BR112015025412B1

BR112015025412B1 - Sistema de gerenciamento e método executado pelo sistema de gerenciamento

Info

Publication number: BR112015025412B1
Application number: BR112015025412-8A
Authority: BR
Inventors: Rajni Kant Burra; Avijit Saha; Venkatarao Ryali; Govardhan Ganireddy; Akshay Krishnamurty Ambekar; Deepak Raj Sagi
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2022-02-08
Also published as: EP2981712B1; DK2981712T3; US10050447B2; WO2014165366A1; CA2908965C; EP2981712A1; CN105264222A; US20160049792A1; ES2826098T3; BR112015025412A2; CN105264222B; CA2908965A1

Abstract

sistema de geração de potência de múltiplos parques. trata-se de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques que inclui controladores de despacho de turbina eólica para controlar o despacho de potência eólica de respectivos componentes de parque eólico e sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico para receber parâmetros de operação de componente de parque eólico e gerar respectivos parâmetros de operação a nível de parque. o sistema inclui também sistemas de gerenciamento de despacho de grupo para receber os parâmetros de operação a nível de parque e gerar respectivos parâmetros de operação a nível de grupo. o sistema inclui também um sistema de gerenciamento de despacho principal para receber os parâmetros de operação a nível de grupo; computar uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes de parque eólico; determinar uma diferença entre a potência de saída em tempo real e uma potência de saída comprometida; e gerar comandos de referência, com base na diferença, para controlar pelo menos um dentre os parâmetros de operação de componente de parque eólico, os parâmetros de operação a nível de parque, os parâmetros de operação a nível de grupo, ou combinações dos mesmos, para reduzir a diferença e despachar a potência de saída comprometida.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] As realizações da invenção referem-se, em geral, a um sistema de geração de potência e, mais particularmente, a um sistema e método para controlar um sistema de geração de potência eólica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um parque eólico inclui turbinas eólicas espalhadas em uma grande área de que aproveita a energia eólica para gerar potência para propósitos de utilidade. O parque eólico é acoplado a uma rede e espera-se que forneça uma quantidade de potência comprometida ou prevista a uma classificação de potência fixa para a rede. Contudo, devido às variações incontroláveis na energia eólica, tais como velocidade do vento, é difícil fornecer continuamente a quantidade de potência comprometida nas classificações de potência fixas, e existe sempre alguma diferença entre a potência suprida a partir do parque eólico e a quantidade de potência comprometida.

[003] Uma abordagem para a compensação em uma situação em que o parque eólico não tem capacidade para suprir a potência comprometida é comprar potência junto a geradores de reserva vizinhos. Outra abordagem é usar armazenamento de energia suplementar no parque eólico. Contudo, cada uma dessas abordagens aumenta o custo da potência gerada pelo parque eólico e, dessa forma, resulta em custos mais altos para os consumidores ou perdas para as organizações de geração de potência. Por exemplo, o uso de armazenamento de energia suplementar cria custos adicionais com instalação, operação e manutenção.

[004] Por conseguinte, existe uma necessidade de um sistema aprimorado para tratar dos problemas mencionados anteriormente.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005] Brevemente, de acordo com uma realização, é fornecido um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques inclui controladores de despacho de turbina eólica para controlar o despacho de potência eólica de respectivos componentes de parque eólico em respectivos parques eólicos, com base, pelo menos em parte, nos parâmetros de operação de componente de parque eólico. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques inclui também sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico para receber respectivos parâmetros de operação de componente de parque eólico e gerar respectivos parâmetros de operação ao nível de parque. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques inclui adicionalmente sistemas de gerenciamento de despacho de grupo para receber os parâmetros de operação ao nível de parque e gerar os respectivos parâmetros de operação ao nível de grupo, em que cada um dos sistemas de gerenciamento de despacho de grupo é acoplado a pelo menos dois respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico de pelo menos dois respectivos parques eólicos que têm um ponto respectivo de acoplamento comum com uma rede elétrica. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques também inclui um sistema de gerenciamento de despacho principal que executa as etapas de receber os parâmetros de operação ao nível de grupo, computar uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes de parque eólico com base nos parâmetros de operação ao nível de grupo, determinar uma diferença entre a potência de saída em tempo real e uma potência de saída comprometida; e gerar comandos de referência, com base na diferença, para controlar pelo menos um dentre, os parâmetros de operação de componente de parque eólico, os parâmetros de operação ao nível de parque, os parâmetros de operação ao nível de grupo, ou combinações dos mesmos para reduzir a diferença e despachar a potência de saída comprometida.

[006] Em outra realização, um método para despachar potência eólica é fornecido. O método inclui as etapas de usar parâmetros eólicos para estimar uma potência de saída comprometida representativa de uma soma de potência de saída individual esperada de uma pluralidade de parques eólicos para um intervalo de tempo, receber parâmetros de operação a partir de componentes de parque eólico nos parques eólicos, gerar parâmetros de operação ao nível de parque para os parques eólicos mediante a agregação dos parâmetros de operação dos componentes de parque eólico de respectivos parques eólicos, e computar parâmetros de operação ao nível de grupo mediante a agregação de parâmetros de operação ao nível de parque de respectivos parques eólicos que são acoplados um respectivos pontos de acoplamento comum. O método inclui adicionalmente computar uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes de parque eólico com base nos parâmetros de operação ao nível de grupo, determinar uma diferença entre a potência de saída em tempo real e a potência de saída comprometida, gerar comandos de referência, com base na diferença, para controlar os parâmetros de operação dos componentes de parque eólico para gerar uma potência de reserva para reduzir a diferença, e transmitir os comandos de referência para os componentes de turbina eólica para despachar a potência em tempo real e a potência de reserva.

[007] Em ainda outra realização, um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques é fornecido. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques inclui controladores de despacho de turbina eólica para controlar um despacho de potência eólica de respectivos componentes de parque eólico em respectivos parques eólicos com base, pelo menos em parte, em parâmetros de operação de componente de parque eólico. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques também inclui sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico para receber parâmetros de operação e gerar os respectivos parâmetros de operação ao nível de parque. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques inclui adicionalmente um sistema de gerenciamento de despacho principal para efetuar as etapas de receber parâmetros de operação ao nível de parque a partir de cada um dos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico, computar uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes de parque eólico com base nos parâmetros de operação ao nível de parque, determinar uma diferença entre a potência de saída em tempo real e uma potência de saída comprometida, e gerar comandos de referência, com base na diferença, para controlar pelo menos um dentre, os parâmetros de operação de componente de parque eólico, os parâmetros de operação ao nível de parque ou uma combinação dos mesmos para reduzir a diferença e despachar a potência de saída comprometida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente invenção serão mais bem entendidas quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos anexos, nos quais caracteres semelhantes representam partes semelhantes ao longo dos desenhos, em que: A Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo de acordo com uma realização da invenção. A Figura 2 é uma representação esquemática de uma realização alternativa de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo de acordo com uma realização da invenção. A Figura 3 é uma representação em diagrama de blocos de uma estrutura de sistema de controle em um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo de acordo com uma realização da invenção. A Figura 4 é uma representação esquemática de uma realização alternativa de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo de acordo com uma realização da invenção. A Figura 5 é uma representação em diagrama de blocos de uma estrutura de sistema de controle de acordo com outra realização da invenção. A Figura 6 é um fluxograma que representa etapas envolvidas em um método para despachar uma potência comprometida em um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques de acordo com uma realização da invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[009] Realizações da presente invenção incluem um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques que inclui controladores de despacho de turbina eólica para controlar despacho de potência eólica de respectivos componentes de parque eólico em respectivos parques eólicos com base, pelo menos em parte, em parâmetros de operação de componente de parque eólico. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques também inclui sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico para receber respectivos parâmetros de operação de componente de parque eólico e gerar respectivos parâmetros de operação ao nível de parque. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques inclui adicionalmente sistemas de gerenciamento de despacho de grupo para receber os parâmetros de operação ao nível de parque e gerar os respectivos parâmetros de operação ao nível de grupo, em que cada um dos sistemas de gerenciamento de despacho de grupo é acoplado a pelo menos dois respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico de pelo menos dois respectivos parques eólicos que têm um respectivo ponto de acoplamento comum com uma rede elétrica. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques também inclui um sistema de gerenciamento de despacho principal que executa as etapas de receber os parâmetros de operação ao nível de grupo, computar uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes de parque eólico com base nos parâmetros de operação ao nível de grupo, determinar uma diferença entre a potência de saída em tempo real e uma potência de saída comprometida; e gerar comandos de referência, com base na diferença, para controlar pelo menos um dentre, os parâmetros de operação de componente de parque eólico, os parâmetros de operação ao nível de parque, os parâmetros de operação ao nível de grupo, ou combinações dos mesmos para reduzir a diferença e despachar a potência de saída comprometida.

[010] A Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo 10 que inclui dois pontos de acoplamento comum 102, 104 e dois sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 106, 108 de acordo com uma realização da invenção. O sistema de despacho de potência eólica de múltiplos parques 10 inclui parques eólicos 12, 14, 16, 17 que são acoplados a uma rede elétrica 18 por meio dos dois pontos de acoplamento comum 102 e 104. Os parques eólicos 12, 14 são acoplados ao ponto de acoplamento comum 102, e os parques eólicos 116 e 117 são acoplados ao ponto de acoplamento comum 104. Cada um dos parques eólicos 112, 114, 116, 117 inclui componentes de parque eólico 20 que geram potência de saída 22.

[011] Os parques eólicos 12, 14 e 16, 17 também incluem controladores de despacho de turbina eólica 34 que controlam o despacho de potência eólica de componentes de parque eólico 20 nos respectivos parques eólicos 12, 14, 16, 17 com base, pelo menos em parte, em parâmetros de operação de componente de parque eólico 24. Os controladores de despacho de turbina eólica 34 dos parques eólicos 12, 14, 16, 17 são acoplados comunicativamente aos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 36, 38, 40, 42 respectivamente e recebem os parâmetros de operação de componente de parque eólico 24 a partir de cada componente de parque eólico 20 nos respectivos parques eólicos 12, 14, 16, 17. Os sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 36, 38, 40, 42 geram os respectivos parâmetros de operação ao nível de parque 37, 39, 41, 43 para os parques eólicos 12, 14, 16, 17 respectivamente mediante a agregação dos parâmetros de operação de componente de parque eólico 24 de cada parque eólico 12, 14, 16, 17. Como usado no presente documento “agregar” significa criar um conjunto de todos os parâmetros de operação de parque eólico recebidos a partir de cada parque eólico 12, 14, 16, 17.

[012] O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 10 inclui adicionalmente sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 106, 108 que recebem parâmetros de operação ao nível de parque 37, 39, 41, 43 a partir de cada um dos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 36, 38, 40, 42 e gera os respectivos parâmetros de operação ao nível de grupo 107 e 109. Particularmente, o número de sistemas de gerenciamento de despacho de grupo é igual ao número de pontos de acoplamento comum na rede elétrica, e cada sistema de gerenciamento de despacho de grupo é acoplado aos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico dos respectivos parques eólicos acoplados aos respectivos pontos de acoplamento comum. Por exemplo, os parques eólicos 12, 14 são acoplados ao ponto de acoplamento comum 102, e os respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 36, 38 dos parques eólicos 12, 14 são acoplados ao sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106. De maneira similar, os parques eólicos 16, 17 são acoplados ao ponto de acoplamento comum 104, e os respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 40, 42 são acoplados ao sistema de gerenciamento de despacho de grupo 108. O sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106 gera os parâmetros de operação ao nível de grupo 107 mediante a agregação dos parâmetros de operação ao nível de parque 37, 39 dos parques eólicos 12, 14, e o sistema de gerenciamento de despacho de grupo 108 gera os parâmetros de operação ao nível de grupo 109 mediante o uso de parâmetros de operação ao nível de parque 41, 43 do parque eólico 16.

[013] Os sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 102, 104 são acoplados ao sistema de gerenciamento de despacho principal 26 no sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 10. O sistema de gerenciamento de despacho principal 10 recebe os parâmetros de operação ao nível de grupo 107, 109 a partir dos respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 102, 104 e, em uma realização, também recebe um sinal 32 representativo da potência de saída comprometida a partir de um processador de previsão 30 acoplado comunicativamente ao sistema de gerenciamento de despacho principal 26. O processador de previsão 30 determina uma potência de saída estimada que deve ser gerada pelos parques eólicos individuais 12, 14, 16, 17 se estiver operando em capacidade total com base em uma previsão eólica para um intervalo predefinido e adicionalmente computa um agregado da potência de saída individual estimada para determinar a potência de saída comprometida. O sistema de gerenciamento de despacho principal 26 determina uma potência de saída em tempo real 22 que é gerada pelos componentes de parque eólico 20 e computa uma diferença entre a potência de saída comprometida e a potência de saída em tempo real 22. Como usado no presente documento, o termo “potência de saída 22” é usado de forma intercalada com “potência de saída em tempo real 22”. O sistema de gerenciamento de despacho principal 26 gera comandos de referência 28 com base na diferença, que são usados para controlar pelo menos um dentre os parâmetros de operação de componente de parque eólico 24, os parâmetros de operação ao nível de parque 37, 39, 41, 43, os parâmetros de operação ao nível de grupo 107, 109, ou combinações dos mesmos para reduzir a diferença e despachar a potência de saída comprometida.

[014] A Figura 2 é uma representação esquemática de uma realização alternativa de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo 100 que inclui os dois pontos de acoplamento comum 102, 104 e um sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106 de acordo com uma realização da invenção. O sistema de despacho de potência eólica de múltiplos parques 100 inclui os parques eólicos 112, 114, 116 que são acoplados a uma rede elétrica 118 por meio de dois pontos de acoplamento comum 102 e 104. Os parques eólicos 112, 114 são acoplados ao ponto de acoplamento comum 102 e o parque eólico 116 é acoplado ao ponto de acoplamento comum 104. Cada um dos parques eólicos 112, 114, 116 inclui componentes de parque eólico 120 que geram potência de saída 122 e transmitem a potência de saída 122 para a rede elétrica 118.

[015] Os parques eólicos 112, 114 e 116 também incluem controladores de despacho de turbina eólica 134 que controlam o despacho de potência eólica de componentes de parque eólico 120 nos respectivos parques eólicos 112, 114, 116 com base, pelo menos em parte, em parâmetros de operação de componente de parque eólico 124. Os controladores de despacho de turbina eólica 134 dos parques eólicos 112, 114, 116 são acoplados comunicativamente aos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 136, 138, 140 respectivamente e recebem os parâmetros de operação de componente de parque eólico 124 a partir de cada componente de parque eólico 120 nos respectivos parques eólicos 112, 114, 116. Os sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 136, 138, 140 geram os respectivos parâmetros de operação ao nível de parque 137, 139, 141 para os parques eólicos 112, 114, 116 respectivamente mediante a agregação dos parâmetros de operação de componente de parque eólico 124 de cada parque eólico 112, 114, 116.

[016] O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 100 inclui adicionalmente o sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106 que recebe os parâmetros de operação ao nível de parque 137, 139 a partir dos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 136, 138 e gera um respectivo parâmetro de operação ao nível de grupo 107. O sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106 gera os parâmetros de operação ao nível de grupo 107 mediante a agregação dos parâmetros de operação ao nível de parque 137, 139 dos parques eólicos 112, 114.

[017] O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 100 também inclui um sistema de gerenciamento de despacho principal 126 que é acoplado ao sistema de gerenciamento de despacho de grupo 102 e ao sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 140. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 100 não inclui o segundo sistema de gerenciamento de despacho de grupo 108 (Figura 1) devido ao fato de que apenas um parque eólico 116 é acoplado ao ponto de acoplamento comum 104. O sistema de gerenciamento de despacho principal 100 recebe os parâmetros de operação ao nível de grupo 107 a partir do sistema de gerenciamento de despacho de grupo 102 e parâmetros de operação ao nível de parque a partir do sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 140 e também recebe um sinal 132 representativo da potência de saída comprometida a partir de um processador de previsão 130 acoplado comunicativamente ao sistema de gerenciamento de despacho principal 126. O processador de previsão 130 determina uma potência de saída estimada que pode ser gerada pelos parques eólicos individuais 112, 114, 116 enquanto estiverem operando em capacidade total com base na previsão eólica para um intervalo predefinido e adicionalmente computa um agregado da potência de saída individual estimada para determinar a potência de saída comprometida. O sistema de gerenciamento de despacho principal 126 determina uma potência de saída em tempo real 122 que é gerada pelos componentes de parque eólico 120 e computa uma diferença entre a potência de saída comprometida e a potência de saída em tempo real 122. O sistema de gerenciamento de despacho principal 126 gera os comandos de referência 128 com base na diferença, que são usados para controlar pelo menos um dentre os parâmetros de operação de componente de parque eólico 124, os parâmetros de operação ao nível de parque 137, 139, 141, os parâmetros de operação ao nível de grupo 107, ou combinações dos mesmos para reduzir a diferença e despachar a potência de saída comprometida.

[018] A Figura 3 é uma representação em diagrama de blocos de uma estrutura de sistema de controle de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo 150 que inclui um número N de sistemas de gerenciamento de despacho de grupo, um número M de sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico, e um número T de controladores de despacho eólico que retrata um fluxo direcional de vários parâmetros de operação e comandos de referência entre si de acordo com uma realização da invenção. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 150 inclui os parques eólicos 112, 114 (Figura 1),.. .M e cada parque eólico 112, 114,...M inclui os componentes de parque eólico 120 para gerar potência de saída. Em uma realização, os componentes de parque eólico 120 incluem pelo menos um dos componentes de potência ativa 152 e dos componentes de potência reativa 154. Em uma realização mais específica, os componentes de potência ativa 152 incluem turbinas eólicas e elementos de armazenamento de energia e os componentes de potência reativa 154 incluem pelo menos um dentre compensadores síncronos estáticos (STATCOM), bancos de capacitores, comutadores de derivação em carga (OLTC) ou a combinação dos mesmos. Em uma realização, o elemento de armazenamento de energia inclui uma bateria. Para fins de ilustração, os componentes de parque eólico 120 de apenas um único parque eólico 114 são mostrados.

[019] Os componentes de parque eólico 120 no parque eólico 114 incluem um número T de turbinas eólicas (que inclui um número T de controladores de despacho 156, 158, ...T) e o elemento de armazenamento de energia 160 para fornecer potência ativa. Os componentes de parque eólico 120 também incluem o banco de capacitores 162, os comutadores de derivação em carga (OLTC) 164, e os compensadores síncronos estáticos (STATCOM) 166 para fornecer potência reativa. Os componentes de parque eólico 120 fornecem parâmetros de operação de componentes de parque eólico 124 para o sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 138. Em uma realização, os parâmetros de operação de componentes de parque eólico 124 incluem parâmetros de operação de potência ativa 168 e parâmetros de operação de potência reativa 170. Os parâmetros de operação de potência ativa 168 são recebidos a partir dos controladores de despacho eólico 156, 158 ...T acoplados a respectivas turbinas eólicas e a partir do elemento de armazenamento de energia 160. Em uma realização, os parâmetros de operação de potência ativa incluem parâmetros de operação de potência eólica real, uma reserva de parque eólico transiente, e uma reserva de armazenamento. Os respectivos controladores de despacho eólico 156, 158,...T transmitem os parâmetros de operação de potência eólica real para o sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 138. Em uma realização mais específica, os parâmetros de operação de potência eólica real representam parâmetro de tensão e parâmetro de corrente de cada uma das turbinas eólicas. O elemento de armazenamento de energia 160 inclui um sistema de gerenciamento de armazenamento de energia (não mostrado) que transmite um parâmetro de reserva de armazenamento 172 para o sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 138. O sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 138 recebe os parâmetros de operação de potência eólica real a partir dos controladores de despacho eólico 156, 158, T e computa a reserva de parque eólico transiente. Em uma realização, o sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 138 computa a reserva de parque eólico transiente adicionalmente com base em uma previsão eólica recebida a partir do processador de previsão 130. A reserva de parque eólico transiente pode compreender uma potência de reserva que pode ser gerada mediante o aumento da saída de potência das turbinas eólicas, uma potência de reserva disponível mediante o uso da energia cinética das turbinas eólicas, uma potência de reserva que é disponível mediante o uso de uma ou mais turbinas eólicas reduzidas, ou combinações das mesmas.

[020] O sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 138 recebe adicionalmente os parâmetros de operação de potência reativa 170 para o respectivo parque eólico a partir dos componentes de potência reativa 154. Os componentes de potência reativa 154 que incluem os bancos de capacitores, o OLTC e o STATCOM fornecem a situação em tempo real de sua operação tal como incluindo, porém sem limitações, parâmetros tensão reativa e parâmetros de corrente reativa. O sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 138 agrega os parâmetros de operação de potência ativa 168 e os parâmetros de operação de potência reativa 170 e gera os parâmetros de operação ao nível de parque 139. Em uma realização, os parâmetros de operação ao nível de parque 139 incluem parâmetros de operação de potência ativa agregados 168 e parâmetros de operação de potência reativa agregados 170 dos componentes de parque eólico dos respectivos parques eólicos 112, 114, 116. De maneira similar, os sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico restantes 136,....M recebem os parâmetros de operação de potência ativa a partir dos respectivos componentes de parque eólico ativos e os parâmetros de operação de potência reativa a partir dos respectivos componentes de parque eólico reativos e gera parâmetros de operação ao nível de parque.

[021] Os sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 136, 138,...M transmitem parâmetros de operação ao nível de parque para os respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 106, 108,..N. Como descrito acima, cada um dos sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 106, 108,..N corresponde a um respectivo ponto de acoplamento comum 102, 104,..N e é acoplado aos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico dos parques eólicos acoplados aos respectivos pontos de acoplamento comum 102, 104,..N. Há um número N de pontos de acoplamento comum que podem ser acoplados à rede elétrica e cada ponto de acoplamento comum inclui um número M de parques eólicos acoplados ao respectivo ponto de acoplamento comum. Para facilidade de ilustração, as operações do sistema de gerenciamento de despacho de grupo são discutidas com respeito a um sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106 que pode ser aplicado de maneira similar a outros sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 106, 108,..N no sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 150. Os parques eólicos 112, 114 (Figura 1) são acoplados ao ponto de acoplamento comum 102 (Figura 1). Embora dois parques eólicos sejam mostrados na Figura 1, um número M de parques eólicos podem ser acoplados ao ponto de acoplamento comum 102. O sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106 recebe parâmetros de operação ao nível de parque 139 a partir dos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 136, 138,...M para gerar o parâmetro de operação ao nível de grupo 107 mediante a agregação de parâmetros de operação ao nível de parque 137, 139....M. Em uma realização mais específica, os parâmetros de operação ao nível de grupo 107 incluem parâmetros de operação ao nível de parque agregados 137, 139...M dos parques eólicos 136, 138..M acoplados ao respectivo ponto de acoplamento comum 106. De maneira similar, cada um dos sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 108,...N gera os respectivos parâmetros de operação ao nível de grupo e transmite os parâmetros de operação ao nível de grupo para o sistema de gerenciamento de despacho principal 126.

[022] O sistema de gerenciamento de despacho principal 126 é acoplado ao processador de previsão 130 que fornece o sinal 132 representativo da potência de saída comprometida para o sistema de gerenciamento de despacho principal 126 como estimada pelo processador de previsão 130. O sistema de gerenciamento de despacho principal 126 também pode receber uma tensão de barramento piloto e uma frequência de rede a partir da rede elétrica 118 (Figura 1). O sistema de gerenciamento de despacho principal 126 computa a potência de saída em tempo real 122 que pode ser gerada pelos componentes de parque eólico com base nos parâmetros de operação ao nível de grupo 107, 109,...N e determina uma diferença entre a potência comprometida 132 e a potência de saída em tempo real 122. O sistema de gerenciamento de despacho principal 126 usa a diferença, a tensão de barramento piloto e a frequência de rede para gerar os comandos de referência 128 para reduzir a diferença e fornece a potência de saída comprometida.

[023] Em uma realização, o sistema de gerenciamento de despacho principal 126 identifica um método com o qual a diferença pode ser reduzida com base nos parâmetros de operação ao nível de grupo 107, 109,...N. Nessa realização, o método pode incluir pelo menos um dentre fornecer uma reserva transiente para reduzir a diferença, usar a reserva de armazenamento para reduzir a diferença, usar os componentes de potência reativa para reduzir a diferença ou a combinação dos mesmos. Em uma realização mais específica, o sistema de gerenciamento de despacho principal 126 primeiramente despacha a reserva de parque eólico transiente para reduzir a diferença, se a reserva de parque eólico transiente for insuficiente para reduzir a diferença, adicional ou alternativamente despacha a reserva de armazenamento, e se a reserva de parque eólico transiente e a reserva de armazenamento forem insuficientes para reduzir a diferença, adicional ou alternativamente despacha a potência reativa para reduzir a diferença.

[024] O sistema de gerenciamento de despacho principal 126 gera os comandos de referência 128 com base nos métodos identificados acima e transmite os comandos de referência 128 para os sistemas de gerenciamento de despacho de grupo 106, 108, N. Em uma realização, esses comandos de referência 128 podem ser enviados para o sistema de gerenciamento de despacho de grupo 106 que, por sua vez, determina comandos de referência para seus respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico e/ou componentes de parque eólico. Em outra realização, o próprio sistema de gerenciamento de despacho principal pode calcular comandos de referência para serem transmitidos para os componentes de parque eólico.

[025] Em um exemplo, enviados diretamente a partir do sistema de gerenciamento de despacho principal ou de um sistema de nível mais baixo, os comandos de referência 128 fornecidos para os componentes de parque eólico incluem definir pontos para os componentes de parque eólico. Os componentes de parque eólico recebem os comandos de referência 128 e modificam adequadamente os respectivos parâmetros de operação 124 com base nos pontos definidos fornecidos pelos comandos de referência 128 para fornecer a potência de saída 122 para reduzir a diferença no sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 150.

[026] A Figura 4 é uma representação esquemática de um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo 200 que inclui um ponto de acoplamento comum 202 de acordo com uma realização da invenção. Em algumas realizações, o sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 200 inclui os parques eólicos 212, 214, 216 que incluem os componentes de parque eólico 220, acoplados ao ponto de acoplamento comum 202. Nessas realizações, os controladores de despacho eólico 234 transmitem parâmetros de operação de componente de parque eólico 224 para os sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 236, 238, 240 que adicionalmente transmitem os parâmetros de operação ao nível de parque 237, 239, 241 diretamente para um sistema de gerenciamento de despacho principal 226 sem um sistema intermediário de gerenciamento de despacho de grupo (Figura 3). Os parâmetros de operação ao nível de parque 237, 239, 241 são transmitidos para o sistema de gerenciamento de despacho principal 226 que agrega os parâmetros de operação ao nível de parque 237, 239, 241 e gera os comandos de referência 228 com base, pelo menos, nos parâmetros de operação ao nível de parque agregados e na potência comprometida 232 recebida a partir de um processador de previsão 230 para reduzir uma diferença entre a potência comprometida 232 e uma potência de saída em tempo real 222 fornecida para uma rede elétrica 218 pelos parques eólicos 212, 214, 216.

[027] A Figura 5 é uma representação em diagrama de blocos de uma estrutura de sistema de controle em um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques exemplificativo 250 que inclui um número M de sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico e um número T de controladores de despacho eólico que retratam um fluxo direcional de vários parâmetros de operação e comandos de referência entre si de acordo com uma realização da invenção. O sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 250 inclui os parques eólicos 212, 214,...M (Figura 4), e cada parque eólico 212, 214,...M inclui os componentes de parque eólico 220 para gerar potência de saída. Em uma realização, os componentes de parque eólico 220 incluem pelo menos um dentre os componentes de potência ativa 252 e os componentes de potência reativa 254. Para fins de ilustração, os componentes de parque eólico 220 do parque eólico 214 são mostrados e descritos abaixo.

[028] Os componentes de parque eólico 220 no parque eólico 214 incluem um número T de turbinas eólicas e o elemento de armazenamento de energia 260 para fornecer potência ativa. Os componentes de parque eólico 220 também incluem um banco de capacitores 262, comutadores de derivação em carga (OLTC) 264 e compensadores síncronos estáticos (STATCOM) 266 para fornecer potência reativa. Os componentes de parque eólico 220 fornecem parâmetros de operação de componentes de parque eólico 224 para o sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 238. Em uma realização, os parâmetros de operação de componentes de parque eólico 224 incluem os parâmetros de operação de potência ativa 268 e os parâmetros de operação de potência reativa 270. Os parâmetros de operação de potência ativa 268 são recebidos a partir dos controladores de despacho eólico 256, 258 ...T acoplados às respectivas turbinas eólicas e ao elemento de armazenamento de energia. Em uma realização, os parâmetros de operação de potência ativa 268 incluem parâmetros de operação de potência eólica real, uma reserva de parque eólico transiente, e uma reserva de armazenamento. O sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 238 recebe os parâmetros de operação de potência eólica real a partir dos controladores de despacho eólico 256, 258,...T e computa a reserva de parque eólico transiente conforme descrito com respeito à Figura 3.

[029] O sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 238 recebe adicionalmente os parâmetros de operação de potência reativa 270 para o respectivo parque eólico a partir dos componentes de potência reativa 254. O sistema de gerenciamento de despacho de parque eólico 238 agrega os parâmetros de operação de potência ativa 268 e os parâmetros de operação de potência reativa 270 e gera os parâmetros de operação ao nível de parque 239. De maneira similar, os sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico restantes 236,....M recebem os parâmetros de operação de potência ativa a partir dos respectivos componentes de parque eólico ativos e os parâmetros de operação de potência reativa a partir dos respectivos componentes de parque eólico reativos e gera parâmetros de operação ao nível de parque.

[030] Os sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 236, 238,...M transmitem parâmetros de operação ao nível de parque para o sistema de gerenciamento de despacho principal 226 que é acoplado ao processador de previsão 230 que fornece o sinal 232 representativo da potência de saída comprometida para o sistema de gerenciamento de despacho principal 226 como estimada pelo processador de previsão 230. Em uma realização, o sistema de gerenciamento de despacho principal 226 também recebe uma tensão de barramento piloto e uma frequência de rede a partir da rede elétrica 218 (Figura 4). O sistema de gerenciamento de despacho principal 226 computa a potência de saída em tempo real 222 que pode ser gerada pelos componentes de parque eólico com base em parâmetros de operação ao nível de parque 237, 239,...M e determina uma diferença entre a potência comprometida 232 e a potência de saída em tempo real 222. O sistema de gerenciamento de despacho principal 226 usa a diferença, a tensão de barramento piloto, e a frequência de rede para gerar os comandos de referência 228 para reduzir a diferença e fornecer a potência de saída comprometida. Em uma realização, o sistema de gerenciamento de despacho principal 226 identifica um método com o qual a diferença pode ser reduzida com base nos parâmetros de operação ao nível de parque 237, 239,...M. O método pode incluir, por exemplo, pelo menos um dentre, fornecer uma reserva transiente para reduzir a diferença, usar a reserva de armazenamento para reduzir a diferença, usar os componentes de potência reativa para reduzir a diferença ou uma combinação dos mesmos. O sistema de gerenciamento de despacho principal 226 gera os comandos de referência 228 com base nos métodos identificados acima e transmite os comandos de referência 228 para os respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico 236, 238, M e que transmite adicionalmente (ou diretamente ou após cálculos adicionais no sistema de gerenciamento de despacho principal) comandos de referência para os controladores de despacho eólico 256, 258....T das turbinas eólicas, elementos de armazenamento de energia e/ou para os componentes de potência reativa nos respectivos parques eólicos. Os componentes de parque eólico 220 recebem os comandos de referência 228 e modificam adequadamente os respectivos parâmetros de operação com base nos pontos definidos recebidos a partir do comando de referência 228 para fornecer potência de saída 222 para reduzir a diferença no sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques 250.

[031] A Figura 6 é um fluxograma que representa as etapas envolvidas em um método 300 para despachar uma potência comprometida em um sistema de gerenciamento de despacho de potência eólica de múltiplos parques de acordo com uma realização da invenção. Na etapa 310, os parâmetros eólicos são usados para estimar uma potência de saída comprometida representativa de uma soma de potência de saída individual esperada de uma pluralidade dos parques eólicos para um intervalo de tempo. Em uma realização, usar os parâmetros eólicos inclui usar velocidade do vento e direção do vento. Os parâmetros de operação a partir dos componentes de parque eólico nos parques eólicos são recebidos na etapa 320. Na realização específica, receber os parâmetros de operação inclui receber os parâmetros de operação de potência ativa e os parâmetros de operação de potência reativa a partir dos componentes de parque eólico. Na realização mais específica, receber os parâmetros de operação de potência ativa compreende receber os parâmetros de operação de potência eólica real, reservas de parque eólico transientes, e reservas de armazenamento. Em outra realização, receber os parâmetros de operação a partir de cada um dos componentes de parque eólico compreende receber os parâmetros de operação de potência ativa a partir dos componentes de potência ativa e receber os parâmetros de operação de potência reativa a partir dos componentes de potência reativa. Na etapa 330, parâmetros de operação ao nível de parque para os parques eólicos são gerados mediante a agregação dos parâmetros de operação dos componentes de parque eólico de respectivos parques eólicos na etapa 330. Adicionalmente, parâmetros de operação ao nível de grupo são computados mediante a agregação de parâmetros de operação ao nível de parque dos respectivos parques eólicos que são acoplados a respectivos pontos de acoplamento comum na etapa 340.

[032] O método 300 inclui adicionalmente computar uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes de parque eólico com base nos parâmetros de operação ao nível de grupo na etapa 350. Uma diferença entre a potência de saída em tempo real e a potência de saída comprometida é determinada na etapa 360. Na etapa 370, comandos de referência são gerados, com base na diferença, para controlar os parâmetros de operação dos componentes de parque eólico para gerar uma potência de reserva para reduzir a diferença. Em uma realização, o método 300 inclui adicionalmente receber uma tensão de barramento piloto e uma frequência de sistema para gerar os comandos de referência. Após os comandos de referência serem gerados, os comandos de referência são transmitidos para despachar a potência em tempo real e a potência de reserva na etapa 380. Em uma realização, despachar a potência de reserva inclui despachar pelo menos uma das reservas de parque eólico transientes, as reservas de armazenamento ou uma potência reativa. Em uma realização mais específica, despachar a potência de reserva inclui as etapas de despachar a reserva de parque eólico transiente para reduzir a diferença, se a reserva de parque eólico transiente for insuficiente para reduzir a diferença, adicional ou alternativamente despachar a reserva de armazenamento, e se a reserva de parque eólico transiente e a reserva de armazenamento forem insuficientes para reduzir a diferença, adicional ou alternativamente despachar a potência reativa para reduzir a diferença.

[033] Deve ser compreendido que um especialista na técnica reconhecerá a permutabilidade de várias funções de realizações diferentes e que as várias funções descritas, bem como outras equivalentes conhecidas para cada função, podem ser misturadas e correspondidas por uma pessoa com conhecimentos comuns nessa técnica para construir sistemas e técnicas adicionais de acordo com princípios dessa revelação. Portanto, é entendido que as reivindicações anexas se destinam a cobrir todas essas modificações e mudanças que estão dentro do espírito verdadeiro da invenção.

[034] Embora apenas certas funções da invenção tenham sido ilustradas e descritas no presente documento, muitas modificações e mudanças irão ocorrer ao versado na técnica. Portanto, é entendido que as reivindicações anexas se destinam a cobrir todas essas modificações e mudanças que estão dentro do espírito verdadeiro da invenção.

Claims

1. SISTEMA (10) DE GERENCIAMENTO de despacho de potência eólica de múltiplos parques, caracterizado por compreender: controladores (134) de despacho de turbina eólica configurados para controlar o despacho de potência eólica de respectivos componentes de parque eólico em respectivos parques eólicos com base, pelo menos em parte, nos parâmetros de operação de componente de parque eólico; sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico (100) configurados para receber os respectivos parâmetros de operação de componente de parque eólico e gerar respectivos parâmetros de operação a nível de parque; sistemas de gerenciamento de despacho de grupo (106) configurados para receber os parâmetros de operação a nível de parque e gerar respectivos parâmetros de operação a nível de grupo, em que cada um dos sistemas de gerenciamento de despacho de grupo é acoplado a pelo menos dois respectivos sistemas de gerenciamento de despacho de parque eólico de pelo menos dois respectivos parques eólicos que têm um respectivo ponto de acoplamento comum (102) com uma rede elétrica (18); e um sistema de gerenciamento de despacho principal (126) configurado para realizar as etapas de: receber os parâmetros de operação a nível de grupo; computar uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes do parque eólico com base nos parâmetros de operação a nível de grupo; determinar uma diferença entre a potência de saída em tempo real e uma potência de saída comprometida; e gerar comandos de referência, com base na diferença, para controlar pelo menos um dentre os parâmetros de operação de componente de parque eólico, os parâmetros de operação a nível de parque, os parâmetros de operação a nível de grupo, ou combinações dos mesmos, para reduzir a diferença e despachar a potência de saída comprometida.

2. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos componentes de parque eólico compreenderem pelo menos um dentre componentes de potência ativos e componentes de potência reativos.

3. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelos componentes de potência ativa compreenderem turbinas eólicas e elementos (160) para armazenamento de energia, e os componentes de potência reativa compreenderem pelo menos um dentre compensadores síncronos estáticos (166), bancos de capacitores (162), comutadores de derivação em carga (164) ou uma combinação dos mesmos.

4. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos parâmetros de operação de componente de parque eólico compreenderem parâmetros de operação de potência ativa e parâmetros de operação de potência reativa.

5. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelos parâmetros de operação de potência ativa compreenderem um parâmetro de potência eólica real, uma reserva de parque eólico transitória e uma reserva de armazenamento.

6. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos parâmetros de operação a nível de parque compreenderem parâmetros de operação de potência ativa agregados e parâmetros de operação de potência reativa agregados dos componentes de parque eólico no respectivo parque eólico (112).

7. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos parâmetros de operação a nível de grupo compreenderem parâmetros de operação a nível de parque agregados dos parques eólicos (112) acoplados ao respectivo ponto de acoplamento comum (102).

8. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um processador (30) de previsão para determinar a potência de saída comprometida.

9. SISTEMA (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela potência de saída comprometida compreender uma soma de potência de saída individual esperada de cada um dos parques eólicos (112), sob a operação em capacidade total, conforme estimado pelo processador de previsão (30).

10. MÉTODO (300) EXECUTADO PELO SISTEMA DE GERENCIAMENTO de despacho de potência eólica de múltiplos parques conforme definido em qualquer uma das reinvindicações 1 a 9, caracterizado por compreender as etapas de: usar (310) parâmetros eólicos para estimar uma potência de saída comprometida representativa de uma soma de potência de saída individual esperada a partir de uma pluralidade de parques eólicos (112) durante um intervalo de tempo; receber (320) parâmetros de operação a partir de componentes de parque eólico nos parques eólicos; gerar (330) parâmetros de operação a nível de parque para os parques eólicos mediante a agregação dos parâmetros de operação dos componentes de parque eólico de respectivos parques eólicos; computar (340) parâmetros de operação a nível de grupo mediante a agregação de parâmetros de operação a nível de parque de respectivos parques eólicos que são acoplados a respectivos pontos de acoplamento comum; computar (350) uma potência de saída em tempo real gerada pelos componentes do parque eólico com base nos parâmetros de operação a nível de grupo; determinar (360) uma diferença entre a potência de saída em tempo real e a potência de saída comprometida; gerar (370) comandos de referência, com base na diferença, para controlar os parâmetros de operação dos componentes de parque eólico para gerar uma potência de reserva para reduzir a diferença; e transmitir (380) os comandos de referência para os componentes de turbina eólica para despachar a potência em tempo real e a potência de reserva.

11. MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela recepção dos parâmetros de operação compreender receber os parâmetros de operação de potência ativa e os parâmetros de operação de potência reativa a partir dos componentes de parque eólico.

12. MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente receber uma tensão de barramento piloto e uma frequência de sistema para gerar os comandos de referência.

13. MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo despacho da potência de reserva compreender despachar pelo menos uma dentre reservas de parque eólico transitórias, reservas de armazenamento ou potência reativa.

14. MÉTODO (300), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo despacho da potência de reserva compreender: despachar a reserva de parque eólico transitória para reduzir a diferença; se a reserva de parque eólico transitória for insuficiente para reduzir a diferença, despachar, adicional ou alternativamente, a reserva de armazenamento; e se a reserva de parque eólico transitória e a reserva de armazenamento forem insuficientes para reduzir a diferença, despachar, adicional ou alternativamente, a potência reativa para reduzir a diferença.