[发明专利]用于协调传统发电厂与风力发电厂之间的频率控制特性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及运行发电厂以及控制电网的电频率的方法，所述发电厂具有连接至电网的至少一个风力涡轮发电机以及至少一个其它电源。本发明还涉及根据所述方法运行的发电厂。

背景技术

在公用电网中，消费者通常可以以不受控制的方式消耗电功率。由于电网内几乎不能存储任何能量，因而在产生的功率与消耗的功率之间不可能存在不平衡。因此，功率的瞬时产量应当与瞬时功率消耗匹配。由于传统的同步发电机加速，过度生产使电网频率的增加超过额定值(例如，50或者60Hz)，而过度消耗使电网频率的减小超过额定值(例如，50或60Hz)的，因为传统的同步发电机那时将减速。

为了使电网的频率稳定，通常大约10％的发电机促进所谓的“主要功率控制”。也被称为“主要控制器”的这些发电机在频率下降至额定值以下时增大功率输出，并且在频率上升至额定值以上时减小功率输出。

通常，风力涡轮发电机对主要控制不起作用，首先是因为风力涡轮发电机通常不能通过命令来增大其输出功率(因为它们通常以额定负载运行，或者当以部分负载运行时，它们以最佳工作点运行)，并且其次是因为通常应该充分利用可用的风力。

一般而言，风力发电增加了额外的电网不稳定性时刻，因为在风力发电在电网中占大部分的情况下，不仅消耗是不受控制的，风力涡轮发电机的产量也是不受控制的。尽管风力预报能够在长期上(在数小时的水平上)相当准确地预测风力发电产量，但是风速通常在短期上(在数分钟到几秒的水平上)以不可预测的方式发生波动。以部分负载运行的(即，在风速低于所考虑的风力涡轮发电机的额定风速时)风力涡轮发电机通常会将这些风速波动转换成所产生的并且被供应到电网的实际功率量的相应波动。当风力涡轮发电机以额定负载运行时，通常只有在超过额定值的风速下，风力涡轮发电机才会控制其输出功率，使其输出功率在额定输出功率下保持恒定。

风力涡轮发电机的波动功率产量对电网稳定性的影响取决于电网的特性。在大型稳定电网中，风力涡轮发电机或者风力发电厂的功率波动将不会产生频率波动的形式的任何明显响应。因此，这种电网能够处理较高的功率变化。

需要在调节特性和功率储备方面协调相对大量的风力发电与传统发电厂的运行，旨在实现电网的功率平衡和频率稳定。当风力发电产量参与系统的调节服务时，对协调的需要更加明显。

发明内容

提供该发明内容来以简单的形式介绍以下具体实施方式中将进一步描述的概念的选择。该发明内容并不是要识别所要求保护的主题内容的关键特征或基本特征，也不是要用于帮助确定所要求保护的主题内容的范围。

在一方面中，本发明涉及用于运行电力系统的方法，所述电力系统包括至少一个风力涡轮发电机和至少一个其它电源，所述方法包括以下步骤：

为电力系统设置一组技术要求和限制，包括：总功率储备、以及最大电频率偏移和允许的风力发电电频率波动的至少其中之一；

将总功率储备分配在至少一个其它电源与来自至少一个风力涡轮发电机的可用的总风力发电容量之间，以及，响应于此，计算来自至少一个风力涡轮发电机的功率储备量；

为风力发电控制器提供设置，所述设置包括所述一组技术要求和限制和来自至少一个风力涡轮发电机的功率储备量。

第一方面的优点在于，所述方法提供了具有大量的风力发电的电力系统的更稳定的电网运行。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括以下步骤：

检测电力系统是处于正常运行模式还是处于干扰调节下，并且相应地采取行动。

实施例的优点在于，可以根据模式利用两组不同的参数来运行电力系统。

根据本发明的一个实施例，所述一组技术要求和限制包括允许的风力发电电频率波动的值和最大可接受电频率偏移的值。

实施例的优点在于，其在风力发电电频率波动与可接受的电频率之间提供协调。

根据本发明的一个实施例，确定总功率储备的步骤基于：

最大电频率偏移和系统频率激活的功率储备，以及

最大允许的风力发电电频率波动，以及

至少一个传统发电厂的调速器的死区。

根据本发明的一个实施例，总功率储备是来自至少一个其它电源的功率储备和来自至少一个风力涡轮发电机的功率储备量的总和。

根据本发明的一个实施例，风力发电缩减大于或等于来自至少一个风力涡轮发电机的功率储备量。

实施例的优点在于，相较于功率储备所需的量，存在更多的可用风力发电缩减。