[发明专利]用于可更新的可变发电的智能有功功率管理系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及风力涡轮发电机领域，以及更具体地，涉及考虑到用于在瞬态状况期间稳定功率的、风力涡轮发电机的功率输出中智能且临时的增加的方法和系统。

背景技术

风力涡轮发电机被视为利用风能产生电力的、环境友好且相对便宜的替代能源。风力涡轮发电机一般包括：具有涡轮叶片的风力转子，涡轮叶片将风能转换成驱动轴的旋转运动，然后利用该旋转运动来驱动发电机的转子，以产生电力。现代风力发电系统典型地采用风力农场(wind farm)的形式，该风力农场具有多个此类风力涡轮发电机，这些风力涡轮发电机可运行以向为实用系统提供功率的传输系统供给功率。

这些风力涡轮发电机和风力农场典型地设计成将功率递送到实用系统，同时该功率与系统频率无关。一些风力涡轮发电机具有可变频率运行，并且需要可变频率电力电子逆变器，以将风力涡轮发电机输出与应用电网接口。在一种常用方法中，直接将风力涡轮发电机输出馈送到电力电子转换器，在其中，将涡轮频率整流并逆变成如实用系统需要的固定频率。一种备选方法使用双馈异步发电机(DFAG)，其中，激励DFAG转子绕组和定子绕组的可变频率电力电子逆变器直接耦合到实用系统。

在传统电力系统中，电力系统的同步发电机的频率与实用系统匹配，实用系统的频率的动态响应依靠同步发电机和负载的惯性。传统电力系统中使用的同步发电机能够在瞬态状况期间(即，发电的突然故障、线路失效或连接大负载)对电力系统的频率和电压控制有所贡献。在此类瞬态状况期间，系统频率开始以主要由系统的总角动量确定的速率改变，系统的总角动量是所有发电机和连接到电力系统的旋转负载的角动量之和。在此类瞬态状况中，同步发电机还可以提供调制有功功率以稳定电力系统并使频率恢复到其标称值的附加控制服务。

但是，当用于电力系统中发电时，风力涡轮一般对实用系统的频率稳定没有贡献。随着通过实用系统接入的、由风力涡轮生成的电力更大，合乎需要的风力涡轮也在瞬态状况中对电力系统的电压和频率控制有所贡献，以稳定电力系统。

因此，存在增长的需求，以克服风力涡轮系统的上述限制，并提供控制技术，使得风力涡轮能够更智能地参与实用系统的频率调节和功率摆动稳定。

发明内容

下面的描述中将部分阐述本发明的方面和优点，或者本发明的方面和优点从该描述可以是显然的，或者可以通过实践本发明来认识本发明的方面和优点。

根据一个示范实施例的方面，提供了一种用于可变频率风电厂的控制方法，该风电厂包括：多个可变频率风力涡轮发电机，其中选定的一些具有输出提升(boost)能力。该方法包括：确定风力发电厂输出是否小于合乎需要的量，询问每个风力涡轮发电机以确定它们单独的输出提升能力，以及命令风力涡轮发电机的至少一个将它们的输出提升以弥补当前风力发电厂输出与期望的输出之间的差的至少一部分。在具体实施例中，该方法提供：命令风力涡轮发电机中选定的一些，以将它们的输出提升到它们单独报告的能力之内的、期望的电平。

在一些实施例中，该方法还可包括：将来自中央位置的天气预报信息(其可包含风力预报信息)提供到多个风力涡轮发电机中选定的一些，将风力涡轮发电机控制电路配置成基于该天气预报信息预报提升能力，以及响应询问提供预报的提升能力。

在选定的实施例中，风力预报信息覆盖第一预定时间间隔，而预报的提升能力覆盖第二预定时间间隔，第二预定时间间隔包含第一预定时间间隔的至少一部分。在具体实施例中，在单独的风力涡轮发电机的位置处本地产生天气预报信息。

本公开的另一个示范实施例旨在提出一种包括多个风力涡轮发电机的风力发电厂。发电机中选定的一些具有输出提升能力，且每个发电机输出提供风电厂输出的一部分。涡轮控制与每个相应风力涡轮发电机相关联，并且可配置成分析其相应的发电机的输出提升能力。将测量设备配置成监测由多个风力涡轮发电机产生的总输出功率。将风电厂控制配置成询问多个涡轮控制的每一个，以确定它们相应的风力涡轮发电机的输出提升能力，并命令风力涡轮发电机中选定的一些进入输出提升模式，从而，风电厂控制一旦确定由测量装置监测的总输出功率小于期望的电平，就可智能地命令选定的单独风力涡轮发电机将它们的输出功率提升到它们报告的相应提升能力之内的期望的电平。

在某些实施例中，该风力发电厂还包括天气预报信息的中央源，其中天气预报信息的源向涡轮控制中选定的一些供给天气预报信息，并且其中，涡轮控制中选定的一些配置成分析天气预报信息并预报用于其相应的风力涡轮发电机的、当前的输出提升能力和将来的输出提升能力。