[发明专利]用于操作风电场的方法和风电场

说明书

公开了一种用于操作风电场的方法，所述风电场具有能够相互和与电网电连接的风力涡轮的串。每个风力涡轮包括带有转子叶片的转子、与转子机械连接的功率转换系统以及至少一个辅助子系统。所述方法包括：在孤岛操作模式下操作所述串的风力涡轮，在该孤岛操作模式下，风力涡轮不与电网连接，并且相应的至少一个辅助子系统被供应以由相应的风力涡轮的功率转换系统生成的电功率；检测风力涡轮中的一个的转子暴露于风力条件，在该风力条件下，转子叶片中的至少一个在当前生成的电输出功率下存在失速的风险；以及使由风力涡轮中的一个风力涡轮的功率转换系统生成的电功率增加足以供应所述串的其它风力涡轮中的至少一个的至少一个辅助子系统的电功率量。

技术领域

本主题总体上涉及操作一种具有风力涡轮的风电场，特别是在风电场可连接到的电网损耗或缺失期间，并且涉及一种相应的风电场。

背景技术

风电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能量源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和带有一个或多个转子叶片的转子。转子叶片使用已知的翼型件原理从风捕获动能，并且通过旋转能传递动能以转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被部署到公用电网。

由于公用电网中的故障或其它原因，风电场可能与公用电网断开。在这种状态下，风力涡轮可能需要向其辅助负载供应功率，以使控制器、通信、偏航操作和其它关键系统保持通电。这可能是出于安全原因和/或为了有利于在电网恢复后将风电场重新连接到公用电网。诸如UPS的电能存储装置可设置在风力涡轮内，可仅在失去电网期间向这些关键系统馈送例如几分钟的功率。在更长的时间内，辅助功率可由柴油发电机提供。特别是对于海上风电场而言，柴油发电机等可能太大和/或太贵而无法安装、运行、加注和/或维护。

因此，本公开提供了根据权利要求1所述的用于操作风电场的方法、根据权利要求9所述的风电场以及根据权利要求15所述的计算机程序产品或计算机可读存储介质。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践获知。

在一个方面，本公开涉及一种用于操作风电场的方法。风电场包括能够相互和与电网电连接的风力涡轮的串。每个风力涡轮包括：带有转子叶片的转子、与转子机械连接的功率转换系统以及至少一个辅助子系统。该方法包括：在孤岛操作模式下操作该串的风力涡轮，在所述孤岛操作模式下，风力涡轮不与电网连接，并且相应的至少一个辅助子系统被供应以由相应的风力涡轮的功率转换系统生成的电功率；确定风力涡轮中的一个风力涡轮的转子暴露于风力条件，在该风力条件下，风力涡轮中的一个风力涡轮的转子叶片在当前生成的(风力涡轮功率转换系统的)电输出功率下存在失速的风险；以及使由风力涡轮中的一个风力涡轮的功率转换系统生成的电功率增加足以供应该串的其它风力涡轮中的至少一个风力涡轮的所述至少一个辅助子系统的电功率量。

在下文中，(风力涡轮中的一个风力涡轮的)这种操作模式也被称为供应孤岛操作模式(supply island operating mode)。此外，足以供应该串的其它风力涡轮中的至少一个风力涡轮的所述至少一个辅助子系统的电功率量在下文中也被称为(相应风力涡轮中的一个风力涡轮及其功率转换系统的)电输出功率增加量和电剩余功率。

典型地，使由风力涡轮中的一个风力涡轮的功率转换系统生成的电功率增加如下电功率量，所述电功率量至少基本上与该串的其它风力涡轮中的至少一个风力涡轮(更典型地，该串的若干、大多数或甚至所有其它风力涡轮)的(多个)辅助子系统的功率需求相匹配。

由于增加由(多个)风力涡轮的功率转换系统生成的电功率，风力涡轮的(多个)转子叶片存在失速的风险，在较高风速下可安全地避免失速。因此，在不影响风力涡轮辅助子系统的能量供应的情况下，在较高风速下可避免变桨需求和/或机械负载，特别是导致(多个)转子叶片上的疲劳的相应机械应力。