[发明专利]风电场的电压控制

说明书

技术领域

本发明通常涉及电网中的风电场(windfarm)的运行，尤其涉及用于多风电场系统(a system of multiple windfarms)的电压控制。 

背景技术

典型地，电力系统包括遍布一个地理区域的多个发电器材(powergeneration assets)。电力系统还包括也遍布该地理区域的消耗电力(负载)的系统。电力系统还包括电网、电力线网络以及用于在一个地理区域传输和分配电的关联设备。电网的基础结构可以包括但不限制于用于该电力系统运行的互连、控制、维护以及改进的装置。典型地，电力系统包括中央控制系统，该中央控制系统可运行地连接到该发电器材以控制各发电器材的电力输出，例如，使用处理逻辑(processinglogic)。网络操作人员通常操作该中央控制系统。由中央控制系统控制的发电器材的电力输出可以包括但不限制于电力的量和用于该电力的电压。 

风能经常被用来在常被称为风电场的发电站产生电力，该发电站使用，例如大型风力涡轮机的旋转来驱动发电机。风电场及其关联风电场控制器能够控制无功功率(reactive power)供应，在更有限的程度上，控制有功功率(active power)。在美国专利No.7,119,452、No.7,166,928以及No.7,224,081(转让给通用电气公司)中，Larsen描述了用于风力发电机的电压控制，该风力发电机包括具有无功功率指令(reactive power command)的场等级控制器(farm-level controller)和风力涡轮发电机控制系统。通过根据由高于发电机等级(higher-than-generator-level)(变电站或场等级)控制器设定的基准来调 制电压，可以提供风力涡轮发电机的电压控制。无功功率可能被调制较长时间(例如几秒)，而风力涡轮发电机终端电压被调制较短时间(例如几分之一秒)以减轻快速的电网暂态(grid transient)效应。 

出于经济原因以及作为减少化石燃料发电的环境影响的方法的一种，具有更大电力输出的风力涡轮发电机正在被生产，具有更多数量的风力涡轮发电机的风电场正在被投入运行。来自风电场的电力输出可以包括沿输电网(transmission grid)供应和传输的总电力的相当大的部分。通常，一个初始的风电场可以置于一定的地理位置，基于该位置的所需的风力条件。随后，一个或更多附加的风电场可以置于相同的地理位置，基于激发第一风电场的所需的风力条件。后续的风电场可以由与第一风电场相同的操作人员或完全不同的操作人员建立。来自风电场的输出可以在各种点互连，这些点最终在公共耦合点(pointof common coupling)联接在一起。公共耦合点也可以是与电力系统电网互连的互连点(point of interconnection)。公共耦合点可以提供用于测量来自多个互连的风电场的综合输出参数的位置。备选地，可以从与电网互连的互连点移除公共耦合点。渐渐地，随着将风电场建在具有有价值的风力特征的地理区域，风电场远离电网的现有传输线。渐渐地，需要建造高达几百英里的传输线以将新建的风电场联接入现有电网。 

风电场系统中的风电场的互连可以为不同的配置。风电场之间的距离可以变化。此外，与电网物理连接的点可以远离个体风电场(individual windfarms)和公共耦合点中的任何一个。在多个具有个体地方风电场控制器的互连的风电场的情况下，可以从中央控制系统向个体地方风电场控制器提供个体地方电力相关指令。典型地，向地方风电场控制器提供的电力相关指令可以引导地方风电场控制器在公共耦合点提供特定的电力相关输出。然而，多个个体地方风电场控制器无法在公共耦合点控制，因为在该点的电力相关参数是来自所有个体风电场的输出的综合。