BR112019015157A2 - Método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico, gerador de energia elétrica, e, parque eólico. - Google Patents

Método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico, gerador de energia elétrica, e, parque eólico. Download PDF

Info

Publication number
BR112019015157A2
BR112019015157A2 BR112019015157-5A BR112019015157A BR112019015157A2 BR 112019015157 A2 BR112019015157 A2 BR 112019015157A2 BR 112019015157 A BR112019015157 A BR 112019015157A BR 112019015157 A2 BR112019015157 A2 BR 112019015157A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
phase angle
voltage
network
fact
angle control
Prior art date
Application number
BR112019015157-5A
Other languages
English (en)
Inventor
Brombach Johannes
Original Assignee
Wobben Properties Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wobben Properties Gmbh filed Critical Wobben Properties Gmbh
Publication of BR112019015157A2 publication Critical patent/BR112019015157A2/pt

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

a invenção refere-se a um método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico que tem uma tensão nominal de rede (urated) e é operada a uma tensão de rede (ugrid), em que a potência elétrica fornecida tem um componente de potência reativo que é prescrito por um ângulo de fase (¿) descrevendo um ângulo entre a corrente (i) e a tensão (u) da potência elétrica fornecida, em que o ângulo de fase é ajustado por meio de controle de ângulo de fase (300) que tem uma função de atraso (310) distinguida por pelo menos uma constante de tempo (t1).

Description

MÉTODO PARA FORNECER POTÊNCIA ELÉTRICA A UMA REDE DE FORNECIMENTO ELÉTRICO, GERADOR DE ENERGIA ELÉTRICA, E, PARQUE EÓLICO [001] A presente invenção se refere a um método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico. Adicionalmente, a presente invenção se refere a um gerador de energia elétrica, em particular uma instalação de energia eólica, e um parque eólico, cada dos quais é configurado para realizar um tal método.
[002] Usualmente, geradores de energia elétrica são operados com as cargas elétricas da rede de fornecimento elétrico em modo paralelo.
[003] Durante essa operação, a potência elétrica real provida pelo gerador pode variar. O resultado disso é que a tensão de rede (Ugrid), por exemplo, no ponto de conexão de rede do gerador, também pode flutuar.
[004] No entanto, no interesse de uma operação segura, tais flutuações são permitidas apenas dentro de limites muito estreitos.
[005] O objetivo da presente invenção é, portanto, abordar pelo menos um dos problemas mencionados acima. Em particular, a intenção é propor uma solução que permita mudanças de tensão a serem controladas de forma melhor mesmo quando o fornecimento de potência real flutua. A intenção é, pelo menos, propor uma alternativa às soluções previamente conhecidas.
[006] De acordo com a invenção, um método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico como definido na reivindicação 1 é assim proposto. A rede de fornecimento elétrico nesse caso tem uma tensão nominal de rede e é operada a uma tensão de rede. Além disso, a potência elétrica fornecida tem um componente de potência real e um componente de potência reativa.
[007] O fornecimento de potência elétrica é controlado, de acordo com a invenção, pelo ângulo de fase, em que o ângulo de fase descreve o
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 10/28
2/n ângulo entre a corrente fornecida e a tensão da potência elétrica fornecida. [008] O ângulo de fase é ajustado por meio de controle de ângulo de fase que tem uma função de atraso distinguida por pelo menos uma constante de tempo.
[009] Controle de ângulo de fase é, portanto, proposto para controlar o componente de potência reativa da potência elétrica fornecida, em que o controle de ângulo de fase tem uma função de atraso para esse propósito.
[0010] A função de atraso, que também pode ser referida como um atraso para abreviação, tem pelo menos uma constante de tempo para esse propósito.
[0011] O controle de ângulo de fase, portanto, não reage imediatamente a mudanças na rede de fornecimento elétrico, mas sim atrasaos com um atraso de tempo.
[0012] O uso da constante de tempo em particular amortece a resposta de sistema do gerador em relação à rede de fornecimento elétrico. Se agora há uma oscilação na rede de fornecimento elétrico, por exemplo, o gerador tem um efeito amortecedor nessa oscilação e não a amplifica.
[0013] O método de acordo com a invenção reage, portanto, particularmente gentilmente a perturbações ou flutuações de rede na rede de fornecimento elétrico.
[0014] Uma vantagem particular nesse caso é que, em particular, a pelo menos uma constante de tempo minimiza o que é conhecido como ultrapassagem pelos geradores, que pode ocorrer como reação a perturbações de rede.
[0015] O método de acordo com a invenção é, portanto, particularmente destinado para suportar a rede de fornecimento elétrico como segue: se a tensão de rede inicialmente muda de maneira transiente, o fornecimento de corrente continua o mesmo no primeiro momento, ou seja, antes da mudança transiente de tensão de rede. Quando a carga é conectada
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 11/28
3/12 durante operação simultânea de subexcitação da instalação de energia eólica ou do parque eólico, que fornece, portanto, de maneira indutiva, a fase em terminais de conexão dos saltos de instalação de energia eólica ou do parque eólico para o fasor de corrente da corrente fornecida. Como um resultado de conexão de carga na rede de fornecimento elétrico, a tensão de rede de fornecimento normalmente diminui localmente e a frequência na rede cai, O controle de ângulo de fase atrasado aumenta o fornecimento de potência real, no entanto, de modo a suportar a frequência da rede de fornecimento elétrico, e ao mesmo tempo a operação de subexcitação reduzida da instalação de energia eólica ou do parque eólico suporta a tensão, porque a corrente reativa subexcitada de rebaixamento de tensão fornecida é reduzida. Se a fase salta do fasor de corrente, por exemplo, como um resultado de desconexão de carga na rede de fornecimento elétrico, a tensão de rede de fornecimento aumenta. O controle de ângulo de fase atrasada proposto diminui o fornecimento de potência real, no entanto, de modo a suportar a frequência da rede de fornecimento elétrico, e eleva a corrente reativa indutiva, a fim de reduzir o aumento de tensão.
[0016] Preferivelmente, o controle de ângulo de fase altera o ângulo de fase com base em pelo menos uma tensão de rede gravada na rede de fornecimento elétrico, em particular, de tal forma que a tensão de rede é regulada para um valor de ponto de ajuste de tensão prescrito.
[0017] O ângulo de fase é, portanto, ajustado com base na tensão de rede gravada. Para tal finalidade, a tensão de rede pode ser gravada no ponto de conexão de rede do gerador, por exemplo.
[0018] E vantajoso que a tensão de rede, em particular em locais diferentes na rede de fornecimento elétrico, possa ser gravada em uma maneira simples e o método possa, portanto, ser implementado sem grande esforço em todos os geradores existentes, em particular uma instalação de energia eólica.
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 12/28
4/12 [0019] Preferencialmente, o ângulo de fase é ajustado, nesse caso, de modo que regula a tensão de rede para um valor de ponto de ajuste de tensão prescrito. Para esse propósito, o valor de ponto de ajuste de tensão prescrito é livremente parametrizável e é particular e preferivelmente ajustado à frequência em uma faixa entre 105% e 110% da tensão nominal de rede. O gerador que usa o método é, portanto, configurado para regular a tensão de rede e seu ponto de conexão de rede para um valor acima da tensão nominal de rede.
[0020] E particularmente vantajoso, nesse caso, que o próprio gerador, em particular do parque eólico, compense o aumento de tensão no ponto de conexão de rede causado pelo fornecimento por meio de seu fornecimento de potência reativa.
[0021] Preferencialmente, o ângulo de fase é alterado de modo que a tensão de rede, em pelo menos um ponto prescrito na rede de fornecimento elétrico, permanece substancialmente inalterada.
[0022] O ângulo de fase é, portanto, alterável, isto é, ele varia ao longo do tempo. Além disso, o ângulo de fase é, nesse caso, ajustado de modo que a tensão de rede, em um ponto na rede de fornecimento elétrico, permanece substancialmente constante. Preferencialmente, esse ponto é o ponto de conexão de rede do gerador que realiza o método de acordo com a invenção. A título de exemplo, o gerador é um parque eólico e o ponto prescrito é o ponto de conexão de rede do parque eólico. O ângulo de fase é então variado com base na tensão de rede gravada, de modo que a tensão de rede, no ponto de conexão de rede, é substancialmente inalterada, por exemplo, 1,05 p.u. da tensão nominal de rede no ponto de conexão de rede. O gerador fornece, portanto, uma potência elétrica que compreende um componente de potência reativa e um componente de potência real, no ponto de conexão de rede, de modo que a tensão de rede na conexão de rede permanece constante e substancialmente corresponde a um valor de ponto de
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 13/28
5/12 ajuste de tensão prescrito, por exemplo, 1,05 p.u. da tensão nominal de rede. Se a rede de fornecimento elétrico tiver uma tensão nominal de rede d 10 kV no ponto de conexão de rede do gerador, o gerador fornece a potência elétrica de tal forma que a tensão de rede de 10,5 kV é obtida no ponto de conexão de rede.
[0023] O método de acordo com a invenção permite, portanto, que um gerador de energia elétrica, por exemplo, um parque eólico, seja controlado de forma que o parque eólico suporte ou mantenha a tensão de rede estável na rede de fornecimento elétrico em um ponto arbitrário e prescrito na rede de fornecimento elétrico.
[0024] Em uma modalidade particularmente preferencial, o ponto prescrito é o ponto de conexão de rede e a tensão de rede é igualmente gravada no ponto de conexão de rede do gerador.
[0025] Preferencialmente, o ângulo de fase é alterado com base em uma tensão de ponto de ajuste e a tensão de ponto de ajuste é prescrita em uma faixa de 105% a 110% da tensão nominal de rede.
[0026] O ângulo de fase é, portanto, alterado com base em uma tensão de ponto de ajuste, em que a tensão de ponto de ajuste, isto é, um valor de ponto de ajuste de tensão, é maior do que a tensão nominal de rede.
[0027] Isto é porque foi identificado, de acordo com a invenção, que uma tal escolha de tensão de ponto de ajuste, acima da tensão nominal da rede, igualmente alivia a carga na rede de fornecimento elétrico, da mesma maneira que rastrear o ângulo de fase, isto é, a função de atraso de acordo com a invenção. Isso resulta, em particular, em efeitos sinérgicos em relação ao comportamento de oscilação da rede de fornecimento elétrico. Em particular, isso permite que as oscilações de rede que surgem na rede de fornecimento sejam amortecidas mais intensamente do que o habitual até agora, em particular de tal modo que o risco de uma divisão de sistema {system split) ou de um blackout seja adicionalmente minimizado. Uma tal
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 14/28 em propriedade é desejável em particular em relação a redes de fornecimento elétrico fracas, como no Brasil, por exemplo. E assim particularmente possível também que as ressonâncias de oscilação subsíncronas, também referidas como oscilações SSR, sejam amortecidas. Oscilações SSR são oscilações em uma frequência mais baixa do que a frequência de rede, por exemplo, 30Hz para uma frequência de rede de 50Hz. Como um resultado do rastreamento atrasado proposto, uma oscilação de controle desse tipo com a ressonância em série não é prontamente possível porque o atraso no controle de ângulo de fase impede isso.
[0028] Preferencialmente, a pelo menos uma constante de tempo é variada para alterar a função de atraso.
[0029] A constante de tempo é, portanto, alterável. Em particular, a constante de tempo pode ser alterada no curso de operação e, portanto, corresponde às condições de rede prevalecentes ou ao estado de rede prevalecente. A título de exemplo, a constante de tempo é ajustada para mais baixa durante um estado de rede muito estável do que para um estado de rede menos estável. A constante de tempo, portanto, preferencialmente corresponde ao estado de rede ou ao estado de rede prevalecente.
[0030] Preferencialmente, a função de atraso ou a pelo menos uma constante de tempo é alterável por meio de um algoritmo de adaptação para alterar o atraso, em que a adaptação é realizada em particular com base em um estado de rede.
[0031] A função de atraso ou a pelo menos uma constante de tempo é, portanto, adaptada ou ajustada por meio de uma adaptação ou um algoritmo de adaptação no curso de operação. A adaptação, nesse caso, é preferivelmente realizada com base em um estado de rede, por exemplo, com base na tensão de rede gravada. A constante de tempo é ajustada, por exemplo, com base no desvio na tensão de rede gravada a partir da tensão nominal de rede.
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 15/28 /12 [0032] De acordo com uma modalidade, é proposto que a função de atraso é ajustada ou variada, seja por um algoritmo de adaptação ou de outro modo, com base na sensibilidade de rede. A sensibilidade de rede, nesse caso, pode ser descrita como a razão de uma mudança de tensão no ponto de conexão de rede para uma mudança no fornecimento de potência real no ponto de conexão de rede.
[0033] Preferencialmente, o controle de ângulo de fase tem uma característica de resposta proporcional, de modo que o controle de ângulo de fase prescreva um ângulo de fase em proporção a um desvio de tensão, e a função de atraso tem uma função de transferência de Ia ordem, de 2a ordem ou de ordem superior, em particular, uma função de transferência linear.
[0034] O controle de ângulo de fase, portanto, tem uma resposta proporcional. Isso pode ser alcançado por meio do uso de um controlador P, por exemplo. Em particular, o desvio de tensão, isto é, o desvio na tensão de rede gravada a partir da tensão nominal de rede ou o desvio na tensão de rede gravada a partir de um valor de ponto de ajuste de tensão prescrito, é usado para isso.
[0035] Como um resultado da constante de tempo de acordo com a invenção e a resposta proporcional do controle de ângulo de fase, o controle de ângulo de fase reage particularmente gentilmente a perturbações de rede. Para produzir um tal controle de ângulo de fase, elementos PT1 ou PT2 são preferivelmente usadas, isto é, funções de atraso de Ia ou 2a ordem, que em particular formam uma função de transferência linear.
[0036] O motivo disto é que foi identificado que o uso de elementos I puros pode ser desvantajoso em relação a estabilidade de rede.
[0037] Preferencialmente, a pelo menos uma constante de tempo é prescrita externamente para alterar o atraso, em particular por um operador da rede de fornecimento elétrico.
[0038] A pelo menos uma constante de tempo alterável pode,
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 16/28
8/12 portanto, ser prescrita pelo operador de rede a qualquer momento. O operador de rede pode, portanto, ajustar a resposta do próprio controle de ângulo de fase, alterando a própria constante de tempo.
[0039] Isso é particularmente vantajoso em situações de rede críticas, por exemplo, no evento de restauração de rede. Nesse caso, pode ser desejável, a título de exemplo, para o controle de ângulo de fase ter uma característica de controle particularmente difícil. O operador de rede pode, então, ajustar a constante de tempo de acordo com esse requisito.
[0040] Preferencialmente, o controle de ângulo de fase tem uma característica de resposta não linear ou o controle de ângulo de fase tem uma característica de resposta mapeável por uma função polinomial de ordem superior, preferivelmente pelo menos de 3a ordem. Isso permite que uma dependência de amplitude do controle de ângulo de fase seja alcançada, de modo que um ganho maior possa ser obtido por desvios de tensão maiores, por exemplo.
[0041] Uma resposta não linear pode ser implantada no controle de ângulo de fase por uma função polinomial de ordem superior, por exemplo.
[0042] Preferencialmente, o controle de ângulo de fase rastreia o ângulo de fase com base em uma situação de rede da rede de fornecimento elétrico, em particular rastreia-o com base na sensibilidade de rede da rede de fornecimento elétrico.
[0043] Portanto, é proposto que o controle de ângulo de fase seja realizado adaptativamente, em particular de modo que a rede de fornecimento elétrico ou uma situação de rede prevalecente da rede de fornecimento elétrico seja levada em consideração para o mesmo.
[0044] A título de exemplo, a rede de fornecimento elétrico é de projeto de desempenho baixo, isto é, há apenas poucos geradores e cargas. Em um tal caso, o controle de ângulo de fase teria uma grande influência na resposta da rede de fornecimento elétrico. Precisamente para tais, em
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 17/28
9/n particular específicas, situações de rede, é agora proposto que a situação de rede seja levada em consideração ao controlar o ângulo de fase.
[0045] Particularmente preferido, é proposto que o ângulo de fase seja rastreado com base na sensibilidade de rede. A sensibilidade de rede é, nesse caso, mais preferencialmente especificada como uma mudança na tensão da rede de fornecimento elétrico para uma mudança na potência real fornecida. O controle de ângulo de fase, portanto, tem preferivelmente uma resposta não linear característica.
[0046] De acordo com a invenção, também é proposto um gerador de energia elétrica, em particular uma instalação de energia eólica, que compreende uma unidade de gerador para gerar uma potência elétrica que tem um controle de ângulo de fase configurado para realizar um método como descrito acima ou abaixo.
[0047] O gerador de energia elétrica, portanto, é preferencialmente uma instalação de energia eólica. A instalação de energia eólica ou o gerador compreende uma unidade de gerador para gerar uma potência elétrica, por exemplo um inversor de potência. O inversor de potência, por sua vez, tem uma atuação que compreende o controle de ângulo de fase, em que o controle de ângulo de fase tem uma função de atraso de acordo com a invenção.
[0048] Isso permite que a instalação de energia eólica participe no controle de rede de maneira particularmente gentil. A instalação de energia eólica é particularmente apropriada para o mesmo, porque forma um gerador que pode mudar sua potência fornecida muito rapidamente de acordo com nível e tipo. Portanto, ela pode controlar e reagir muito rapidamente e, portanto, um atraso é ativamente prescrito e ajustável porque uma instalação de energia eólica não possui uma resposta de atraso significativa e fisicamente dependente por conta própria.
[0049] De acordo com a invenção, um parque eólico é adicionalmente proposto, compreendendo pelo menos duas instalações de energia eólica e
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 18/28
10/12 uma unidade de controle de parque eólico, em que a unidade de controle de parque eólico tem um controle de ângulo de fase configurado para realizar um método como descrito acima ou abaixo.
[0050] Em uma modalidade particularmente preferida, o controle de ângulo de fase compreendendo a função de atraso de acordo com a invenção é implantado em uma unidade de controle de parque eólico.
[0051] Como um resultado, múltiplas instalações de energia eólica são combinadas para formar um gerador de energia elétrica, em que o gerador tem a resposta de acordo com a invenção. Em particular, a função de atraso é implantada na unidade de controle de parque eólico. Um parque eólico pode também reagir fundamentalmente tão rapidamente quanto uma instalação de energia eólica e, portanto, o parque eólico também é muito adequado para implementar os métodos descritos acima, como já foi explicado para a instalação de energia eólica.
[0052] A presente invenção é agora explicada mais especificamente abaixo de maneira exemplificativa com base em modalidades exemplificativas com referência às figuras anexas.
[0053] A Figura 1 esquematicamente mostra uma vista perspectiva de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção, a Figura 2 esquematicamente mostra uma projeto de um parque eólico de acordo com a invenção, e a Figura 3 esquematicamente mostra o projeto de controle de ângulo de fase em uma modalidade particularmente preferida.
[0054] A Figura 1 mostra uma instalação de energia eólica 100 que compreende uma unidade de gerador para gerar uma potência elétrica que tem um controle de ângulo de fase que é configurado, por meio de controle de ângulo de fase que ter uma função de atraso distinguida por pelo menos uma constante de tempo, para realizar um método como descrito acima ou abaixo.
[0055] A instalação de energia eólica tem uma torre 102 e uma nacele
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 19/28 / 12
104. A nacela 104 tem um rotor 106 disposta nela, tendo três pás de rotor 108 e um cone de hélice 110. O rotor 106 é posto em movimento rotativo pelo vento durante a operação e, desse modo, aciona um gerador na nacela 104. [0056] A Figura 2 mostra um projeto de um parque eólico 200 de acordo com a invenção. O parque eólico 200 tem, de modo exemplificativo, três instalações de energia eólica 210 do mesmo projeto que são conectadas entre si por meio de uma rede de parque eólico 220. As instalações de energia eólica 210 compreendem uma unidade de controle de instalação de energia eólica 212 e cada gera uma potência elétrica que compreende um componente de potência reativa, que é fornecido à rede de distribuição elétrica 260 através da rede de parque eólico 220 por meio de um transformador de parque eólico 230, uma linha de fornecimento 240 e um transformador de rede 250 em um ponto de conexão de rede PCC.
[0057] O parque eólico 200 tem uma unidade de controle de parque 270. A unidade de controle de parque eólico 270 tem um controle de ângulo de fase 300 para ajustar o ângulo de fase φ descrevendo o ângulo entre a corrente I e a tensão U da potência elétrica fornecida. Para tal finalidade, o controle de ângulo de fase 300 tem uma função de atraso distinguida por pelo menos uma constante de tempo Tl.
[0058] A interface de comunicação 272 pode ser usada, por exemplo, pelo operador de rede para ajustar a pelo menos uma constante de tempo Tl extemamente. A interface de comunicação 272 pode também ser usada para prescrever a tensão de ponto de ajuste, em particular, em uma faixa de 105% a 110% da tensão nominal de rede Urated· [0059] Adicionalmente, a unidade de controle de parque eólico 270 tem um dispositivo de medição 274 para gravar a tensão de rede Ugrid e uma interface de controle 276 para controlar as instalações de energia eólica 210. Em particular, a interface de controle 276 pode ser usada para transferir os ângulos de fase φΐ, φ2, φ3, calculados pelo controle de ângulo de fase 300,
Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 20/28
12/12 para a instalação de energia eólica 210.
[0060] A Figura 3 esquematicamente mostra o projeto de controle de ângulo de fase 300 em uma modalidade particularmente preferida.
[0061] O controle de ângulo de fase 300 tem uma função de atraso de Ia ordem e, portanto, formar uma função de transferência de Ia ordem. A função de atraso 310 tem uma constante de tempo TI que é prescrita extemamente. Isso pode ser feito pelo operador de rede, por exemplo. O operador de rede, por sua vez, pode usar um algoritmo de adaptação para alterar o atraso ou para ajustar a constante de tempo Tl.
[0062] As variáveis de entrada AU usadas para ajustar o ângulo de fase (pN são a tensão de rede gravada Ugrid e a tensão de ponto de ajuste Usetpoint, em que a tensão de ponto de ajuste Usetpoint é prescrita em uma faixa de 105% a 110% da tensão nominal de rede. Pode igualmente ser prescrito pelo operador de rede ou pelo próprio gerador.
[0063] A variável de entrada AU é, portanto, um desvio de sistema, nomeadamente a diferença entre a tensão de rede gravada Ugrid e a tensão de ponto de ajuste prescrita Usetpoint· [0064] O ângulo de fase (pN é, portanto, determinado a partir do desvio de sistema AU, em que o ângulo de fase (pN é um ângulo de fase atrasado.
[0065] O ângulo de fase (pN é então transferido às unidades de controle aplicáveis dos geradores. O ângulo de fase (pN é alterado de modo que a tensão de rede, em pelo menos um ponto prescrito na rede de fornecimento elétrico, permanece substancialmente inalterada.

Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico que tem uma tensão nominal de rede (Urated) e é operada a uma tensão de rede (Ugrid), caracterizado pelo fato de que a potência elétrica fornecida tem um componente de potência reativo que é prescrito por um ângulo de fase (φ) descrevendo um ângulo entre a corrente (I) e a tensão (U) da potência elétrica fornecida, em que o ângulo de fase é definido por meio de controle de ângulo de fase (300) que tem uma função de atraso (310) distinguida por pelo menos uma constante de tempo (Tl).
  2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que
    - o controle de ângulo de fase (300) altera o ângulo de fase com base em pelo menos uma tensão de rede (Ugrid) gravada na rede de fornecimento elétrico, em particular, de tal forma que a tensão de rede (Ugrid) é regulada para um valor de ponto de ajuste de tensão prescrito.
  3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que
    - o ângulo de fase é alterado de modo que a tensão de rede (Ugrid) permanece substancialmente inalterada em pelo menos um ponto prescrito na rede de fornecimento elétrico.
  4. 4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que
    - o ângulo de fase é alterado com base em uma tensão de ponto de ajuste (Usetpoint), e a tensão de ponto de ajuste (Usetpoint) é prescrita em uma faixa de 105% a 110% da tensão nominal de rede (Urated)·
  5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que
    - a pelo menos uma constante de tempo é variada para alterar a função de atraso (310), em particular, com base em um estado de rede e/ou
    Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 22/28
    2/3 uma sensibilidade de rede.
  6. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que
    - a função de atraso (310) ou a pelo menos uma constante de tempo é alterável por meio de um algoritmo de adaptação para alterar o atraso, em que a adaptação é realizada em particular com base em um estado de rede e/ou uma sensibilidade de rede.
  7. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que
    - o controle de ângulo de fase (300) tem uma característica de resposta proporcional, de modo que o controle de ângulo de fase (300) prescreve um ângulo de fase em proporção a um desvio de tensão, e
    - a função de atraso (310) tem uma função de transferência de Ia ordem, 2a ordem ou ordem superior, em particular, uma função de transferência linear.
  8. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que
    - a pelo menos uma constante de tempo é prescrita extemamente para alterar o atraso, em particular por um operador da rede de fornecimento elétrico.
  9. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que
    - o controle de ângulo de fase (300) tem uma característica de resposta não linear ou
    - o controle de ângulo de fase (300) tem uma característica de resposta mapeável por uma função polinomial de ordem superior, preferivelmente pelo menos de 3a ordem.
  10. 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que
    Petição 870190069961, de 23/07/2019, pág. 23/28
    3/3
    - o controle de ângulo de fase rastreia o ângulo de fase com base em uma situação de rede da rede de fornecimento elétrico, em particular rastreia-o com base na sensibilidade de rede da rede de fornecimento elétrico.
  11. 11. Gerador de energia elétrica, em particular uma instalação de energia eólica, caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de gerador para gerar uma potência elétrica que tem um controle de ângulo de fase (300) configurado para realizar um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
  12. 12. Parque eólico (200), caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos duas instalações de energia eólica (210) e uma unidade de controle de parque eólico (270), em que a unidade de controle de parque eólico (270) tem um controle de ângulo de fase (300) configurado para realizar um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
BR112019015157-5A 2017-02-02 2018-02-02 Método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico, gerador de energia elétrica, e, parque eólico. BR112019015157A2 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017102018.7A DE102017102018A1 (de) 2017-02-02 2017-02-02 Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
EP102017102018.7 2017-02-02
PCT/EP2018/052617 WO2018141892A1 (de) 2017-02-02 2018-02-02 Verfahren zum einspeisen elektrischer leistung in ein elektrisches versorgungsnetz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR112019015157A2 true BR112019015157A2 (pt) 2020-03-24

Family

ID=61188788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019015157-5A BR112019015157A2 (pt) 2017-02-02 2018-02-02 Método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico, gerador de energia elétrica, e, parque eólico.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10868427B2 (pt)
EP (1) EP3577738A1 (pt)
JP (1) JP2020506664A (pt)
KR (1) KR20190109539A (pt)
CN (1) CN110249496A (pt)
BR (1) BR112019015157A2 (pt)
CA (1) CA3049617C (pt)
DE (1) DE102017102018A1 (pt)
WO (1) WO2018141892A1 (pt)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4033627A1 (de) * 2021-01-26 2022-07-27 Wobben Properties GmbH Verfahren zum überwachen eines elektrischen versorgungsnetzes
EP4084259A1 (de) 2021-04-26 2022-11-02 Wobben Properties GmbH Verfahren und windenergiesystem zum einspeisen elektrischer leistung in ein elektrisches versorgungsnetz

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2577561B2 (ja) * 1986-10-17 1997-02-05 ニシム電子工業株式会社 交流定電圧装置
JP2000060003A (ja) * 1998-08-04 2000-02-25 Toshiba Corp 直流送電システムに用いる交直変換器の制御装置
DE10136974A1 (de) * 2001-04-24 2002-11-21 Aloys Wobben Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
CA2460724C (en) * 2001-09-28 2013-03-12 Aloys Wobben Method for operating a wind park
DE102009014012B4 (de) 2009-03-23 2014-02-13 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
CA2871370C (en) * 2012-04-27 2018-08-14 Senvion Se Wind farm with fast local reactive power control
DE102012213830A1 (de) 2012-08-03 2014-02-06 Repower Systems Se Verbesserte Spannungsregelung für Windenergieanlagen
EP2793343A1 (en) * 2013-04-16 2014-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Coordinating voltage controllers within a wind park being connected to a utility grid
JP6342203B2 (ja) 2014-04-03 2018-06-13 株式会社東芝 ウィンドファームの出力制御装置、方法、及びプログラム
DK3002453T3 (en) * 2014-09-30 2017-05-01 Siemens Ag Automatic setting of parameter values of a wind farm controller
US9831810B2 (en) * 2015-03-10 2017-11-28 General Electric Company System and method for improved reactive power speed-of-response for a wind farm
DE102016101468A1 (de) * 2016-01-27 2017-07-27 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190109539A (ko) 2019-09-25
US10868427B2 (en) 2020-12-15
WO2018141892A1 (de) 2018-08-09
US20200044455A1 (en) 2020-02-06
DE102017102018A1 (de) 2018-08-02
JP2020506664A (ja) 2020-02-27
CA3049617C (en) 2023-05-02
CN110249496A (zh) 2019-09-17
EP3577738A1 (de) 2019-12-11
CA3049617A1 (en) 2018-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112019026220A2 (pt) método para distribuir energia elétrica, e, aparelho de distribuição.
ES2849023T3 (es) Sistema y procedimiento para velocidad de respuesta de potencia reactiva mejorada para un parque eólico
BR102014021900A2 (pt) métodos para a geração de potência reativa para um gerador de turbina eólica
ES2820452T3 (es) Control de tensión para generadores de turbina eólica
KR101919273B1 (ko) 전력 공급 네트워크 내로 전력을 공급하기 위한 방법
CN104426155B (zh) 用于风力发电机的电压控制的系统和方法
US10161385B2 (en) Method for controlling a wind park
CN109638872B (zh) 场控级电网控制方法、装置、系统及其存储介质
BR102013024240A2 (pt) operação de uma turbina eólica e de um parque eólico em força de grade diferente
BR102015012590A2 (pt) método e sistema de controle de velocidade de frequência variável
TWI543492B (zh) 用於藉由風力發電設備或風力發電場將電能饋送至電力供應電網之方法及用於將電能饋送至電力供應電網之風力發電設備及風力發電場
BR112019019457A2 (pt) método para alimentar energia elétrica a uma rede de alimentação de energia elétrica trifásica, instalação de energia eólica, e, parque eólico.
JP2016519924A (ja) 電力供給ネットワークに電力を供給する方法
BR112019017572B1 (pt) Método para colocar em funcionamento uma rede de geração de energia, instalação de energia eólica, e, parque eólico
BR102015012643A2 (pt) método para controlar um sistema de geração de potência e sistemas para controlar um sistema de geração de potência e de turbina eólica conectado a uma rede fraca
Chernet et al. Investigation of subsynchronous control interaction in DFIG-based wind farms connected to a series compensated transmission line
AU2014377330A1 (en) Control of a stabilizing energy storage in a microgrid
US10840706B2 (en) Voltage droop compensation for a utility power system
BR112019015157A2 (pt) Método para fornecer potência elétrica a uma rede de fornecimento elétrico, gerador de energia elétrica, e, parque eólico.
BR102022013357A2 (pt) Método para controlar um recurso com base em inversor e sistema para controlar um sistema de energia de turbina eólica
Shen et al. Frequency stabilisation using VSC-HVDC
US11527890B2 (en) Method for feeding electrical power into an electrical supply network
KR102115866B1 (ko) 전력 공급 방법
BR102018008374A2 (pt) Planta eólica e seu método de controle
Bidadfar et al. Droop-based frequency support from offshore hvdc grids

Legal Events

Date Code Title Description
B11A Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing
B11Y Definitive dismissal - extension of time limit for request of examination expired [chapter 11.1.1 patent gazette]
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]