此当前的控制方法不适用于死区之内的应用。

本发明的目的是解决与现有技术相关的一个或多个缺点。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制连接到电网的可再生发电站以减少电网的所测量频率相对于目标频率的偏差的方法。该方法包括：确定在第一时间点与第二时间点之间定义的预测间隔上的预测功率梯度；以及，在预测间隔期间的第三时间点处，如果在第三时间点处的所测量频率低于目标频率，则根据最小有功功率电平来控制发电站输出有功功率，如果在第三时间点处的所测量频率高于目标频率，则根据最大有功功率电平来控制发电站输出有功功率。最大有功功率电平和最小有功功率电平是基于预测功率梯度的。

在可再生发电站中实施该方法的有利结果是改善发电站对电网稳定性的贡献。该方法特别适合于在频率偏差在频率死区之内时使用，因为它是一种直接性的控制方法，不需要复杂的计算或发电机(如风力涡轮机、光伏电池单元(cell)或电池(battery))或辅助设备的复杂操作。从长远来看，通过实施该方法来减少死区中的偏差以确保电网的频率的稳定性，提供了整体稳定性并且减少了严重频率偏差量。

确定预测功率梯度可以包括：接收针对第一时间点的有功功率电平和针对第二时间点的有功功率电平；以及将预测功率梯度确定为所接收的有功功率电平之间的梯度。可替换地，确定预测功率梯度可以包括：从输电系统运营方接收预测功率梯度。

针对第一时间点的有功功率电平可以包括所测量有功功率电平。可替换地，针对第一时间点的有功功率电平可以包括针对先前预测间隔的第二时间点所接收的有功功率电平。

针对第二时间点的有功功率电平可以从风力发电站外部的预测源接收。

最大有功功率电平的值可以是在第三时间点处的预测功率梯度的值。最小有功功率电平的值可以是在第三时间点处的预测功率梯度的值。