CN103606947A - 优化包括传输线的个体地方风电场系统的系统损耗的方法 - Google Patents

优化包括传输线的个体地方风电场系统的系统损耗的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103606947A
CN103606947A CN201310429130.2A CN201310429130A CN103606947A CN 103606947 A CN103606947 A CN 103606947A CN 201310429130 A CN201310429130 A CN 201310429130A CN 103606947 A CN103606947 A CN 103606947A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind energy
energy turbine
turbine set
voltage
point
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.)
Granted
Application number
CN201310429130.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103606947B (zh
Inventor
E.V.拉森
R.A.沃林
K.克拉克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Renovables Espana SL
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN103606947A publication Critical patent/CN103606947A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103606947B publication Critical patent/CN103606947B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H02J3/12—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
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • 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
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • F03D9/257—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor the wind motor being part of a wind farm
    • 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
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • 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
    • 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
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • 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
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

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)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及优化包括传输线的个体地方风电场系统的系统损耗的方法。在诸如高电压变电站或其它系统总线的系统上的调制点调制电压。可以监测和控制系统中的至少一个其它约束点，以防止电压超过约束点处的限制。通过感测电压、与基准电压相比较以及调整风力涡轮机和系统中的其它设备的无功功率输出，在调制点处实现调制。当在系统中的其它点尝试转移无功负载以将电压恢复到限制内之后，可以将调制点转移到至少一个其它约束点。可以调整基准电压以将多风电场系统和传输线的损耗最小化。将损耗优化算法应用到综合的多个风电场和传输线，以在地方风电场和传输线之间转移无功负载，从而将损耗最小化，并在个体风电场中的个体风力涡轮机之间转移无功负载。

Description

优化包括传输线的个体地方风电场系统的系统损耗的方法
本申请是2009年10月9日提交的申请号为200910206867.1、发明名称为“风电场的电压控制”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明通常涉及电网中的风电场(windfarm)的运行，尤其涉及用于多风电场系统(a system of multiple windfarms)的电压控制。
背景技术
典型地，电力系统包括遍布一个地理区域的多个发电器材(power generation assets)。电力系统还包括也遍布该地理区域的消耗电力(负载)的系统。电力系统还包括电网、电力线网络以及用于在一个地理区域传输和分配电的关联设备。电网的基础结构可以包括但不限制于用于该电力系统运行的互连、控制、维护以及改进的装置。典型地，电力系统包括中央控制系统，该中央控制系统可运行地连接到该发电器材以控制各发电器材的电力输出，例如，使用处理逻辑(processing logic)。网络操作人员通常操作该中央控制系统。由中央控制系统控制的发电器材的电力输出可以包括但不限制于电力的量和用于该电力的电压。
风能经常被用来在常被称为风电场的发电站产生电力，该发电站使用，例如大型风力涡轮机的旋转来驱动发电机。风电场及其关联风电场控制器能够控制无功功率(reactive power)供应，在更有限的程度上，控制有功功率(active power)。在美国专利No. 7,119,452、No. 7,166,928以及 No. 7,224,081(转让给通用电气公司)中，Larsen描述了用于风力发电机的电压控制，该风力发电机包括具有无功功率指令(reactive power command)的场等级控制器(farm-level controller)和风力涡轮发电机控制系统。通过根据由高于发电机等级(higher-than-generator-level)(变电站或场等级)控制器设定的基准来调制电压，可以提供风力涡轮发电机的电压控制。无功功率可能被调制较长时间(例如几秒)，而风力涡轮发电机终端电压被调制较短时间(例如几分之一秒)以减轻快速的电网暂态(grid transient)效应。
出于经济原因以及作为减少化石燃料发电的环境影响的方法的一种，具有更大电力输出的风力涡轮发电机正在被生产，具有更多数量的风力涡轮发电机的风电场正在被投入运行。来自风电场的电力输出可以包括沿输电网(transmission grid)供应和传输的总电力的相当大的部分。通常，一个初始的风电场可以置于一定的地理位置，基于该位置的所需的风力条件。随后，一个或更多附加的风电场可以置于相同的地理位置，基于激发第一风电场的所需的风力条件。后续的风电场可以由与第一风电场相同的操作人员或完全不同的操作人员建立。来自风电场的输出可以在各种点互连，这些点最终在公共耦合点(point of common coupling)联接在一起。公共耦合点也可以是与电力系统电网互连的互连点(point of interconnection)。公共耦合点可以提供用于测量来自多个互连的风电场的综合输出参数的位置。备选地，可以从与电网互连的互连点移除公共耦合点。渐渐地，随着将风电场建在具有有价值的风力特征的地理区域，风电场远离电网的现有传输线。渐渐地，需要建造高达几百英里的传输线以将新建的风电场联接入现有电网。
风电场系统中的风电场的互连可以为不同的配置。风电场之间的距离可以变化。此外，与电网物理连接的点可以远离个体风电场(individual windfarms)和公共耦合点中的任何一个。在多个具有个体地方风电场控制器的互连的风电场的情况下，可以从中央控制系统向个体地方风电场控制器提供个体地方电力相关指令。典型地，向地方风电场控制器提供的电力相关指令可以引导地方风电场控制器在公共耦合点提供特定的电力相关输出。然而，多个个体地方风电场控制器无法在公共耦合点控制，因为在该点的电力相关参数是来自所有个体风电场的输出的综合。
现有技术风电场系统已经在测量的位置或公共耦合点接合来自多个风电场的电压输出的调制。例如，Cardinal等(转让给通用电气公司的美国申请号12/181,658)描述了用于在公共耦合点或与电网互连的互连点调制来自多个风电场的电压输出的主无功控制装置。在其它示例中，多个风电场的电压输出的调制在远离可以测量参数的位置的调制点，例如与电网互连的互连点。然而，与来自多个风电场的输出相关联的位于单个点的电压调制可能导致在传输线上或个体风电场内的其他位置违反电压限制。图1图示了与风电场耦合的公共耦合点(POCC)和与电网互连的互连点(POI)之间的传输线上的各种点的电压分布。规划标准(planning criteria)通常要求来自风电场的额定功率(rated power)在0.95功率单位(power unit, PU)至1.05 PU的范围内，在针对电压的POI传送。然而，根据额定功率的一部分和所采用的补偿机制(compensation scheme)，电压将沿着POCC和与电网的POI之间的传输线变化。这将要求能够控制风电场的输出以在传输线运行期间维持传输线上的点在电压规格(voltage specification)之内。电压或其它限制可能类似地在风电场的系统中的其它点被违反，例如在个体风电场的汇集总线输出(collector bus outputs)。
此外，现有技术已经接合例如Cardinal等(转让给通用电气公司的美国申请号12/039028)的用于分配无功负载的方法和用于减小个体风电场内的汇集系统损耗(collector system loss)的风电场电压优化。图2图示了用于通过利用损耗最小化算法来向个体风力涡轮机分配无功功率指令，从而将单个风电场中的损耗最小化的现有技术系统。风电场汇集系统200显示了三个风力涡轮发电机201、202以及203。然而，风力涡轮发电机的数量在实际应用中可以广泛地扩展。风力涡轮发电机201、202以及203提供输出P1+jQ1(207)、P2+jQ2(208)以及P3 +jQ3(209)。各个风力涡轮发电机201、202以及203分别通过风力涡轮发电机连接变压器(connection transformer)210、211以及212而联接到汇集总线205，其中，变压器对汇集系统呈现阻抗Z1、Z2以及Z3。风力涡轮发电机连接变压器210、211以及212可以位于离汇集总线205的变化的物理距离215、216以及217，对系统呈现不同的线路电阻和电抗(Z4、Z5以及Z6)。用于一个或更多风力涡轮发电机负载的公共路径也可以存在于汇集系统，例如汇集总线205和风电场主变压器224之间的218(Z7)。虽然出于说明目的而显示了阻抗，以作为分立元件，但应当认识到它们可以代表分布的线路元件(distributed line element)，即代表线路的变化距离。
汇集总线205通过公共连接点并通过风电场主变压器224而联接到输电网225。位于POCC 220的传感装置可以向风电场控制系统提供测得的电压、电流、功率因子、实际功率以及无功功率信号。为风电场提供了一个控制系统。向风电场控制系统270提供基准指令(reference command)，以控制实际功率和无功功率。然而，仅向加法器240提供无功负载基准指令信号QREF 230和无功测量负载信号QM (测得的) 235。向控制函数H(s) 250提供来自加法器240的输出，以决定对个体风力涡轮发电机的无功负载分配。控制函数H(s) 250接合了损耗最小化算法，其技术效果是通过无功负载Q1 251, Q2 252以及Q3 253的指派来将风电场汇集系统损耗最小化，该指派基于由Z1、Z2以及Z3风力涡轮发电机连接变压器损耗，Z4、Z5以及Z6线路损耗和Z7线路损耗引起的损耗。此外，风电场控制算法可以受到各种约束，其中之一是位于POCC的约0.95的功率因子。然而，这些方法没有致力于包括风电场和与电网互连的互连点(POI)之间的传输线的多个风电场的损耗优化。
相应地，需要为多个风电场在调制点提供电压控制，这还提供风电场系统的其它位置处的电压或其它系统参数的约束。此外，需要在更复杂的风电场系统中优化损耗，这些风电场系统包括供给传输线的多风电场系统。
发明内容
本法明涉及用于控制包括传输线的多风电场系统的电压的系统和方法。
简单地依照本发明的一方面，提供了一种风电场系统，适于在包括传输线的风电场系统上的基准点控制电压，该传输线为一个或更多耦合的地方风电场提供至电网的连接，其中，基准点处的电压控制受到将指定的系统参数维持在规定的容差(specified tolerance)内的约束。该系统的实施例可以包括多个地方风电场。各个地方风电场可以包括一个或更多具有一个个体输出变压器的个体风力涡轮发电机WTG。提供了用于各个地方风电场的汇集系统，该汇集系统包括通过导体网络而与个体WTGs和它们的个体输出变压器结合的汇集变压器。一个或更多汇集系统可以通过导体网络而在汇集变电站(collector substation)结合。汇集系统变压器将电压提升到适合传输线的电平。一个或更多变电站可以连接到一个或更多传输线上，进一步将汇集系统连接到电网。该系统还可以包括用于各个地方风电场的地方风电场控制器，适于为地方风电场的各个个体发电机控制无功功率的产生，以运行在个体风力涡轮发电机的电压和热限制之内。该系统还可以包括系统上的用于电压控制的电压基准点和系统上的该电压基准点之外的至少一个约束点，其中，风电场系统的运行参数由该控制系统约束。提供了用于风电场系统控制系统的主控制器。该主控制器适于为各个地方风电场控制器产生实际功率和无功功率指令以将该电压基准点处的电压控制为指定值，该电压受到该约束点处的风电场系统的运行参数上的至少一个附加约束。
根据本发明的另一方面，提供了用于控制风电场系统上的调制点处的电压的方法。该风电场系统包括：多个地方风电场，各个风电场具有多个个体风力涡轮发电机(WTG)；用于各个地方风电场的汇集系统，包括汇集变压器和在公共耦合点结合个体WTGs的导体网络；以及为多个地方风电场提供至电网的连接的至少一根传输线，其中，调制点处的电压控制受到将指定的系统参数维持在规定的容差内的约束。该方法包括通过风电场系统的主控制器为各个地方风电场的控制器产生无功功率指令，适于将电压调制点处的电压控制为指定值，该指定值受到风电场系统的运行参数上的至少一个附加约束。
本发明的另一面提供了用于优化整个系统中的损耗的方法，该系统包含多风电场以及风电场和连接点(POI)之间的输电网。
附图说明
当参照附图并阅读以下的详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面以及优点，在所有附图中，相似的符号代表相似的部件。
图1图示了与风电场耦合的公共耦合点(POCC)和与电网互连的互连点(POI)之间的345kv传输线上的各种点的电压分布；
图2图示了用于通过将无功功率指令分配到个体风力涡轮机而将单个的风电场中的损耗最小化的现有技术系统；
图3示意性地图示了风电场系统控制机制，该风电场系统控制机制适于在多个紧密耦合的地方风电场的公共耦合点测量电力相关系统参数和使用测得的参数来控制地方风电场控制器以在该公共耦合点建立电力相关参数；
图4图示了风电场系统控制装置(WCD)为了控制地方风电场运行而采用的输入参数和输出参数；
图5图示了用于风电场系统控制装置的电压调制器的一个实施例；
图6图示了分配函数，通过该分配函数可以向个体地方风电场指派由电压调制器得到的总无功功率指令；
图7图示了用于通过在附加系统参数上有约束的无功负载分配来控制包括传输线的多风电场系统的电压的方法的流程图；
图8A图示了用于优化包括至少一根传输线的多风电场系统的系统损耗的控制机制；
图8B图示了用于当另一根总线的参数进行限制时将调制点从初始总线向另一根总线转移的方法；
图9图示了向个体风电场指派无功指令的用于预报-校正方式的优选实施例的流程图；
图10图示了出于将系统损耗最小化的目的而在带有一个或更多传输线的多风电场系统的公共耦合点建立基准电压的流程图；
图11图示了个体风电场相对于无功输出的风电场损耗特性；
图12图示了使用损耗优化函数的两个风电场的综合损耗的损耗曲线和未使用损耗优化函数的两个风电场的综合损耗的损耗曲线；以及
图13图示了实现图12中表示的损耗最小化的损耗优化校正输出。
具体实施方式
本发明的以下实施例具有许多优点。
本发明可以调制连接到电力系统的电网的多耦合风电场系统(a system of multiple coupled windfarms)的输出，以通过协调的实际功率、无功功率以及电压响应来共同地调制电耦合的单个公共点。风电场系统控制装置可以监测电力相关参数(诸如电流、电压、实际功率、无功功率以及功率因子)的公共测量点，其中，公共测量点处的参数值是各个地方风电场的所起作用的总和(aggregate sum)。如果必要，可以应用线路压降补偿(line drop compensation)以补偿实际功率损耗、无功功率损耗以及电压降，如果测量点不是系统中的调制风电场的综合输出的点，这是必需的。该风电场系统控制装置可以接合能够用于在公共耦合点调制电压的无功功率输出指令。可以控制到达各个地方风电场的无功功率指令，从而不违反系统的其它点上的运行参数。例如，当调制风电场系统上的诸如公共连接点等的一个指定点处的电压时，在系统上的至少一个其它点观察约束，诸如传输线上的点或风电场系统的汇集总线上的点。提供了执行协调控制的方法。
图3示意性地图示了风电场系统控制装置，该风电场系统控制装置适于在多个紧密耦合的地方风电场的公共耦合点测量电力相关系统参数和使用测得的参数来控制地方风电场控制器以在该公共耦合点建立电力相关参数。第一地方风电场10、第二地方风电场15以及第三地方风电场20可以代表多个任何数量的地方风电场，并在它们的输出端通过分别呈现阻抗Z1、Z2以及Z3的传输线55而连接到公共耦合点25。地方风电场10、15、20分别显示出带有一个风力涡轮发电机35，但是，地方风电场可以包括一百个或更多个风力涡轮发电机。各个地方风电场10、15以及20包括地方风电场控制器(windfarm controller)60。地方风电场控制器60可以监测来自个体地方风电场65的输出端的电力相关参数63，监测个体风力涡轮发电机的运行状态62，并向各个地方风电场10、15、20内的个体风力涡轮发电机35提供控制信号61。一个或更多传输线31可以连接POCC 25和与电网30互连的POI 27。传输线31可以包括一个或更多能够调整线路上的无功负载的无功控制装置33。
风电场系统还可以包括至少一个变电站，其中，来自其中至少一个个体风电场的输出端连接到变电站，而来自至少另一个个体风电场的输出端连接到另一变电站。来自其中一个或更多变电站的输出端可以供给一个或更多传输线。
电网30在公共耦合点对互连的风电场典型地呈现阻抗ZGRID，其中，ZGRID比地方风电场呈现的阻抗Z1、Z2以及Z3大。因此，由于地方风电场的紧密耦合，任何试图响应来自中央系统控制器的信号以在公共耦合点25提供输出的个体地方风电场控制器将与其它地方风电场控制器和它们的控制信号竞争，以在公共耦合点执行输出。
公共耦合点25处的多个传感装置70、71可以感测公共耦合点25处的多个电力相关参数85、90、91(在该情况下，在测量点26处也相同)。电力相关参数可以包括实际功率、无功功率、电压、线路电流以及功率因子。可以通过本领域中已知的各种方法来将电力相关参数传输95、96到风电场系统控制装置75。风电场系统控制装置75可以使用上述的电力相关参数值，并与其它的地方风电场电力相关参数信号76一起以基于来自中央系统控制器5的基准指令信号6而控制地方风电场10、15、20的输出。
风电场系统控制装置75可以使用电力相关参数来协调个体地方风电场产生乏(var)，以在公共连接点25调制系统量。可以控制多个风电场，使得除了减小和消除这些紧密耦合的风电场之间的乏和电压振荡之外，各个个体风电场10、15、20维持自己的电压、功率以及乏限制。此外，如果互连的地方风电场的由电力系统的中央系统控制器5调制的点被选在与地方风电场的测量点26不同的位置，那么，地方风电场10、15、20、21的风电场系统控制装置75利用测得的电力相关参数和其它线路参数，可以为调制点和测量点26之间的电压降和功率损耗提供补偿。
图4图示了风电场系统控制装置(WCD)为了控制地方风电场运行而采用的输入参数和输出参数。WCD 75可以从中央系统控制器5接收多个控制输入。这些输入可以包括但不限于用于调制点的电压(Vref)105的基准值和指定调制点106。
可以在公共耦合点测量总实际功率110、总无功功率115、线路电压120、线路电流125以及功率因子130。可以从个体风电场提供更多测得的参数，包括实际功率(Pwf1…Pwfn) 135、无功功率(Qwf1…Qwfn) 140、输出电压(Vwf1…Vwfn) 145、输出电流(Iwf1…Iwfn) 150。可以从个体地方风电场控制器向风电场WCD提供诸如最大无功功率(MAXQwf1…MAXQwfn) 155和可能的最大实际功率POSPwf1…POSPwfn 160等更多计算出的参数。这里，个体地方风电场的最大无功功率155可以代表个体风力涡轮发电机的最大无功功率容量的总和以及在地方风电场内运行的风力涡轮发电机的数量。
此外，诸如线路电压(Vt) 108和线路电流(It) 109等的来自传输线的参数可以在传输线上的装有仪表的点(instrumented point)测量出，或者可以从诸如互连点或调制点等的系统中的点处的测得的量计算出。
来自风电场系统控制装置75的输出可以向个体地方风电场控制器提供无功功率指令(Q1CMD…QnCMD) 175。这些指令根据算法而建立，这些算法的技术效果是在公共耦合点处提供电压调制。
图5图示了根据本发明的用于风电场系统控制装置75的电压调制器的一个实施例。向电压调制器100A提供电压基准VREF 105而在输出端提供风电场无功功率指令298。在一方面，风力涡轮控制系统适于在多个紧密耦合的地方风电场10、15、20的输出端的公共耦合点25调制电压(图3)。在加法器225可以将输入电压基准205与电压降信号230和线路压降补偿信号Vlinedrop235进行比较。
限制器240测试综合信号，以将地方连接点处的电压维持在限制内。然后，在加法器245中将综合信号与Vmeas 120进行比较，以产生电压误差信号Verr 250，该电压误差信号Verr 250被应用到比例-积分-微分(proportional-integral-derivative, PID)控制器255以产生总无功功率指令QTOTCMD 265。QTOTCMD 265由Q限制器260界定，其中，对个体风电场而言，QLIMITS =                                                
Figure 2013104291302100002DEST_PATH_IMAGE002
QLIM1…QLIMn。QTOTCMD 265代表了为多个风电场指定的总无功功率。发送无功功率指令至地方风电场消除了地方风电场电压调制器之间的冲突。然后，总无功功率指令QTOTCMD 265可以根据分配函数而作为QnCMD被分配到个体地方风电场，下面将进一步描述。
标称系统电压(nominal system voltage)的基准信号Vref 105可以由中央系统操作人员指定。备选地，标称系统电压的基准信号Vref 105可以由风电场系统的操作人员指定。来自中央系统操作人员或来自风电场系统的操作人员来的控制信号108(图3)也可以指定包括传输线的风电场系统上的点，这些点可以被指定为电压调制点。电压调制点可以在公共耦合点25、与电网30互连的互连点27或者在系统上的其它指定点。相关系统参数的测量点26可以在公共耦合点25。如果相关系统参数的测量点不是调制点，那么考虑到电压和功率的线路损耗，可以计算调制点和测量点之间的电压降。
图6图示了分配函数，通过该分配函数可以向个体地方风电场指派公共耦合点处的总无功功率的由电压调制器得到的QTOTCMD 。风电场无功功率指令Q1CMD…QnCMD 298可以由分配算法295为各个地方风电场控制器从QTOTCMD 265分配。分配算法295的一个实施例可以利用从个体地方风电场或个体地方风电场控制器向风电场系统控制装置75提供的地方最大在线无功功率额定(ratings)。地方风电场或地方风电场控制器可以基于运行在地方风电场中的风力涡轮发电机的数量和个体风力涡轮发电机的无功功率额定而产生其地方最大在线无功功率额定Q1ONLINE-RATING …QiONLINE-RATING 155 (图6)。向风电场i提供的无功功率指令如公式1所述：
Figure 2013104291302100002DEST_PATH_IMAGE004
  (公式1)。
附加约束可以置于系统上，以在调制点维持基准电压满足风电场系统上的其它位置处的条件的维持。例如，可以维持调制点处的基准电压满足将沿着传输线的电压维持在0.95 PU至1.05 PU的正常范围内。或者例如，沿着建成能承受1.10 PU的电压的传输线的一部分的电压可以被允许运行在0.95 PU至1.10 PU的扩展电压带之内。与传输线上的电压相关的信息可以从传输线上的直接测量获得或根据测量点和控制点之间的电压降计算出。这些计算可以由实时系统模型执行。
其它约束可以接合在例如汇集总线上。可以要求将汇集总线输出电压上的限制维持在预先指定的限制内。可以要求将电压限制维持在0.95 PU至1.05 PU内。
如果约束点处的电压达到限制，那么，可以采取行动以使约束点处的电压返回允许限制之内。例如，如果一根汇集总线超过了预先指定的电压限制，那么，无功负载可以被转移至运行于可接受的电压限制之内且具有接受额外的无功负载的能力的另一根汇集总线。如果没有更多的无功负载能够被转移以恢复汇集总线电压，那么，可以调制调制点处的电压以将该汇集总线恢复到预先指定的电压限制内。
类似地，如果一根或更多传输线上的电压超过允许的限制，那么，应该采取行动以将电压恢复到限制之内。对于多个传输线而言，这些行动可以包括运行传输线上的无功控制装置，该无功控制装置的效果是转移负载。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于协调控制在公共连接点与电力电网连接的紧密耦合的地方风电场的方法。该方法包括从电力电网的中央系统控制器接收电力相关基准信号(P,Q,V,I)，还从多个地方风电场中的各个接收电力相关运行信号。该方法可以还包括在与电网连接的公共连接点感测多个电力相关参数。根据从中央系统控制器提供的基准信号和由多个地方风电场供应的电力相关运行信号，为多个地方风电场中的各个产生多个电力相关指令。该电力相关指令被传输至多个地方风电场中的各个，以根据电力相关基准信号来控制个体地方风电场的输出，从而在公共耦合点或备选的另一调制点产生综合输出。
图7图示了用于通过在附加系统参数上有约束的无功负载分配来控制包括传输线的多风电场系统的电压的方法的流程图。在步骤710中，根据地方风电场控制器而将地方风电场运行于地方限制之内。在步骤715中，主控制装置(MCD)从地方风电场控制器接收电力相关参数。在步骤720中，MCD从系统测量点接收电力相关参数。在步骤725中，从中央系统控制或从地方控制接收基准电压Vref。在步骤730中，将Vref与Vmeas相比较。在步骤735中，产生总无功功率指令。在步骤740中，根据分配算法而将总无功功率指令分割成针对个体风电场的指令。在步骤745中，确定在系统上的指定点是否违反约束(例如汇集电压)。如果没有违反约束，那么，运行可以继续，且无功负载如分配算法所决定地被分割至风电场。如果诸如汇集电压等的约束被违反，那么，在步骤750中，必须确定其它风电场是否包括额外的无功负载容量且还在电压限制之内。在步骤755中，如果在将电压维持于规格内时，可以将无功负载转移至另一风电场，那么，在步骤765中，继续运行并分割新无功负载。如果未能完成无功负载的转移，那么，在步骤760中，可以减少调制点的基准电压以实现汇集总线上的电压调制。
图8B图示了用于当另一根总线的参数进行限制时将调制点从初始总线向另一根总线转移的方法。V0Ref 847是至POCC调制器845的指令，V0Refo 865是来自诸如损耗优化等的其它输入的V0Ref 847的要求值。如果这在限制V0Limit 885之内，那么，直接使用它，否则V0Ref 847被保持到V0Limit 885。
基于由参数V0Max 886指出的在POCC处的设备约束和总线1 805(在电压上带有约束的总线，例如图8A中的风电场1的汇集总线1)处的电压状态而计算出V0Limit 885。V1Fbk 887代表了总线1 805处的测得的电压反馈值，V1Max 888是设定到该总线的设备约束的参数。点1电压调制器891是积分型调制器，其上限是零。通常，V1Fbk 887比V1Max 888小，所以由于该调制器的输出dV0V1Max 889由于其上限而为零。如果V1Fbk 887超过V1Max 888，那么，其输出将变为负，V0Limit 885将减小到POCC 825(图8A)的设备容量之下。在稳定状态，dV0V1Max 889将定在点1电压为其最大值的值。当电网条件向解除此约束的方向变化时，dV0V1Max 889将负得较少并最终等于零。在那一点，调制过的总线将转移回POCC。
由于可能约束的多点，将存在着这些点调制器的多个备份，其各个与V0Max相加以定义V0Limit。最约束的点将具有该方式的调制。
本发明的另一方面提供了用于优化包括多个风电场以及风电场和连接点(POI)之间的输电网的整个系统中的损耗的方法。在本文中，POI远离个体地方风电场的公共耦合点(POCC)，在将系统损耗最小化的估计中考虑了POCC和POI之间的传输网络中的损耗。
图8图示了用于优化包括至少一根传输线的多风电场系统的系统损耗的控制机制。各个风电场810、815、820在POCC 825处连接入电网，在POCC 825处，电压由整个系统控制器840调制。本示例包括3个风电场，然而该方法可应用于任何数量的风电场。
必须选择电压的设定点以将从风力涡轮发电机(WTG)经由传输线至POI 827的总网络之中的整个损耗最小化。一个附加目的是在风电场之间分配无功指令，以将所有风电场810、815、820的总损耗最小化。
POCC调制器845是标准结构，其中，至电网(Q0Ref)880的无功指令以使POCC 825处的测得的电压V0 846等于基准电压V0Ref 847的方式决定。POCC调制器845典型地是具有几秒的量级的闭环响应时间的积分型调制器。
损耗优化函数的功能是决定电压V0Ref 847的设定点并以将从WTGs至POI的损耗最小化的方式在风电场810、815、820之间分配无功指令。
各个风电场810、815、820具有如现有技术中描述的损耗优化函数。这向地方风电场中的各个涡轮机分配无功指令，以致风电场终端处的总无功输出等于指令(例如，Q1 850=Q1Ref 854, Q2 851=Q2Ref 855, Q3 852=Q3Ref 856)且具有该地方风电场中的最小损耗。
风电场控制的进一步要求是计算损耗(该地方风电场中的L1, L2以及L3)对无功指令(Q1, Q2, Q3)的偏导数(dLi/dQi) 857、858、859并计算损耗对POCC电压V0 846的偏导数(dLi/dVi) 860、861、862。这是用于进行地方风电场中的优化计算的关系的直接延伸，取决于相同的网络数据和公式。这些偏导数被发送至整个损耗最小化控制。
传输网络中的损耗基于主要的功率通量(P0 870, Q0 875)、在POCC 825处测得的电压(V0) 846以及传输网络898和POI 827之外的接收网络的已知电特性。假如该信息成立，在主要运行点计算传输网络损耗对电压V0的偏导数(dL0/dV0)。类似地，可以从网络(dV0/ dQ0)决定电压对无功指令的导数。
对于给定的总无功输出而言，当无功分配使得对无功输出的偏导数相等时，风电场的总损耗最小化。对于三个风电场的示例而言，这由公式2：dL1/dQ1 = dL2/dQ2 = dL3/dQ3 (公式2)表示。
这个事实是通过考虑在一个风电场上增加无功指令的情况而领悟到的。为了维持总无功指令常数，至其它两个风电场的无功指令的和必须等量地减小。如果满足公式2，那么，通过无功指令的这种转移使得在总损耗上没有变化。如果不满足公式2，那么，在总损耗上将有变化且转移应该向减小总风电场损耗的方向继续。
因此，风电场分配的目的是向个体风电场指派无功指令以满足以下标准：1.无功指令的和等于总无功指令；2.在稳定状态满足公式2；以及3.向无功指令Q0Ref提供快速响应以实现POCC电压调制器的良好性能。
一个优选实施例包括为各个风电场进行的带有以下步骤的预报-校正方式，如图9所示。在步骤910中，将预报成分确定为总指令的一部分，其中，该部分由个体风电场相对于所有风电场的总和的相对无功容量确定。在步骤920中，确定与所有校正输出的和成比例的第一校正误差。选择该误差的增益以用于离总无功指令的偏差的快速约束，典型地具有校正积分的几个计算周期的量级的建立时间。在步骤930中，确定与个体风电场dL/dQ项和所有风电场的平均dL/dQ的偏差成比例的第二校正误差。典型地选择该误差的增益以用于10到30秒的量级的闭环响应。在步骤940中，将第一和第二校正误差的和积分以确定校正输出。在步骤950中，将预报成分和校正成分相加以确定预限制的无功指令。在步骤960中，将限制施加于最终无功指令上以遵守设备的容量。
选择V0Ref 847的目的是对POI进行整个损耗的最小化。当V0Ref 847的递增变化将导致抵消风电场整体和传输网络之间的损耗的变化时，产生该最小值。这个事实是通过考虑V0增加1%的示例而领悟到的。如果传输损耗减小了100kw且风电场损耗增加了100kw，那么，就没有理由进行变化。然而，如果传输损耗减小了200kw，那么在总损耗中将存在净效益并因此产生增加电压的动力。
因此，有必要确定总损耗对POCC电压的敏感度。通过从传输系统模型提取的项dL0/dV0直接给出传输部分。风电场部分要求考虑改变总无功指令以获得POCC电压改变的相应效应。从传输系统模型提取的项dV0/dQ0传达了后者的效应。
各个风电场对总损耗敏感度的贡献由公式3给出：
dLWFi/dV0 = dLi/dV0 + FQWFi * (dLi/dQi )/(dV0/dQ0)  (公式3)
其中，dLWFi/dV0代表因改变V0而产生的针对风电场“i”的总风电场损耗的敏感度，而FQWFi代表风电场“i”的无功容量相对于所有风电场的总无功容量的份额。
然后，总系统损耗对POCC电压的敏感度由公式4针对所有风电场给出：dLtotal/dV0 = dL0/dV0 + sum{dLWFi/dV0}  (公式4)。
图10图示了处于将系统损耗最小化至互连点的目的而在带有一个或更多传输线的多风电场系统的公共耦合点建立基准电压(V0Ref)的流程图。步骤1010确定传输模型的参数。步骤1020从传输系统模型确定dL0/dV0和dV0/dQ0。步骤1030根据所有风电场的dLtotal/dV0 = dL0/dV0 + sum{dLWFi/dV0}而确定dLtotal/dV0。在步骤1040中，向由dLtotal/dV0的正负号确定的方向递增增量V0Ref以减小损耗。此外，在步骤1050中，V0Ref受设备容量限制。
增量V0Ref 847的速率相对于POCC电压调制器的闭环响应而言应当较慢。典型地，按照每分钟1%的量级改变V0Ref 847应当给出满意的结果。诸如死区(deadband)和滞后(hysteresis)的接合等的附加精制在本领域的普通技术人员的能力之内。
针对具有两个风电场的风电场系统的仿真，提供了损耗最小化的示例，其中，风电场1具有+/-10 MVAR的无功控制范围，风电场2具有+/-20 MVAR的无功控制范围。然而，优化机制不限于风电场的任何具体数量。
个体风电场相对于无功输出的风电场损耗特性如图11中所示，并具有风电场1的损耗曲线1 1110和风电场2的损耗曲线2 1120。图12图示了使用上述损耗优化函数的两个风电场的综合损耗的损耗曲线1210和未使用损耗优化函数的两个风电场的综合损耗的损耗曲线1220(其中，仅基于无优化的相对额定来分配无功指令)。对本示例而言，在范围的过激末端(总MVAr Q0>0)上具有可观的效益，其中，损耗曲线1210比损耗曲线1220小。
图13图示了实现图12的损耗曲线1210所示的损耗最小化的损耗优化校正输出1310。观察到损耗优化输出在曲线的尽端被限制至零以遵守两个风电场的无功限制。
本文中描述了各种实施例，从说明书将领悟到可以在其中进行各种元件的组合、变型或改进，且均在本发明的范围内。

Claims (7)

1. 一种用于优化包括传输线的多个个体地方风电场系统的系统损耗的方法，包括：
根据针对整个系统的损耗优化算法为所述多个个体风电场系统分配总无功指令；以及
根据针对各个个体风电场的损耗优化算法将被指派到个体风电场的无功指令分配到个体风力涡轮机。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括指派所述无功指令到个体风电场，使得所述无功指令的和等于所述总无功指令，并且，损耗对无功输出的偏导数在各个个体风电场的稳定状态相等。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，指派所述无功指令到个体风电场，使得所述无功负载的和等于所述总无功负载，并且，损耗对无功输出的偏导数在各个个体风电场的稳定状态相等，包括：使用预报-校正方式而指派所述无功指令到个体风电场。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传输线位于所述个体风电场的公共耦合点和与电网互连的互连点之间。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据针对整个系统的损耗优化算法为所述多个个体风电场系统分配总无功指令，包括：在所述公共耦合点建立基准电压V0ref，以减小所述互连点处的损耗。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述公共耦合点建立基准电压V0ref，以减小所述互连点处的损耗，包括：
确定传输线模型的参数；
基于所述传输线模型而确定dL0/dV0；以及
根据公式：dLtotal/dV0=dL0/dV0+sum(dLWFi/dV0)来确定dLtotal/dV0，其中，dLWFi/dV0代表因改变V0而产生的针对风电场“i”的总风电场损耗的敏感度。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述传输模型而确定dV0/dQ0；
根据公式：dLWFi/dV0=dLi/dV0+FQWFi*(dLi/dQi)/(dV0/dQ0)来确定dLWFi/dV0，其中，FQWFi代表风电场“i”的无功容量相对于所有个体风电场的总无功容量的份额。
CN201310429130.2A 2008-10-09 2009-10-09 优化包括传输线的个体地方风电场系统的系统损耗的方法 Active CN103606947B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/248862 2008-10-09
US12/248,862 US8041465B2 (en) 2008-10-09 2008-10-09 Voltage control at windfarms
US12/248,862 2008-10-09
CN200910206867.1A CN101719676B (zh) 2008-10-09 2009-10-09 风电场的电压控制系统和方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910206867.1A Division CN101719676B (zh) 2008-10-09 2009-10-09 风电场的电压控制系统和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103606947A true CN103606947A (zh) 2014-02-26
CN103606947B CN103606947B (zh) 2019-04-23

Family

ID=41527721

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310429130.2A Active CN103606947B (zh) 2008-10-09 2009-10-09 优化包括传输线的个体地方风电场系统的系统损耗的方法
CN200910206867.1A Active CN101719676B (zh) 2008-10-09 2009-10-09 风电场的电压控制系统和方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910206867.1A Active CN101719676B (zh) 2008-10-09 2009-10-09 风电场的电压控制系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8041465B2 (zh)
EP (2) EP3316433B1 (zh)
CN (2) CN103606947B (zh)
DK (2) DK3316433T3 (zh)
ES (2) ES2965336T3 (zh)

Families Citing this family (108)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100274401A1 (en) * 2007-12-20 2010-10-28 Vestas Wind Systems A/S Method for controlling a common output from at least two wind turbines, a central wind turbine control system, a wind park and a cluster of wind parks
JP4698718B2 (ja) * 2008-09-30 2011-06-08 株式会社日立製作所 風力発電装置群の制御装置及び制御方法
CN102273055B (zh) * 2009-01-12 2017-04-26 维斯塔斯风力系统集团公司 可重新配置的功率变换器模块
US9030043B2 (en) * 2009-01-29 2015-05-12 Vestas Wind Systems A/S Method for setting an output voltage level of a wind power plant
ES2382786B1 (es) * 2009-03-17 2013-05-07 Acciona Windpower S.A. Metodo y sistema de control de tension de una central de generacion electrica y parque eolico
US8275489B1 (en) * 2009-04-21 2012-09-25 Devine Timothy J Systems and methods for deployment of wind turbines
ES2554836T3 (es) * 2009-04-22 2015-12-23 Vestas Wind Systems A/S Sistema y procedimiento de configuración de una turbina eólica
US8655495B2 (en) * 2009-06-24 2014-02-18 Vestas Wind Systems A/S Current control of a wind park
DE102009030725A1 (de) 2009-06-26 2010-12-30 Repower Systems Ag Windpark und Verfahren zum Regeln eines Windparks
KR101043572B1 (ko) * 2009-08-10 2011-06-22 한국전력공사 무효전력 보상을 위한 배전 자동화 시스템 및 전압 제어방법
WO2011095169A2 (en) * 2010-02-02 2011-08-11 Vestas Wind Systems A/S Test system for wind turbine dump load
US9236742B2 (en) * 2010-02-25 2016-01-12 Vestas Wind Systems A/S Method and control arrangement for controlling a reactive power source
CN103004050B (zh) * 2010-06-03 2016-01-20 维斯塔斯风力系统集团公司 用于控制风力发电厂中的中央电容器的方法和控制装置
EP2397689A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for controlling a power production entity
EP2397688A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Electric power control system and electric power facility comprising the electric power control system
EP2400617B1 (en) * 2010-06-24 2021-04-14 ABB Power Grids Switzerland AG Implementing a substation automation load transfer function
US8618694B2 (en) 2010-06-30 2013-12-31 Vestas Wind Systems A/S System, method, and computer program product for utilizing a wind park as a variable power system stabilizer
US8121738B2 (en) * 2010-08-26 2012-02-21 General Electric Company Method and apparatus for controlling wind turbine electric power generation
ES2534383T3 (es) 2010-08-31 2015-04-22 Vestas Wind Systems A/S Control del rendimiento eléctrico de un parque eólico
CN101938131B (zh) * 2010-09-01 2013-01-02 国网电力科学研究院 基于电气原理的风电场群无功分配方法
EP2634420B1 (en) * 2010-10-29 2016-05-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control device for wind-powered electricity-generating device, wind farm, and control method for wind-powered electricity generating device
JP6048146B2 (ja) * 2010-11-08 2016-12-21 日本電気株式会社 電力系統制御システム及び方法
US8035242B2 (en) 2010-11-09 2011-10-11 General Electric Company Wind turbine farm and method of controlling at least one wind turbine
DE102010054233A1 (de) * 2010-12-11 2012-06-14 Adensis Gmbh Energieversorgungsnetz mit Blindleistungsmanagement
US8957535B2 (en) * 2011-01-17 2015-02-17 Vestas Wind Systems A/S Fault tolerant wind turbine converter
CN102624023B (zh) * 2011-01-31 2014-07-09 华锐风电科技(集团)股份有限公司 双馈型机组风电场的无功电压控制系统
DK2485358T4 (da) * 2011-02-07 2022-01-10 Siemens Gamesa Renewable Energy As System og fremgangsmåde til at dæmpe en elektrisk ubalance af en trefasestrøm ved et fælles koblingspunkt mellem en vindmøllepark og et forsyningsnet
DE102011012695A1 (de) * 2011-03-01 2012-09-06 Adensis Gmbh Geographisch beeinflusstes Blindleistungsmanagement
US8849737B1 (en) 2011-03-18 2014-09-30 Rockwell Collins, Inc. Prediction method of predicting a future state of a system
US8489247B1 (en) * 2011-03-18 2013-07-16 Rockwell Collins, Inc. Agent-based chaotic control of wind turbines
US8606418B1 (en) 2011-03-18 2013-12-10 Rockwell Collins, Inc. Wind prediction for wind farms through the use of weather radar
US9002483B1 (en) 2011-03-18 2015-04-07 Rockwell Collins, Inc. Diploid control of water heaters
US9728969B2 (en) * 2011-05-31 2017-08-08 Vestas Wind Systems A/S Systems and methods for generating an inertial response to a change in the voltage of an electricial grid
US10519931B2 (en) 2011-05-31 2019-12-31 Vestas Wind Systems A/S Systems and methods for generating an inertial response to a change in the voltage of an electrical grid
WO2012175110A1 (en) 2011-06-20 2012-12-27 Abb Technology Ag A method for controlling power flow within a wind park system, controller, computer program and computer program products
WO2012178176A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Inventus Holdings, Llc Multiple renewables site electrical generation and reactive power control
US8610306B2 (en) * 2011-07-29 2013-12-17 General Electric Company Power plant control system and method for influencing high voltage characteristics
CN102354986B (zh) * 2011-10-20 2013-12-18 国电联合动力技术有限公司 一种区域风电场动态无功联合补偿系统和方法
WO2013071098A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 Power Quality Renaissance, Llc Reactive following for distributed generation and loads of other reactive controller(s)
US9252596B2 (en) * 2011-11-28 2016-02-02 General Electric Company System and method for reactive power compensation in power networks
EP2599997A1 (en) 2011-12-01 2013-06-05 Siemens Aktiengesellschaft Control system for a wind park
US20120136494A1 (en) * 2011-12-21 2012-05-31 Andreas Kirchner Method of controlling reactive power in a wind farm
DK2607692T3 (en) * 2011-12-22 2015-05-04 Siemens Ag Method for determining a voltage limiting range
US9046077B2 (en) 2011-12-28 2015-06-02 General Electric Company Reactive power controller for controlling reactive power in a wind farm
US9593667B2 (en) 2011-12-29 2017-03-14 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine generator
EP2645530B1 (en) * 2012-03-27 2018-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling a wind farm, wind farm controller, wind farm, computer-readable medium and program element
CN102624034B (zh) * 2012-03-28 2014-09-10 华南理工大学 适用于高压电网的风电场调度配合型无功运行方法
PL2679812T3 (pl) 2012-06-28 2015-06-30 Siemens Ag System sterowania parkiem wiatrowym
CN102769301B (zh) * 2012-07-02 2014-07-16 清华大学 一种风电场风机机端电压处于危险状态的电压控制方法
DE102012212777A1 (de) * 2012-07-20 2014-01-23 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern eines Windparks
DK2693589T3 (en) * 2012-07-31 2015-03-09 Siemens Ag wind park control system
ES2609760T3 (es) * 2012-09-17 2017-04-24 Vestas Wind Systems A/S Método de determinación de puntos de consigna individuales en un controlador de planta de generación, y un controlador de planta de generación
CN102882229B (zh) * 2012-09-21 2015-06-17 北京金风科创风电设备有限公司 风电场动态电压自动控制系统
CN103050985B (zh) * 2012-09-26 2015-09-23 中国电力科学研究院 一种风储系统广域优化配置的方法
CN104704701B (zh) * 2012-10-08 2018-03-06 维斯塔斯风力系统集团公司 线路阻抗补偿系统
JP6081133B2 (ja) * 2012-10-16 2017-02-15 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
CN103138269B (zh) * 2013-02-06 2015-04-01 上海交通大学 基于主动机制的分层分布式配电网电压调控系统及方法
US9553453B2 (en) * 2013-03-15 2017-01-24 Dominion Resources, Inc. Management of energy demand and energy efficiency savings from voltage optimization on electric power systems using AMI-based data analysis
DK2981712T3 (da) * 2013-04-04 2020-10-26 Gen Electric Multi-park vindenergigenereringssystem
CN103280812B (zh) * 2013-04-27 2015-07-22 国家电网公司 一种风电场集群无功电压优化控制方法
DE102013208474A1 (de) * 2013-05-08 2014-11-13 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
US9118214B2 (en) * 2013-06-20 2015-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Operating a controller for an energy production plant
KR101480533B1 (ko) * 2013-06-28 2015-01-08 한국전력공사 분산전원 전력계통 연계 운전장치 및 방법
CN103475035B (zh) * 2013-08-14 2017-05-10 深圳市长昊机电有限公司 一种发电系统无功控制方法
US9203333B2 (en) * 2013-09-05 2015-12-01 General Electric Company System and method for voltage control of wind generators
GB201320858D0 (en) * 2013-11-26 2014-01-08 Univ Manchester Method of determining an islanding solution for an electrical power system
CN105793561B (zh) 2013-11-28 2019-06-18 维斯塔斯风力系统集团公司 风力发电站的基础电网监管
CN104113088A (zh) * 2014-08-04 2014-10-22 国网吉林省电力有限公司 一种风电机群控制系统
CN104242314B (zh) * 2014-08-26 2017-01-11 清华大学 一种风电场汇集区域电网电压安全域值的确定方法
US10041476B2 (en) * 2014-09-02 2018-08-07 Siemens Industry, Inc. Systems, methods and apparatus for improved energy management systems with security-oriented probabilistic wind power generation dispatch
CN104242344A (zh) * 2014-09-18 2014-12-24 南京南瑞继保电气有限公司 一种分布式发电并网控制保护方法
US9829880B2 (en) * 2014-11-20 2017-11-28 General Electric Company System and method for modelling load in an electrical power network
CN107429669B (zh) * 2015-02-12 2020-07-07 维斯塔斯风力系统集团公司 用于具有多个转子的风力涡轮机系统的具有局部控制器和中央控制器的控制系统
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
JP2017046506A (ja) * 2015-08-28 2017-03-02 株式会社日立製作所 電圧無効電力制御システム
JP6416064B2 (ja) * 2015-09-11 2018-10-31 三菱電機株式会社 系統電圧制御装置
DE102015120306A1 (de) 2015-11-24 2017-05-24 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Ausgeben von Steuerbefehlen oder Ereignismeldungen für eine Windenergieanlage oder einen Windpark sowie eine Auswerteeinrichtung und ein System hierfür
US10027118B2 (en) 2016-05-19 2018-07-17 General Electric Company System and method for balancing reactive power loading between renewable energy power systems
GB2551701A (en) * 2016-06-21 2018-01-03 Univ Court Univ Of Edinburgh Control or processing system and method
CN106972553B (zh) * 2017-04-10 2019-08-30 大唐（赤峰）新能源有限公司 一种风电场控制方法
US10396695B2 (en) 2017-04-18 2019-08-27 General Electric Company Method for protecting an electrical power system
CN108808725B (zh) 2017-05-05 2023-03-21 通用电气公司 用于风电场的无功功率控制的系统及方法
US11081891B2 (en) 2017-05-05 2021-08-03 General Electric Company Electrical power systems having reactive power and harmonic support components
US10784689B2 (en) 2017-05-08 2020-09-22 General Electric Company Electrical power systems and methods using distortion filters
US10784685B2 (en) 2017-05-08 2020-09-22 General Electric Company Electrical power systems and subsystems
US10587121B2 (en) * 2017-05-23 2020-03-10 General Electric Company Electrical power systems and subsystems
US10428797B2 (en) * 2017-07-05 2019-10-01 Inventus Holdings, Llc Wind farm power regulation
CN111095715B (zh) * 2017-09-13 2023-11-07 维斯塔斯风力系统集团公司 涉及风力发电厂内的电压控制的改进
US10763674B2 (en) * 2017-09-29 2020-09-01 General Electric Company System and method for controlling cluster-based wind farms
CN111448734B (zh) 2017-12-21 2023-05-26 维斯塔斯风力系统集团公司 用于控制可再生能源发电机的方法和可再生能源发电厂
US10554044B2 (en) * 2018-01-10 2020-02-04 General Electric Company System and method for optimizing reactive power generation of a wind farm
CN108711866B (zh) * 2018-04-10 2023-06-13 国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司 一种用于新能源电站无功电压的控制系统
WO2019210920A1 (en) 2018-05-03 2019-11-07 Vestas Wind Systems A/S Integrated hybrid power plants for off-grid systems
CN109103895B (zh) * 2018-08-31 2023-12-22 盐城博鸣信息科技有限公司 一种风电机组群并网全局无功优化方法
US10826297B2 (en) * 2018-11-06 2020-11-03 General Electric Company System and method for wind power generation and transmission in electrical power systems
CN109524988B (zh) * 2018-11-26 2021-12-03 国网河北省电力有限公司 一种基于总有功功率趋势预测的风电汇集站电压控制方法
US11133679B2 (en) 2019-02-27 2021-09-28 General Electric Company System and method for operating a hybrid energy facility having multiple power sources
US11067060B2 (en) 2019-02-27 2021-07-20 General Electric Company System and method for controlling a hybrid energy facility having multiple power sources
CN109936146B (zh) * 2019-03-05 2022-08-19 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院 一种基于改进灵敏度算法的风电场协调优化控制方法
US10985611B2 (en) 2019-04-10 2021-04-20 General Electric Company System and method for estimating grid strength
US10767630B1 (en) * 2019-05-28 2020-09-08 General Electric Company System and method for operating a wind farm during low wind speeds
CN110690726B (zh) * 2019-08-20 2021-01-01 浙江运达风电股份有限公司 一种海上风电系统的无功优化及协调控制方法
US11233402B2 (en) 2020-01-06 2022-01-25 General Electric Company System and method for stabilizing weak grids with one or more wind farms connected thereto
US11329487B2 (en) * 2020-06-25 2022-05-10 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for controlling a power generating system
CN115735310A (zh) * 2020-06-29 2023-03-03 维斯塔斯风力系统集团公司 用于可再生能量发电机的电压控制的方法和控制系统
US11342748B2 (en) * 2020-09-09 2022-05-24 General Electric Technology Gmbh Dynamic voltage and reactive power controller for non-synchronous power generation plants
US11726436B2 (en) * 2021-08-19 2023-08-15 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for controlling a power generating system
DE102022111117A1 (de) * 2022-05-05 2023-11-09 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Körperschaft des öffentlichen Rechts Blindleistungsregelungsverfahren zur dezentralen Spannungshaltung eines Verteilungsnetzes sowie Wechselrichter und Betriebsverfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006037576A1 (de) * 2004-10-01 2006-04-13 Repower Systems Ag Windpark mit robuster blindleistungsregelung und verfahren zum betrieb
CN100375364C (zh) * 2003-08-18 2008-03-12 通用电气公司 变速风轮机发电机系统的网络及控制方法
CN101207284A (zh) * 2006-12-15 2008-06-25 通用电气公司 控制微电网的系统和方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3902808A (en) 1974-07-12 1975-09-02 Robert A Young Device for spectroscopic measurements of gas composition after addition of helium
AU2002368205A1 (en) * 2002-09-13 2004-04-30 Abb Ab Wind power fed network
US7860702B1 (en) * 2002-09-18 2010-12-28 Peter B. Evans Assessing distributed energy resources for the energynet
US7095597B1 (en) * 2003-04-30 2006-08-22 Clipper Windpower Technology, Inc. Distributed static var compensation (DSVC) system for wind and water turbine applications
US8024076B2 (en) * 2003-06-27 2011-09-20 Intelilcon, Inc. Voltage collapse diagnostic and ATC system
US7119452B2 (en) * 2003-09-03 2006-10-10 General Electric Company Voltage control for wind generators
EP1880459B2 (en) * 2005-05-13 2022-02-09 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind farm power control system
US7573160B2 (en) * 2005-07-20 2009-08-11 General Electric Company Methods and apparatus for controlling windfarms and windfarms controlled thereby
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
US20100274401A1 (en) * 2007-12-20 2010-10-28 Vestas Wind Systems A/S Method for controlling a common output from at least two wind turbines, a central wind turbine control system, a wind park and a cluster of wind parks
WO2009083445A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Vestas Wind Systems A/S Apparatus and method for controlling the reactive power from a cluster of wind turbines connected to a utility grid
US7994658B2 (en) * 2008-02-28 2011-08-09 General Electric Company Windfarm collector system loss optimization
CN100578911C (zh) * 2008-04-07 2010-01-06 国网南京自动化研究院 变速恒频风电机组风电场的电压无功快速控制方法
US7839024B2 (en) * 2008-07-29 2010-11-23 General Electric Company Intra-area master reactive controller for tightly coupled windfarms

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100375364C (zh) * 2003-08-18 2008-03-12 通用电气公司 变速风轮机发电机系统的网络及控制方法
WO2006037576A1 (de) * 2004-10-01 2006-04-13 Repower Systems Ag Windpark mit robuster blindleistungsregelung und verfahren zum betrieb
CN101207284A (zh) * 2006-12-15 2008-06-25 通用电气公司 控制微电网的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2175540A2 (en) 2010-04-14
EP2175540A3 (en) 2015-01-28
US20120010756A1 (en) 2012-01-12
ES2654529T3 (es) 2018-02-14
EP3316433B1 (en) 2023-09-13
DK3316433T3 (da) 2023-12-11
EP3316433A1 (en) 2018-05-02
DK2175540T3 (en) 2018-01-22
CN103606947B (zh) 2019-04-23
CN101719676A (zh) 2010-06-02
EP2175540B1 (en) 2017-12-13
US8041465B2 (en) 2011-10-18
ES2965336T3 (es) 2024-04-12
CN101719676B (zh) 2014-04-23
US20100094474A1 (en) 2010-04-15
US8290634B2 (en) 2012-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101719676B (zh) 风电场的电压控制系统和方法
Armghan et al. Nonlinear integral backstepping based control of a DC microgrid with renewable generation and energy storage systems
CN101640419B (zh) 用于紧密耦合的风力场的区域内主无功控制器
EP2114007B1 (en) Power-system with utility fault ride-through capability
AU2007362449B2 (en) Wind turbine generator system and operation control method therefor
Yoo et al. Dynamic inertia response support by energy storage system with renewable energy integration substation
Rodriguez-Amenedo et al. Operation and coordinated control of fixed and variable speed wind farms
CN101207284A (zh) 控制微电网的系统和方法
US20200063712A1 (en) Inertial response for grid stability
CN107171335A (zh) 一种基于本地无功调节的风电场电压协调控制方法
US20230223760A1 (en) Hybrid power plant fast frequency response
Gaidukov et al. Control algorithms and optimization method of the hydroelectric power plant’s microprocessing joint power control
ZHANG et al. A Robust Reserve Scheduling Method Considering Wind Turbine Generator’s De-loading Control
US20240039293A1 (en) Control system for dispatching optimized real and reactive power set points
Robyns et al. Supervision of renewable energy for its integration in the electrical system
US11870261B2 (en) Method for controlling voltage and reactive power for an electrical grid
US11870260B2 (en) System for controlling voltage and reactive power for an electrical grid
Kamal et al. DC Voltage Control for Power Sharing in MT-HVDC Connecting Offshore Wind Farm with Onshore Grid
Yoon et al. Development of BESS design plan for wind power system using short-term capacity factor
US20240097448A1 (en) Method for controlling voltage and reactive power for an electrical grid
Nasrollahi Study on the variable frequency transformer's operation and frequency range
Wang Energy management for islanded microgrid with energy storage systems
Chelladurai et al. Optimizing Wind Power Extraction Using ANFIS: Case Study with Ashegoda Wind Farm
Aziz Frequency regulation in wind integrated power system
CN116711176A (zh) 用于控制微网络电压的设备和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240108

Address after: Barcelona, Spain

Patentee after: Ge renewable energy Spain Ltd.

Address before: New York, United States

Patentee before: General Electric Co.

TR01 Transfer of patent right