[发明专利]风速急剧变化时风力发电场的控制方法以及系统

说明书

技术领域

本发明涉及在因风速急剧变化引起的风力发电场的发电增长率/发电减少率超过电网连接基准或者与此相应的基准的情况下，控制风力发电场的方法以及系统(Method and System for Controlling Wind Farm When Wind Speed Varies Rapidly)，尤其涉及利用在风力发电场外部测量的风况信息，使得风力发电场的输出满足在电网连接基准或者与此相应的基准所表示的发电增长率/发电减少率，从而决定在风力发电场内的风力发电机的控制顺序，并根据所述顺序控制风力发电机的方法以及系统。

背景技术

风力发电机是将风所具有的动能转变为电能的装置。为了能够实现风力发电，风的速度需要在规定范围内。当风超过风力发电基准速度的上限(例如25m/s)时，为了保护风力发电机，应终止风力发电机，在未达到下限(例如3m/s)时，因不具有用于发电的足够能量，从而终止风力发电机。

在终止风力发电机时，通过桨距控制来控制桨距角，因此使得输入能量变为0从而终止，但在需要快速终止时使用制动器(刹车)。然而，在使用制动器的情况下，风力发电机产生磨损，因此存在缩短寿命的缺点。

另外，在风力发电机上所产生的电能受到急剧变动的风的强度的影响，因此不能始终维持一定水平，从而与现有的发电机相比品质较差。为了维持高品质的电能，电网的发电机需要保持有足够的备用电力，以便能够补偿风力发电机的输出的增长/减少的量。然而，由于风力发电机的输出的变动量较大，所以需要大容量的备用电力，因此导致电能的发电费用的上升。在大量的风力发电机连接于电网的情况下，这种问题变得更加严重，因此为了解决所述问题，世界各国制定了电网连接基准(grid-code)并正在执行中，韩国也于2010年6月发布了所述连接基准。

现有电网的发电机具有有限大小的发电增长率/发电减少率，因此在电网连接基准中明文规定了在任何情况下均需要在风力发电场的输出的发电增长率/发电减少率维持于规定值以下的状态下增加/减少输出。如果按照大于明文规定的比率增加或者减少输出，则现有电网发电机无法补偿风力发电场的输出的急剧增加/减少，因此降低电能的品质。

然而，如上所述，在刮强风时，为了保护风力发电机，需要强制终止风力发电机，但在大容量风力发电场的情况下，如果同时终止所有的风力发电机，会急剧减少风力发电场的输出，这对电网的输出带来很大影响。另外，在突然不刮风时，因风力发电机的终止而使得风力发电场的输出急剧减少，从而给电网带来很大影响，为了减少这种情况需要强制终止。

如下是在刮强风时，用于强制终止风力发电场的现有技术是：根据在风力发电场的外部设置的风况测量塔的信息，计算到达各风力发电机为止的距离(s_ij)，并计算风从测量装置到达风力发电机所需的时间(s_ij/v)。在这种方式中，将强制终止个别风力发电机所需的时间设为t_down。如果忽略在计算和通信中所需的时间，则各风力发电机在t_ij(s_ij/v-t_down)时开始强制终止，并在t_down时间内完成强制终止。

这种方法由于在t_down时间内完成强制终止，因此同时终止的风力发电机的数量变得不同，使得风力发电场的输出呈曲线状态。并且，在将要终止的风力发电机的数量较少时发电减少率较小，但在数量多的情况下发电减少率变大，因此有可能超过电网连接基准。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种风力发电场的控制方法以及系统，其在风力发电场的发电增长率/发电减少率超过电网连接基准或者与此相应的基准的情况下，使得风力发电场的发电增长率/发电减少率不会超出电网连接基准，并提高整个电网的电能品质/可靠性。