CN101809856B - 风力发电系统及其运转控制方法 - Google Patents
风力发电系统及其运转控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101809856B CN101809856B CN200780100901.6A CN200780100901A CN101809856B CN 101809856 B CN101809856 B CN 101809856B CN 200780100901 A CN200780100901 A CN 200780100901A CN 101809856 B CN101809856 B CN 101809856B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power factor
- windmill
- interconnection point
- power
- command value
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 59
- 241001541997 Allionia Species 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 230000001915 proofreading effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
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
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/028—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
- F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
-
- 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
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1885—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using rotating means, e.g. synchronous 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
- 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
- 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
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/26—Power factor control [PFC]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
- H02P2201/15—Power factor Correction [PFC] circuit generating the DC link voltage for motor driving inverter
-
- 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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
目的在于提高功率因数调整精度。使用对于各风车分别设定的功率因数校正量来校正互连点(A)的规定功率因数指令值,由此确定与各风车对应的功率因数指令值。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电系统及其运转控制方法。
背景技术
一直以来,在风电场的互连点的功率因数控制中,通过与系统运用者的协议等确定满足超前功率因数0.95~滞后功率因数0.95的范围的规定功率因数指令值,各风车的发电系统进行功率因数控制以维持确定的规定功率因数指令。另外,在即使进行上述控制而互连点的功率因数也脱离上述范围的情况下,通过变电所的电容器组、电抗器的开闭而进行互连点的功率因数的调整。
此外,在专利文献1中公开了下述技术:从控制互连点的电力等的中央控制装置对各风车发送一样的无功功率指令,各风车根据该无功功率指令进行控制。
专利文献1:美国专利第7166928号说明书
发明内容
但是,为了提高电力系统的电压的稳定性,需要提高互连点的功率因数调整精度。然而在上述的现有技术中,由于对各风车给予一样的无功功率指令值,因此存在不能进一步提高功率因数调整精度的不良情况。
本发明的目的在于,提供一种能够提高功率因数调整精度的风力发电系统及其运转控制方法。
为了解决上述的课题,本发明采用以下的手段。
本发明的第一方式是一种风力发电系统的运转控制方法,所述风力发电系统具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各所述风车的输出电力通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,使用对于各所述风车分别设定的功率因数校正量来校正所述互连点的规定功率因数指令值,由此分别确定与各所述风车对应的功率因数指令值。
根据本发明,使用与各风车对应的功率因数校正量来校正互连点的规定功率因数指令值,因此能够对于各风车设定与其他风车不同的功率因数指令值。由此,根据考虑了有关各风车的特性等的适宜的功率因数指令值使各风车进行功率因数控制,因此能够实现提高系统点的功率因数控制的精度。
在上述风力发电系统的运转控制方法中,也可以是,所述功率因数校正量根据各所述风车和所述互连点之间存在的电抗成分来确定。
这样,使用加入了风车和互连点之间存在的电抗成分的功率因数校正量,来确定各风车的功率因数指令值,因此,能够高效地使互连点的实际功率因数与规定功率因数指令值一致。
例如,在不考虑各风车和互连点之间存在的电抗成分而进行使互连点的实际功率因数与功率因数指令值一致的单纯的反馈控制的情况下,即使能够使各风车具备的发电系统的输出端的功率因数与给予各风车的功率因数指令值一致,也难以使互连点的功率因数与规定功率因数指令值一致。这是因为,功率因数因从风车输出端连接互连点的电力线的电抗等而变动。关于这一点,在本发明中,根据加入了各风车和互连点之间存在的电抗成分的功率因数指令值进行各风车的控制,因此能够高效且高精度地控制互连点的功率因数。
本发明的第二方式是一种风力发电系统的运转控制方法,所述风力发电系统具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各风车的输出通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,在具备可变速风车和固定速风车两种风车作为多个所述风车的情况下,计算作为所述固定速风车整体的所述互连点的功率因数,对算出的所述功率因数和所述互连点的规定功率因数指令值之间的差分进行计算,使用算出的所述差分来校正所述规定功率因数指令值,根据校正后的所述规定功率因数指令值来确定各所述可变速风车的功率因数指令值。
根据上述方法,考虑到固定速风车产生的功率因数变动而确定可变速风车的功率因数指令值,因此,能够通过可变速风车的功率因数控制来吸收固定速风车产生的功率因数变动。由此,即使在固定速风车和可变速风车混合存在的情况下,也能够提高互连点的功率因数控制的精度。
在上述风力发电系统的运转控制方法中,也可以是,使用对于各所述可变速风车分别设定的功率因数校正量来校正校正后的所述规定功率因数指令值,由此确定与各所述可变速风车对应的功率因数指令值。
这样,使用对应于各可变速风车而分别设定的功率因数校正量,进一步对考虑到固定速风车的功率因数变动而校正的互连点的规定功率因数指令值进行校正,由此确定各可变速风车的功率因数指令值,因此,能够对于各可变速风车设定与其他可变速风车不同的功率因数指令值。由此,根据考虑到与各可变速风车有关的特性等的适宜的功率因数指令值,使各可变速风车进行功率因数控制,因此,能够进一步提高互连点的功率因数控制的精度。
在上述风力发电系统的运转控制方法中,也可以是,与各所述可变速风车对应的功率因数校正量根据各所述可变速风车和所述互连点之间存在的电抗成分来确定。
这样,加入风车和互连点之间存在的电抗成分而确定各可变速风车的功率因数指令值,因此,能够高效地使互连点的实际功率因数与功率因数指令值一致。
本发明的第三方式是一种风力发电系统,具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各所述风车的输出电力通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,使用对于各所述风车分别设定的功率因数校正量来校正所述互连点的规定功率因数指令值,由此分别确定与各所述风车对应的功率因数指令值。
本发明的第四方式是一种风力发电系统,具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各风车的输出通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,在具备可变速风车和固定速风车两种风车作为多个所述风车的情况下,所述中央控制装置计算作为所述固定速风车整体的所述互连点的功率因数,对算出的所述功率因数和所述互连点的规定功率因数指令值之间的差分进行计算,使用算出的所述差分来校正所述规定功率因数指令值,根据校正后的所述规定功率因数指令值来确定各所述可变速风车的功率因数指令值。
根据本发明,取得了能够提高功率因数调整精度的效果。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的风力发电系统的整体构成的图。
图2是用于对本发明第一实施方式的功率因数校正量进行说明的图。
图3是表示本发明第一实施方式的风力发电系统的运转控制方法 的顺序的流程图。
图4是用于对本发明第二实施方式的风力发电系统的运转控制方法进行说明的图。
标号说明
1 风力发电系统
10 中央控制装置
20 发电系统
30 电力线
WTG1、WTG2、WTGn 风车
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的风力发电系统及其运转控制方法的各实施方式进行说明。
[第一实施方式]
图1是表示本实施方式的风力发电系统的整体构成的框图。如图1所示,风力发电系统1具有多个风车WTG1、WTG2、……、WTGn(以下,表示全部风车时仅附上标号“WTG”,表示各风车时附上标号“WTG1”、“WTG2”等)和对各风车WTG给予控制指令的中央控制装置10。本实施方式中,全部的风车WTG都是可变速风车。
各风车WTG具有发电系统20。发电系统20例如以发电机、可控制发电机的有功功率和无功功率的可变频率转换器励磁系统、以及对该可变频率转换器励磁系统给予电力指令值的风车控制装置作为主要构成。
从各风车具备的发电系统20输出的电力通过各电力线30并经由共用的互连点A而供给到电力系统(utility grid)。
中央控制装置10根据从管理系统电力的电力管理室(例如电力公司等)通知的互连点A的要求功率因数指令,设定互连点A的功率因数指令值。然后,使用与各风车WTG1、WTG2、……、WTGn对应而分别设定的功率因数校正量对该功率因数指令值进行校正,对于各风车分别发送校正后的功率因数指令值。此处,对应于各风车而设定的功率因数校正量的详细情况如后所述。
各风车WTG1、WTG2、……、WTGn具备的发电系统20设定满足从中央控制装置10给予的功率因数指令值的有功功率的指令值和无功功率的指令值。具体而言,发电系统20的风车控制装置监视发电机的转速,设定与其转速相对应的有功功率的指令值。另外,根据该有功功率的指令值和以下的(1)式所示的关系式来求解满足该功率因数指令值的无功功率的指令值。另外,此时,风车控制装置在由热限制、电压限制所确定的动作范围内设定无功功率的指令值。而且在使功率因数指令优先的情况下,也可以进行减少有功功率而提供必要的无功功率的设定。
[数式1]
上述(1)式中,P是有功功率,Q是无功功率。
风车控制装置将设定的有功功率的指令值和无功功率的指令值给予可变频率转换器励磁系统。可变频率转换器励磁系统根据风车控制装置给予的有功功率的指令值和无功功率的指令值,控制发电机。
通过进行上述功率因数控制,从各风车WTG输出满足给予各风车的功率因数指令值的有功功率和无功功率,经由电力线30供给到共用的互连点A。
接着,对与上述的各风车WTG1、WTG2、……、WTGn对应而分别设定的功率因数校正量进行详细说明。
上述功率因数校正量根据各风车WTG1、WTG2、……、WTGn和互连点A之间存在的电抗成分来确定。例如,在具有多个风车的风电场等上,连接各风车WTG1、WTG2、……、WTGn和互连点A的电力线30的长度显著不同。因此,从风车输出的电力直至到达互连点A前受到与各自的电力线30的距离对应的电抗的影响。
由此,例如对各风车给予一样的功率因数指令值的情况下,在互连点A的无功功率中产生偏差,存在功率因数精度下降的可能性。关于这一点,在本实施方式中,考虑到上述的电力线30的电抗成分所引起的电力变动,使用与各风车、更详细地说是连接各风车和互连点A的电力线30的电抗成分相对应的功率因数校正量来校正给予各风车的功率因数指令值。
首先,如图2所示,分别设各风车WTG1、WTG2、……、WTGi、……、WTGn的输出端的电力为P1+jQ1、P2+jQ2、……、Pi+jQi、……、Pn+jQn。此外,分别设各风车WTG1、WTG2、……、WTGn和互连点A之间的电力线的电抗为jx1、jx2、……、jxi、……、jxn,并定义互连点A的各风车的电力为P1’+jQ1’、P2’+jQ2’、……、Pi’+jQi’、……、Pn’+jQn’。
接着,在各风车中进行潮流计算。此处,以第i个风车为例进行说明。为了方便,设互连点电压Vgrid=1pu,相位角δgrid=0。此外,有功功率P、无功功率Q均以从各风车朝向互连点A的方向为正符号。另外,功率因数的符号也与此一致,例如,如果P>0、Q>0,则功率因数pf>0,如果P>0、Q<0,则功率因数pf<0。
在该条件下,风车WTGi的输出端的有功功率Pi、无功功率Qi、以及互连点A的有功功率Pi’、无功功率Qi’分别如以下表示。
[数式2]
该潮流计算中,由于只考虑了电力线30的电抗成分,所以有功功率Pi=Pi’,为相同的值。在此,Pi、Qi为已知时,能够根据上式(2)解出Pi’、Qi’。
Pi、Qi是例如,在过去规定期间(例如一个月、或三个月、或一年等)中取得风车输出端的有功功率Pi、无功功率Qi,通过解析取得的这些数据,设定适宜的值(例如平均值等)。
风车输出端的功率因数pfi由以下的(3)式表示,互连点A的功率因数pfi’由以下的(4)式表示。
[数式3]
其结果是,根据以下的(5)式可求出第i个风车的功率因数校正量Δpfi。
Δpfi=pfgrid-pfi′ (5)
上述(5)式中,pfgrid是互连点A的功率因数指令值。
通过上述方法求得的各风车的功率因数校正量Δpfi,与各风车建立对应而存储于中央控制装置10具备的存储器内,用于风车运转时的功率因数指令值的校正。
此外,存储于存储器的上述功率因数校正量也可以例如以规定的时间间隔(例如一年或三个月等)而更新。更新时,将风车的有功功率Pi和无功功率Qi设定为适宜的值(例如如上所述使用过去规定期间的数据的解析结果等而设定),将该值代入上述式中,由此更新各风车的功率因数校正量即可。
接着,对于具备上述构成的风力发电系统的运转控制方法进行说明。
首先,中央控制装置10取得互连点的功率因数指令值pfgrid后(图3的步骤SA1),从存储器读出各风车WTG1、WTG2、……、WTGn所对应的功率因数校正量Δpfi,使用该功率因数校正量Δpfi校正功率因数校正值pfgrid(步骤SA2)。然后,将校正后的功率因数指令值pfi(=pfgrid+Δpfi)分别发送到各风车WTG1、WTG2、……、WTGn(步骤SA3)。
各风车WTG1、WTG2、……、WTGn的风车控制装置设定满足从中央控制装置10接受的各功率因数指令值Δpf1、Δpf2、……、Δpfi、……、Δpfn的有功功率指令值和无功功率指令值,将设定的有功功率指令值和无功功率指令值给予可变频率转换器励磁系统。可变频率转换器励磁系统根据给予的有功功率指令值及无功功率指令值控制 发电机。由此,从各风车输出满足与各风车对应的功率因数指令值的有功功率和无功功率,经由电力线30供给到共用的互连点A。
中央控制装置10检测互连点A的有功功率和无功功率,根据这些检测值计算出实际的功率因数pfgrid’。然后,计算出已算出的实际的功率因数pfgrid’和功率因数指令值pfgrid的差分,重新计算消除该差分的功率因数指令值,将其作为下一个功率因数指令值给予各风车(步骤SA4)。
如以下所示的(6)式,通过将实际的功率因数pfgrid’和功率因数指令值pfgrid的差分、及功率因数校正量Δpfi进一步加到功率因数指令值pfgrid而求出新的功率因数指令值。
pfi=pfgrid+Δpfi+(pfgrid-pfgrid′) (6)
而且在之后,以规定的时间间隔检测出互连点A的实际的功率因数,将根据该检测结果求出的功率因数差分Δpfgrid=pfgrid-pfgrid’和功率因数校正量Δpfi代入上述(6)式,由此计算出对应于各风车的功率因数指令值即可。
这样一来,通过进行反馈控制,能够使互连点A的无功功率稳定。
如以上说明,根据本实施方式的风力发电系统1及其运转控制方法,使用与各风车和互连点A之间存在的电抗对应的功率因数校正量来校正互连点A的功率因数指令值,由此求解适于各风车的功率因数指令值,因此能够在各风车中进行考虑了电力线30的电抗的功率因数控制。由此,能够提高互连点A的功率因数控制的精度。
[第二实施方式]
接着,利用图4对本发明的第二实施方式进行说明。
在上述第一实施方式中,对全部风车都是可变速风车的情况进行了说明,但本实施方式中,对一部分风车为固定速风车的情况进行说明。
本实施方式的风力发电系统具备至少一台固定速风车和至少一台可变速风车。例如如图4所示,设从第1台到第i台的风车为可变速风车,设从第i+1台到第n台的风车为固定速风车。该情况下,首先,通过基于与上述第一实施方式同样的顺序的潮流计算,求解互连点A的有功功率Pi’和无功功率Qi’。
接着,如以下的(7)式、(8)式所示求解互连点A的仅是固定速风车的有功功率和无功功率的合计。
[数式4]
接着,利用上述有功功率和无功功率的合计,计算固定速风车整体的功率因数pffix’。
[数式5]
接着,计算互连点A的功率因数指令值和作为上述固定速风车整体的功率因数pffix’的差分。
Δpf=pfgrid-pffix′ (9)
然后,由于通过可变速风车吸收该差分,所以设定该Δpf作为指令值校正量,将指令值校正量Δpf加到上述功率因数指令值pfgrid后的值作为新的功率因数指令值。然后,根据该功率因数指令值,和上述第一实施方式一样,使用与各可变速风车WTG1、WTG2、……、WTGi对应的功率因数校正量Δpf1、Δpf2、……、Δpfi,求解每个风车的功率因数指令值,将校正后的功率因数指令值发送给各风车。
如以上说明,根据本实施方式的风力发电系统及其运转控制方法,在固定速风车和可变速风车混合存在的情况下,考虑到固定速风车的功率因数的变动的量而确定可变速风车的功率因数指令值,因此,能够通过可变速风车吸收固定速风车的功率因数变动。由此,在包括固定速风车的情况下也能够提高功率因数控制的精度。
此外,本实施方式中,求解固定速风车全体的功率因数,使用该功率因数校正互联点A的功率因数指令值,并进一步使用与各可变速风车对应而分别设定的功率因数校正量Δpfi来校正校正后的功率因数指令值,但代替该方法,也可以例如给予使用固定速风车整体的功率因数来校正的功率因数指令值作为各可变速风车的功率因数指令值。该情况下,对于各可变速风车和互连点A之间存在的电抗引起的功率因数变动并没有消除,但能够消除固定速风车的功率因数变动,在这一点上能够取得显著的效果。
以上,参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明,但具体的构成并不限于本实施方式,也包括不脱离本发明主旨的范围的设计变更等。
例如,在上述各实施方式中,在中央控制装置10中进行功率因数指令值的校正,但替代本方式,例如也可以在各风车中进行功率因数指令值的校正。该情况下,从中央控制装置10对各风车发送一样的功 率因数指令值,在各风车中,使用各风车具有的各个功率因数校正量,对从中央控制装置10接收的功率因数指令值进行校正。
此外,在本实施方式中,通过通信从中央控制装置10发送校正后的功率因数指令值等,但也可以是例如由操作者通过手动对各风车输入设定功率因数指令值的构成。
Claims (13)
1.一种风力发电系统的运转控制方法,所述风力发电系统具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各所述风车的输出电力通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,
所述风力发电系统的运转控制方法包括如下步骤:
从将各所述风车和各功率因数校正量预先建立对应而进行存储的存储器取得与各所述风车对应的功率因数校正量;及
使用从所述存储器取得的功率因数校正量来校正所述互连点的规定功率因数指令值,并分别确定与各所述风车对应的功率因数指令值,
所述功率因数校正量根据各所述风车和所述互连点之间存在的电抗成分来确定。
2.如权利要求1所述的风力发电系统的运转控制方法,
各所述功率因数校正量以规定的时间间隔进行更新。
3.如权利要求1所述的风力发电系统的运转控制方法,
检测所述互连点的无功功率及有功功率,根据检测出的无功功率及有功功率计算出所述互连点的功率因数,
对算出的所述功率因数和所述互连点的规定功率因数指令值之间的差分进行计算,
使用所算出的所述差分和相对于各所述风车分别设定的所述功率因数校正量,对所述互连点的规定功率因数校正值进行校正,由此分别确定与各所述风车对应的功率因数指令值。
4.一种风力发电系统的运转控制方法,所述风力发电系统具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各风车的输出通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,
在所述多个风车中包含至少一台可变速风车和至少一台固定速风车,
所述风力发电系统的运转控制方法包括如下步骤:
计算作为所述固定速风车整体的所述互连点的功率因数;
对算出的所述功率因数和所述互连点的规定功率因数指令值之间的差分进行计算;
使用算出的所述差分来校正所述规定功率因数指令值;
从将各所述可变速风车和各功率因数校正量预先建立对应而进行存储的存储器取得与各所述可变速风车对应的功率因数校正量;及
使用从所述存储器取得的功率因数校正量来校正校正后的所述规定功率因数指令值,并确定各所述可变速风车的功率因数指令值,
所述功率因数校正量根据各所述可变速风车和所述互连点之间存在的电抗成分来确定。
5.一种风力发电系统,具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各所述风车的输出电力通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,
具备将根据各所述风车和所述互连点之间存在的电抗成分来确定的各功率因数校正量与各所述风车建立对应而预先进行存储的存储器,
从所述存储器取得与各所述风车对应的功率因数校正量,
使用从所述存储器取得的所述功率因数校正量来校正所述互连点的规定功率因数指令值,由此分别确定与各所述风车对应的功率因数指令值。
6.如权利要求5所述的风力发电系统,
检测所述互连点的无功功率及有功功率,根据检测出的无功功率及有功功率计算出所述互连点的功率因数,
对算出的所述功率因数和所述互连点的规定功率因数指令值之间的差分进行计算,
使用所算出的所述差分和相对于各所述风车分别设定的所述功率因数校正量,对所述互连点的规定功率因数校正值进行校正,由此分别确定与各所述风车对应的功率因数指令值。
7.如权利要求5所述的风力发电系统,
所述中央控制装置检测所述互连点的无功功率及有功功率,根据检测出的无功功率及有功功率计算出所述互连点的功率因数,
对算出的所述功率因数和所述互连点的规定功率因数指令值之间的差分进行计算,
使用所算出的所述差分和存储在所述存储器内的与各所述风车对应的功率因数校正量来校正所述互连点的规定的所述功率因数指令值,由此分别确定与各所述风车对应的功率因数指令值。
8.如权利要求5所述的风力发电系统,
所述中央控制装置将所述互连点的规定功率因数指令值向各所述风车发送,
各所述风车具有存储有功率因数校正量的所述存储器,使用存储在所述存储器中的功率因数校正量来校正所述互连点的规定功率因数指令值。
9.如权利要求5所述的风力发电系统,
在互连点电压Vgrid=1pu,相位角δgrid=0的条件下,对于多个所述风车的各风车的输出端的有功功率及无功功率以及所述互连点的有功功率及无功功率由下述(2)式所示,
在此,i为所述风车的编号,xi为各所述风车和所述互连点之间的电力线的电抗,Vi为电压,Pi为所述风车的输出端的有功功率,Pi’为所述互连点的有功功率,Qi为所述风车的输出端的无功功率,Qi’为所述互连点的无功功率,
有功功率P及无功功率Q以从各风车朝向互连点A的方向为正符号,当P>0,Q>0时功率因数pf>0,当P>0,Q<0时功率因数pf<0。
10.如权利要求5所述的风力发电系统,
风车的输出端的功率因数pfi由以下的(3)式表示,并且所述互连点的功率因数pfi’由以下的(4)式表示,
11.如权利要求10所述的风力发电系统,
所述功率因数校正量Δpfi由以下的(5)式表示,
在此,pfgrid为所述互连点的所述规定功率因数指令值。
12.如权利要求11所述的风力发电系统,
对于各风车确定的功率因数指令值pfi通过将实际的功率因数pfgrid’和功率因数指令值pfgrid之间的差分及与该风车对应的功率因数校正量Δpfi加到所述互连点的功率因数指令值pfgrid而计算出,由以下的(6)式表示,
13.一种风力发电系统,具备多个风车和对于各所述风车给予控制指令的中央控制装置,各风车的输出通过共用的互连点而供给到电力系统,其中,
在所述多个风车中包含至少一台可变速风车和至少一台固定速风车,
所述中央控制装置具有将根据各所述可变速风车和所述互连点之间存在的电抗成分来确定的各功率因数校正量与各所述可变速风车建立对应而预先进行存储的存储器,
计算作为所述固定速风车整体的所述互连点的功率因数,
对算出的所述功率因数和所述互连点的规定功率因数指令值之间的差分进行计算,
使用算出的所述差分来校正所述规定功率因数指令值,
使用对于各所述可变速风车分别设定且存储于所述存储器内的功率因数校正量来校正校正后的所述规定功率因数指令值,由此确定各所述可变速风车的功率因数指令值。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2007/074121 WO2009078076A1 (ja) | 2007-12-14 | 2007-12-14 | 風力発電システム及びその運転制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101809856A CN101809856A (zh) | 2010-08-18 |
CN101809856B true CN101809856B (zh) | 2014-02-26 |
Family
ID=40795202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN200780100901.6A Active CN101809856B (zh) | 2007-12-14 | 2007-12-14 | 风力发电系统及其运转控制方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8355829B2 (zh) |
EP (1) | EP2221958A4 (zh) |
JP (1) | JP5039793B2 (zh) |
KR (1) | KR101176394B1 (zh) |
CN (1) | CN101809856B (zh) |
AU (1) | AU2007362452B2 (zh) |
BR (1) | BRPI0722046A2 (zh) |
CA (1) | CA2696844A1 (zh) |
WO (1) | WO2009078076A1 (zh) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6911501B1 (en) | 2004-01-21 | 2005-06-28 | Bayer Materialscience Llc | Process for preparing aspartates |
US7642666B2 (en) * | 2006-11-02 | 2010-01-05 | Hitachi, Ltd. | Wind power generation apparatus, wind power generation system and power system control apparatus |
US8527104B2 (en) * | 2007-12-14 | 2013-09-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator system and operation control method therefor |
JP5388769B2 (ja) * | 2009-09-09 | 2014-01-15 | 株式会社日立製作所 | 風力発電システム、制御方法、制御装置、およびプログラム |
JP5320311B2 (ja) * | 2010-01-18 | 2013-10-23 | 三菱重工業株式会社 | 可変速発電装置及びその制御方法 |
EP2397688A1 (en) * | 2010-06-16 | 2011-12-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Electric power control system and electric power facility comprising the electric power control system |
US8121738B2 (en) * | 2010-08-26 | 2012-02-21 | General Electric Company | Method and apparatus for controlling wind turbine electric power generation |
JP5627529B2 (ja) * | 2011-04-01 | 2014-11-19 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電装置の制御装置、風力発電装置、ウインドファーム、及び風力発電装置の制御方法 |
GB2493711B (en) * | 2011-08-12 | 2018-04-25 | Openhydro Ip Ltd | Method and system for controlling hydroelectric turbines |
EP2607692B1 (en) * | 2011-12-22 | 2015-04-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for determining a voltage bounding range |
JP5886658B2 (ja) * | 2012-03-02 | 2016-03-16 | 京セラ株式会社 | 制御装置、及び制御方法 |
EP2858199B1 (en) * | 2012-05-31 | 2020-01-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Voltage control device, control method thereof and voltage control program |
JP5717916B2 (ja) * | 2012-11-30 | 2015-05-13 | 三菱重工業株式会社 | ウィンドファームの出力制御装置及び出力制御方法 |
WO2014112033A1 (ja) * | 2013-01-15 | 2014-07-24 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電施設及びその運転方法、並びにウィンドファームの制御装置 |
KR101480533B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2015-01-08 | 한국전력공사 | 분산전원 전력계통 연계 운전장치 및 방법 |
KR102130093B1 (ko) * | 2013-07-15 | 2020-07-03 | 두산중공업 주식회사 | 풍력단지 제어기 및 이의 무효 전력 지령 분배 방법, 그리고 이를 이용하는 시스템 |
DE102013224411A1 (de) * | 2013-11-26 | 2015-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur rechnergestützten Konfiguration eines elektrischen Stromnetzes |
CN103605360B (zh) * | 2013-12-02 | 2016-08-17 | 国家电网公司 | 一种风电场功率控制策略的测试系统及方法 |
US10320196B2 (en) | 2013-12-11 | 2019-06-11 | Vestas Wind Systems A/S | Wind power plant, and a method for increasing the reactive power capability of a wind power plant |
CN107078511B (zh) | 2014-11-03 | 2019-11-08 | 维斯塔斯风力系统集团公司 | 控制风力发电厂的有功功率生成和风力发电厂的方法 |
US10367354B2 (en) | 2015-01-12 | 2019-07-30 | Dominion Energy, Inc. | Systems and methods for volt-ampere reactive control and optimization |
US10386395B1 (en) * | 2015-06-03 | 2019-08-20 | University Of Southern California | Subcircuit physical level power monitoring technology for real-time hardware systems and simulators |
CN105743133B (zh) * | 2016-05-03 | 2018-04-13 | 电子科技大学 | 一种风电场参与电网调频的有功功率控制方法 |
EP3574412B1 (en) * | 2017-01-27 | 2023-04-05 | Level 3 Communications, LLC | System and method for scrubbing dns in a telecommunications network to mitigate attacks |
FR3062750B1 (fr) * | 2017-02-03 | 2019-06-07 | Moteurs Leroy-Somer | Procede de regulation d'alternateurs en parallele pour la repartition de charge reactive |
US10767630B1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-09-08 | General Electric Company | System and method for operating a wind farm during low wind speeds |
JP7250632B2 (ja) * | 2019-06-27 | 2023-04-03 | 株式会社日立製作所 | 再生可能エネルギー発電システムの統合制御装置および統合制御方法 |
EP3852211A1 (de) * | 2020-01-16 | 2021-07-21 | Nordex Energy SE & Co. KG | Verfahren zur regelung der leistungsabgabe eines windparks |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5083039B1 (en) * | 1991-02-01 | 1999-11-16 | Zond Energy Systems Inc | Variable speed wind turbine |
JPH08126204A (ja) | 1994-10-21 | 1996-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 系統安定化装置 |
JPH1141990A (ja) * | 1997-07-17 | 1999-02-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 発電プラントの力率制御装置 |
JP2000078896A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | 風力発電設備 |
US6682554B2 (en) * | 1998-09-05 | 2004-01-27 | Jomed Gmbh | Methods and apparatus for a stent having an expandable web structure |
DE19948196A1 (de) | 1999-10-06 | 2001-05-17 | Aloys Wobben | Verfahren zum Betrieb eines Windparks |
JP3607561B2 (ja) | 2000-03-22 | 2005-01-05 | 日本碍子株式会社 | 無効電力補償装置の力率一定制御方法 |
NO20001641L (no) * | 2000-03-29 | 2001-10-01 | Abb Research Ltd | Vindkraftanlegg |
US7002321B2 (en) * | 2001-06-05 | 2006-02-21 | Mcdaniel William D | Automatic power factor correction using power measurement chip |
US6924565B2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-08-02 | General Electric Company | Continuous reactive power support for wind turbine generators |
US7119452B2 (en) * | 2003-09-03 | 2006-10-10 | General Electric Company | Voltage control for wind generators |
US7288921B2 (en) * | 2004-06-25 | 2007-10-30 | Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. | Method and apparatus for providing economic analysis of power generation and distribution |
DE102004048341A1 (de) * | 2004-10-01 | 2006-04-13 | Repower Systems Ag | Windpark mit robuster Blindleistungsregelung und Verfahren zum Betrieb |
JP4495001B2 (ja) | 2005-02-17 | 2010-06-30 | 三菱重工業株式会社 | 発電システム |
ES2428390T3 (es) * | 2005-05-13 | 2013-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Sistema de control de potencia de un parque eólico |
US8649911B2 (en) * | 2005-06-03 | 2014-02-11 | General Electric Company | System and method for operating a wind farm under high wind speed conditions |
US7573160B2 (en) * | 2005-07-20 | 2009-08-11 | General Electric Company | Methods and apparatus for controlling windfarms and windfarms controlled thereby |
JP4899800B2 (ja) | 2006-02-28 | 2012-03-21 | 株式会社日立製作所 | 風力発電装置,風力発電システムおよび電力系統制御装置 |
US7505833B2 (en) * | 2006-03-29 | 2009-03-17 | General Electric Company | System, method, and article of manufacture for controlling operation of an electrical power generation system |
US8527104B2 (en) * | 2007-12-14 | 2013-09-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator system and operation control method therefor |
-
2007
- 2007-12-14 CA CA2696844A patent/CA2696844A1/en not_active Abandoned
- 2007-12-14 US US12/673,889 patent/US8355829B2/en active Active
- 2007-12-14 BR BRPI0722046-4A2A patent/BRPI0722046A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-12-14 CN CN200780100901.6A patent/CN101809856B/zh active Active
- 2007-12-14 AU AU2007362452A patent/AU2007362452B2/en not_active Ceased
- 2007-12-14 EP EP07850625.0A patent/EP2221958A4/en not_active Withdrawn
- 2007-12-14 JP JP2009546090A patent/JP5039793B2/ja active Active
- 2007-12-14 WO PCT/JP2007/074121 patent/WO2009078076A1/ja active Application Filing
- 2007-12-14 KR KR1020107005958A patent/KR101176394B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-12-10 US US13/709,755 patent/US8676392B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JP特开2000-78896A 2000.03.14 |
JP特开平11-41990A 1999.02.12 |
JP特开平8-126204A 1996.05.17 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8676392B2 (en) | 2014-03-18 |
CN101809856A (zh) | 2010-08-18 |
KR20100043286A (ko) | 2010-04-28 |
BRPI0722046A2 (pt) | 2014-03-25 |
KR101176394B1 (ko) | 2012-08-27 |
EP2221958A4 (en) | 2015-09-02 |
AU2007362452B2 (en) | 2012-12-20 |
US20130093186A1 (en) | 2013-04-18 |
US8355829B2 (en) | 2013-01-15 |
EP2221958A1 (en) | 2010-08-25 |
US20100250012A1 (en) | 2010-09-30 |
WO2009078076A1 (ja) | 2009-06-25 |
CA2696844A1 (en) | 2009-06-25 |
JP5039793B2 (ja) | 2012-10-03 |
AU2007362452A1 (en) | 2009-06-25 |
JPWO2009078076A1 (ja) | 2011-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101809856B (zh) | 风力发电系统及其运转控制方法 | |
CN101803174B (zh) | 风力发电系统及其运转控制方法 | |
US8058753B2 (en) | Wide area transmission control of windfarms | |
AU2004203836B2 (en) | Continuous reactive power support for wind turbine generators | |
DK2143186T3 (en) | Wind power plant with standard value for reactive power | |
CN104578086A (zh) | 一种风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法 | |
CN103972899A (zh) | 一种statcom接入点电压补偿方法 | |
CN106877344A (zh) | 一种基于功率预测的并网光伏电站无功-电压控制方法 | |
CN102405574A (zh) | 能量生成设备,尤其是风力发电设备 | |
Casarin et al. | Battery and Flywheel hybridization of a reversible Pumped-Storage Hydro Power Plant for wear and tear reduction | |
CN106972553A (zh) | 一种风电场控制方法 | |
CN103018696A (zh) | 一种三相电力谐波标准源 | |
WO2020078517A1 (en) | Current dispatching for power plant control | |
CN102928644B (zh) | 风力发电机组并网点电压闪变检测方法及装置 | |
Thurner et al. | Frequency stability analysis of a dynamic wind park in an integrated power grid | |
Shi et al. | A novel VAR regulation strategy to improve voltage stability of wind farm | |
CN110247407A (zh) | 一种通道解耦的发电机次同步阻尼控制器参数整定方法 | |
Martinez et al. | Design and Integration of Power System Stabilizers in Wind Farms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |