CN110945737B - 风电场中能量产生误差的控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种校正由发电厂产生的电力的偏差的方法，该发电厂包括至少一个风力涡轮发电机以及可能的其他类型的电力生成单元。电力偏差(即与发电厂的电力参考的偏差)被确定为能量误差。本发明提出用于确定和补偿能量误差的解决方案。

Description

风电场中能量产生误差的控制
技术领域
本发明涉及对电力产生单元场的控制，尤其涉及包括风力涡轮发电机的场或包括风力涡轮发电机和其他能量产生单元的混合的场。
背景技术
诸如包括多个风力涡轮发电机的风力涡轮机场的发电厂或包括诸如风力涡轮发电机和太阳能面板的不同电力生成单元的发电厂被控制为根据电力参考输送期望量的电力。风力涡轮机场也被称为风电园区、风电场或风力发电厂。风力涡轮发电机也简称为涡轮机或风力涡轮机。中央发电厂控制器可以用于控制电力产生。
风速或入射太阳能的下降或增加可以导致受风速或太阳能的变化影响的电力生成单元所产生的电力的对应下降或增加。可以通过改变不受例如风速下降的影响的其他电力生成单元的电力设定点来补偿所产生的电力的偏差，使得整个发电厂的电力参考仍然令人满意。但是，由于参与发电厂的有功电力生成控制的组件的限制，电力控制中的不准确性是不可避免的。例如，由于带宽限制，用于补偿所产生的电力的偏差的控制信号可能被延迟，这可能导致能量产生中的能量误差。
因此，中央发电厂控制器和参与发电厂的有功电力控制的所有组件的固有限制导致控制的不准确性。由于控制的不准确性，电力参考和所产生的电力之间的电力误差是不可避免的。一段时间内的电力误差的总和可能导致能量误差，即所产生的能量相对于所期望的能量产生的偏差。
因此，需要改进对发电厂(诸如包括风力涡轮发电机的发电厂)的电力控制。特别地，需要提高电力产生或电能产生的准确性。
US2015035282公开了一种电生成单元的电力控制系统，其包括：所生成的瞬时电力的调节装置；用于确定指示所生成的瞬时电力的信号的装置；以及用于根据指示在某一时间间隔内所生成的瞬时电力的信号来确定所生成的平均电力信号的装置，并且进一步包括平均电力调节装置，其被配置为根据平均参考电力信号和所生成的平均电力信号之间的误差来修正所生成的瞬时电力的调节装置的运行参数。
发明内容
本发明的一个目的是提高对包括一个或多个风力涡轮发电机的发电厂的控制，特别是提高对这种发电厂的电力控制的准确性。
在本发明的第一方面中，提供了一种控制电力生成系统的电力生成的方法，所述电力生成系统包括多个电力生成单元，所述多个电力生成单元包括至少一个风力涡轮发电机，其中所述电力生成系统连接到电网，用于将电力从所述电力生成单元供应到所述电网，所述方法包括
-在第一时段期间，基于第一选择的电力生成单元的电力参考和由所述第一选择的电力生成单元在所述第一时段期间产生的电力来确定能量误差，
-基于所述能量误差确定第二选择的电力生成单元的修正的电力参考，
-在位于所述第一时段之后的第二时段期间，通过在所述第二选择的电力生成单元之间分配所述修正的电力参考来补偿所述能量误差。
有利地，在第一时段期间的能量误差的确定和在位于第一时段之后的第二时段期间的能量误差的补偿提供了一种补偿电力生成系统、即发电厂中的能量误差的可靠方法。能量误差的补偿为解决用于控制发电厂的电力生成的控制系统的控制不准确性提供了解决方案。借助于补偿，可以例如根据电网运营商的需求调节平均电力或能量产生。由于电力生成系统的电力控制的复杂性，用于确定能量误差的时段和用于补偿的时段的分离对于这种系统可以是有利的。使用可以不同于第一选择的第二选择的电力生成单元的能力使得能够使用最有益的电力生成单元来补偿能量误差。修正的电力参考可以以不同的方式(例如，以相等的份额)分配在为第二选择而选择的电力生成单元中。
根据一个实施例，所述第一时段具有预定的长度。有利地，使用预定的时间段来确定能量误差提供了简单的实施方式。此外，使用预定的时间段使得能够实现确定和补偿误差的简单补偿方案。例如，补偿方案可以是预定的，即第一时段和/或第二时段的开始时间和长度是预定的，或者可以预先计算/确定。
根据一个实施例，在第一时段结束之后的预定时间启动随后的第二时段。有利地，通过使用预定时间来启动第二时段，能量误差补偿方法可以被设置为具有预定的长度的第一和/或第二时段以及第一和/或第二时段的预定开始时间的预定补偿方案。
根据一个实施例，在交替的第一和第二时段期间交替地执行能量误差的确定和能量误差的补偿。因此，能量误差的确定和补偿可以被设置为用于确定和补偿能量误差的交替的单独时段。以这种方式，重复地确定和补偿可能的能量误差。
根据一个实施例，第二时段包括多个第二子时段。例如，第二时段的多个子时段可以被设置用于通过在多个子时段上使用不同的电力生成单元来补偿能量误差。作为另一个示例，可以将多个子时段用于补偿一部分(例如预定百分比)的能量误差，使得可以将第一子时段用于补偿一部分能量误差，将第二子时段用于补偿未在第一子时段期间被补偿的剩余部分的能量误差，依此类推。子时段的长度可以是预定的(可能是固定的)，或者可以取决于能量误差的大小来确定该长度。多个子时段的数量可以例如取决于能量误差的大小是固定的或可调整的。因此，根据一个实施例，第二子时段中的每一个具有预定的长度。
根据一个实施例，该方法还包括
-在所述第二时段期间，在补偿初始电力误差时并行地确定进一步的能量误差，
-基于所述进一步的能量误差确定第二选择的电力生成单元的修正的电力参考，以及
-在所述第二时段或位于所述第二时段之后的时段期间，通过在所述第二选择的电力生成单元之间分配所述修正的电力参考来补偿所述进一步的能量误差。
有利地，可以修正补偿能量误差的方法，使得也可以在补偿能量误差时并行地确定能量误差。误差的并行确定可以隐含能量误差的确定与补偿在相同或至少部分重叠的时间段内同时执行。
根据一个实施例，附加地取决于电力误差极限来确定修正的电力参考，该电力误差极限限制修正的电力参考的修正的大小。有利地，可以避免将修正的电力参考被设定得过高(例如将其设定到相对于电力生成单元的能力太高的水平)。如果修正的电力参考被设定得太高，则可能会导致进一步的电力产生的不准确性。
根据一个实施例，确定能量误差，使得其附加地包括在先前的第二时段期间未被补偿的剩余能量误差。有利地，未被补偿的能量误差可以包括在随后的新能量误差(例如，在随后的第一时段期间确定的能量误差)的确定中。
根据一个实施例，基于能量误差极限与针对先前的第一时段确定的能量误差之间的差来确定剩余能量误差。有利地，如果对能够被补偿的最大能量误差设定了最大值，则剩余能量误差可以在随后的时段(例如第二时段的子时段)中被补偿，或者剩余能量误差可以被包括在随后确定的能量误差中。
根据一个实施例，第一和第二选择的电力生成单元由相同的一个或多个电力生成单元组成。
根据一个实施例，第二选择的电力生成单元包括不被第一选择的电力生成单元包括的至少一个电力生成单元。有利地，第一和第二选择可以包括不同的电力生成单元，例如使得与引起误差的电力生成单元相比具有更好的误差补偿潜能的电力生成单元可以被用于补偿。
根据一个实施例，基于第一选择的电力生成单元的能量误差的一部分和不被第一选择包括的至少一个电力生成单元的附加能量误差来确定第二选择的电力生成单元的修正的电力参考。因此，补偿可以既包括来自第一选择的能量误差，也包括来自第二选择的不被第一选择包括的电力生成单元的能量误差。
根据一个实施例，该方法包括选择第二选择的电力生成单元，使得第二选择在不同时间段上包括不同电力生成单元。有利地，可以随着时间使用不同的电力生成单元，例如以分配由用于补偿能量误差的补偿作用引起的附加负载。
本发明的第二方面涉及一种用于控制电力生成系统的电力生成的中央控制器，所述电力生成系统包括多个电力生成单元，所述多个电力生成单元包括至少一个风力涡轮发电机，其中，所述电力生成系统连接到电网，用于将电力从所述电力生成单元供应到所述电网，其中中央控制器被设置为执行根据第一方面所述的方法。
本发明的第二方面涉及一种具有指令的计算机程序产品，所述指令在被执行时使计算设备或计算系统执行根据第一方面所述的方法。
通常，本发明的各个方面可以在本发明的范围内以任何可能的方式组合和结合。根据下文描述的实施例以及参考下文描述的实施例的阐述，本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将变得显而易见。
附图说明
将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中
图1示出了电力生成系统，其包括多个电力生成单元，所述多个电力生成单元包括一个或多个风力涡轮发电机。该系统还包括中央电力控制器，图2显示了与控制电力生成系统根据期望的电力参考生成电力有关的电力产生中的不准确性，
图3A显示了补偿由电力生成系统产生的电力的不准确性的方法，以及
图3B显示了补偿这种不准确性的替代方法。
具体实施方式
图1示出了电力生成系统100，其包括多个在此示出为风力涡轮发电机的电力生成单元101。通常，电力生成单元101可以由不同类型的电力生成单元(例如不同类型的可再生能源电力生成单元，诸如太阳能单元(例如光伏太阳能面板)和风力涡轮发电机)组成。不同类型的电力生成单元101还可以包括基于化石能源的电力产生单元(例如，柴油发动机)。根据一个实施例，电力生成系统100的电力生成单元101中的至少一个是风力涡轮发电机。
电力生成系统100可以由不同组或选择102、103、104的电力生成单元101组成。可以例如在运行期间选择电力生成单元101，以形成不同组或不同选择。例如，电力生成单元101可以被分组为第一和第二选择102、103的电力生成单元101。选择102、103可以由不同类型或相同类型的电力生成单元101组成，并且选择可以是随着时间而改变。显然，电力生成单元101可以被分组为一个、两个或更多个选择。
选择102-104可以包括相同类型的电力生成单元101或不同类型的电力生成单元101的混合(例如，风力涡轮发电机和太阳能单元的混合)。
第一选择102和第二选择103的电力生成单元可以是完全相同的，并且因此由相同的一个或多个电力生成单元101组成。替代地，第二选择103可以与第一选择不同。因此，第二选择103可以包括不被第一选择102包括的至少一个电力生成单元。
电力生成系统可与电网(未示出)连接，用于将电力从电力生成单元101供应到电网。与电网的连接可以通过所有或至少多个电力生成单元101连接到的公共耦接点进行。
电力生成系统100由中央控制器110控制，中央控制器110也称为发电厂控制器、厂控制器或园区控制器。中央控制器110被设置为例如根据电力参考Pref来控制电力生成单元101的电力生成，该电力参考Pref限定从电力生成系统100或从电力生成系统100的选择102-104供应给电网的期望电力。因此，电力参考Pref可以是电力生成单元101的特定选择102-104的电力参考Pref_selection1、Pref_selection2，或电力生成系统100的所有电力生成单元101的电力参考。
此外，中央控制器可以被设置为将电力生成单元101划分为选择或组102、103、104。电力生成单元的划分可以由中央控制器自动执行，或者可以由中央控制器110响应于外部请求而支持。
如下所述，诸如中央控制器110或其他处理单元的电力生成系统被设置为确定修正的电力参考P'ref，以用于补偿电力误差。从下面的描述中将更加清楚，修正的电力参考P'ref可以是与基于电力参考Pref控制的电力生成单元101相同的电力生成单元101的电力参考，或者修正的电力参考P'ref可以是包括除了基于电力参考Pref控制的电力生成单元101之外的其他电力生成单元101的选择的电力生成单元101的电力参考，或者是包括与基于电力参考Pref控制的电力生成单元101相同的电力生成单元101以及其他电力生成单元101的选择的电力生成单元101的电力参考。
例如，修正的电力参考P'ref可以是基于Pref_selection1控制的相同的第一选择102的电力参考P'ref_selection1；修正的电力参考P'ref可以是第二选择103的电力参考P'ref_selection2，而不同的第一选择102基于Pref_selection1被控制；修正的电力参考P'ref可以是第一选择102和第二选择103两者的电力参考P'ref_selection1+2，而第一选择102基于电力参考Pref_selection1被控制。
通常，电力生成系统100可以被配置为使得根据随着时间的需求或约束来调整或适配由电力参考Pref和修正的电力参考P'ref控制的选择的电力生成单元101。
风力涡轮发电机101可以包括塔架和具有至少一个转子叶片(例如三个叶片)的转子。转子连接到机舱，机舱安装在塔架的顶部并适于驱动位于机舱内部的发电机。转子在风的作用下可旋转。风引起的转子叶片的旋转能经由轴传递给发电机。因此，风力涡轮机能够借助于转子叶片将风的动能转换为机械能，并且随后借助于发电机转换为电力。发电机可以包括用于将发电机的交流电转换成直流电的电力转换器，以及用于将直流电转换成要注入电网的交流电的电力逆变器。
风力涡轮发电机的发电机能够被控制以对应于由中央控制器110提供的电力设定点(即有功电力设定点)来产生电力(即有功电力)。可以通过调整转子叶片103的桨距或通过控制电力转换器以调整电力产生来根据电力设定点调整电力输出。因此，电力设定点用于控制将由风力涡轮机提取的风力的量。通常，本发明的实施例涉及对有功电力的控制。为了方便起见，可以在不同的上下文中省略术语“有功”。
图2显示了控制电力生成系统100以根据期望的电力参考Pref生成电力的问题。Pmeas(实线)显示了电力生成系统产生的有功电力，即，供应到电网的有功电力。Pava显示了总的发电厂级可用动力，即，可用于由电力生成单元101生成电力的动力。因此，Pava可以包括不同电力源(例如风力和太阳能)的组合。Pref(虚线)是电力生成系统100的期望电力产生的电力参考。
在一个示例中，Pmeas显示了风力涡轮发电机101产生的有功电力，Pava显示了总的发电厂级可用风力，并且Pref显示了选择的风力涡轮发电机的电力参考。
在图2的示例中，电力生成系统100以缩减模式(curtailed mode)运行，即，其中电力参考Pref低于可用动力Pava的量。
在包括不同类型的电力生成单元101的混合的电力生成系统100中，可用动力Pava的量可以对应于可从不同来源(例如，从风或太阳光)获得的动力。替代地，可用动力Pava的量可以排他地定义包括不同类型的电力生成单元101的混合的电力生成系统100或仅包括风力涡轮发电机101的电力生成系统100中的可用风力。
基于每个单元101的预测的未来有功电力产生能力，计算电力生成单元101的电力设定点并将其分配给电力生成单元101。
在风力涡轮发电机的示例中，如果中央控制器的反应与风速变化一样快，并且与中央控制器110的电力控制的循环时间相比，所有与控制相关的信号的时间延迟都非常低，则中央控制器的电力控制将非常准确，并遵循电力参考Pref。在风力涡轮发电机具有显著的风速下降的情况下，中央控制器110可以为具有增加电力产生的能力的其他风力涡轮发电机或其他电力生成单元101生成更高的设定点。以这种方式，可以补偿电力损失，并且可以维持根据电力参考Pref的总电力产生。
由于整个发电厂的控制能力限制，例如中央控制器100的缓慢的反应时间、生成单元101的缓慢的反应时间、控制系统中通信信号的传播延迟以及其他问题，可能会生成控制的不准确性。
因此，中央控制器110的与控制有关的信号(例如，电力生成单元101的电力设定点的生成)被生成为具有明显的时间延迟。
因此，由于风速的波动，对来自发电厂100的电力的控制的不准确性是不可避免的。电力控制的不准确性可能会导致电力参考Pref与产生的有功电力Pmeas之间出现电力误差。电力误差可能导致从电力生成系统100产生的能量的能量误差。
在某种程度上，中央控制器110的能力已经达到极限，使得就控制器所使用的控制算法而言不能进一步提高准确性。本发明的实施例提出缓解由电力控制的这些不准确性所引起的并且导致能量误差的问题的解决方案。
如上所述的中央控制器110的不准确性的一个示例参照图2说明。图2示出了由电力损耗引起的不准确性。但是，这种不准确性也可能是由于电力产生过剩引起的。
电力生成系统处于缩减运行状态(Pref<Pava)。由于在时间t1附近突然的风力下降，因此由一个或多个风力涡轮发电机产生的电力降低，从而导致Pmeas下降。即使总的发电厂级可用风力Pava高于电力参考Pref，也会出现这种下降。中央控制器应该使用其他风力涡轮发电机或风力生成单元101来补偿这种电力产生下降。然而，由于不同的限制，与在时间t1附近导致电力产生下降的风速变化相比，中央控制器110不能足够快地做出反应。这种限制的示例包括：电力生成单元101未连续地、而是仅在特定时间从中央控制器110读取电力设定点；与中央控制器110和/或电力生成单元101的控制值或延迟的近似值有关的固有因素；以及电力生成系统100的其他限制。
电力产生的不准确性以及由此导致的生产过剩或生产不足可以由风波动以外的其他原因造成。如图2所示，由于控制系统固有的不准确性或其他影响，所产生的有功电力Pmeas在参考Pref附近波动。例如，在时间t2附近的生产过剩可能导致期望的能量生产与实际的能量生产之间的差。可以通过连续的生产不足来抵消时间t2附近的生产过剩。然而，不一定是这种情况，因此，在时间t2处的生产过剩可能会导致持续的电力产生误差。
当电力生成系统100在满负荷下运行时，即，其中电力参考Pref对应于第一和/或第二选择102、103的电力生成单元101的额定电力时，本发明的实施例也适用。额定电力可以低于可能低于可用动力Pava的量。
图3A显示了用于补偿由于电力生成系统100的有功电力产生的控制的不准确性而导致的能量误差的方法的实施例。在第一和第二时段301、302期间通过确定能量误差E1、E2以及通过补偿能量误差来执行该补偿。
在图3A和图3B中参考的能量误差E1、E2、E3、E4在各个实施例中通常称为能量误差E。
根据一个实施例，在第一时段301期间，基于第一选择102的电力生成单元的电力参考并且基于第一选择102的电力生成单元101在第一时段期间产生的电力来确定能量误差E1。
例如，可以通过在第一时段301期间针对每个样本时间i计算电力参考Pref_i的样本与产生的电力值Pmeas_i的样本之间的差的总和来确定能量误差E1，即将其计算为电力误差的样本的总和Perror_i＝Pref_i-Pmeas_i。
基于所确定的能量误差E1，确定第二选择103的电力生成单元101的修正的电力参考。如上所述，第一选择102和第二选择103的电力生成单元可以由相同的电力生成单元101组成，使得修正的电力参考P'ref实际上针对第一选择102被确定。替代地，第二选择103可以具有与第一选择共用的一些电力生成单元101，或者第二选择103可以不具有与第一个选择共用的电力生成单元101。
在位于第一时段301之后的随后的第二时段302期间，通过在第二选择的电力生成单元101之间分配修正的电力参考P'ref来补偿能量误差。
例如，可以将修正的电力参考P'ref确定为Pref+E1/Tcomp，即，确定为一个或多个选择102、103的电力生成单元101的原始电力参考Pref加上根据能量误差E1和其中能量误差E1应该被补偿的时间段Tcomp确定的平均补偿电力E1/Tcomp。时间Tcomp可以是整个第二时段302的时段、第二时段302的单个子时段Tcomp1、Tcomp2的时间、第二时段302的子时段Tcomp1、Tcomp2的总和或第二时段302内的其他补偿时间。
在另一个示例中，电力参考Pref是第一选择102的电力参考Pref_selection1，并且修正的电力参考P'ref是第二选择103的修正的电力参考P'ref_selection2。在这种情况下，修正的电力参考P'ref_selection2可以被确定为Pref_selection2+E'1/Tcomp。在这种情况下，能量误差E'1可以被确定为第一选择102和第二选择103的能量误差Eloop1、Eloop2的总和，即，确定为在第一时段301上每个选择的电力误差的样本的总和：Perror_selection1_i+Perror_selection2_i；其中Perror_selection1_i＝Pref_selection1_i–Pmeas_selection1_i并且Perror_selection2_i＝Pref_selection2_i–Pmeas_selection2_i。
通常，可以基于选择102-104的能量误差Eloop1、Eloop2中的一个或多个来确定能量误差E'1。例如，可以仅基于第一选择的Eloop1来确定修正的电力参考P'ref_selection2(例如如果与补偿第二选择的能量误差Eloop2不相关的话)。
可以通过将电力参考划分为由第二选择103包括的电力生成单元101中的每一个的电力设定点、即各个电力参考来分配修正的电力参考P'ref。
第一时段301可以具有预定的长度或持续时间Tcal。第一时段301的长度可以例如由电力生成系统100的运营商或者以其他方式(例如根据预定的查找表，该查找表具有可以根据各种条件、例如天气条件选择的时段长度的条目)被设定。在任何情况下，第一时段具有预定的长度，即在启动能量误差的计算时该时段的持续时间是固定的。
可以在第一时段301结束之后的预定时间Td1处开始随后的第二时段302。例如，可以在第一时段301结束之后立即启动随后的第二时段302，即使得Td1为零。与第一时段101的长度相似，延迟时间Td1是预定的，即在启动延迟时间Td1时，Td1的持续时间是固定的。
由于预定的延迟时间Td1，可以独立于诸如可用风能或其他天气条件的外部条件来启动随后的第二时段。
如图所示，第二时段302可以包括一个或多个第二子时段Tcomp1、Tcomp2。包含在第二时段内的一个或多个第二子时段Tcomp1、Tcomp2的数量可以例如取决于在先前的第一时段期间确定的能量误差E1的大小是固定的，或者可以是可变的。
根据一个实施例，第二时段302的长度、子时段Tcomp1,Tcomp2中的一个或第二时段302内的子时段的总和可以等于第一时段301的计算时段Tcal的长度。
子时段Tcomp1、Tcomp2的长度可以是固定的或预定的，即，使得每个子时段的终点被预先设定。类似地，第二时段302的长度可以是预定的，使得第二时段302的终点被预先设定。
可以将子时段Tcomp2与先前的子时段Tcomp1相比延迟预定的延迟时间Td2c，该预定的延迟时间Td2c可以具有零或非零值。
可以取决于电力误差极限来确定修正的电力参考P'ref，该电力误差极限限制电力参考Pref可以改变多少或者给定选择102-104的电力参考Pref_selection1、Pref_selection2可以改变多少。因此，可以根据电力误差极限来限制给定选择102-104的修正的电力参考的修正的最大大小(即相对于该选择的先前电力参考)。
例如，用于确定修正的电力参考P'ref的平均补偿电力E/Tcomp可以根据在先前的第一时段301期间确定的最大电力误差Perror_i(例如在先前的第一时段301期间确定的最大电力误差Perror_i的一部分(小于1))来限制。在另一个示例中，电力参考的修正的限制基于第二选择103的电力生成单元101的额定电力的一部分或其他电力限制来确定。因此，电力误差极限可以由所述最大电力误差Perror_i(例如第二选择103的额定电力的一部分)或其他合适的电力极限来体现。
对电力误差的修正的限制可以提高电力参考Pref的控制准确性。即，如果电力参考的修正量太大，则可能引入进一步的不准确性，从而使电力控制的整体准确性变差。
在第二时段302之后，可以在具有预定的长度的零或非零延迟时段Td3c之后启动新的第一时段301。因此，在交替的第一时段301和第二时段302期间交替地执行能量误差的确定和能量误差的补偿。
在图3A中表示为Cal E1的初始第一时段301可以是没有先前计算的能量误差E和这些误差的补偿的相关历史的初始第一时段。
在随后的第一时段301(即，位于初始第一时段Cal E1之后的第一时段Cal E2)期间，可以确定能量误差E，使得其附加地包括在先前的第二时段302期间未被补偿的剩余能量误差。
作为示例，可以基于能量误差极限与针对先前的第一时段确定的能量误差之间的差来确定剩余能量误差。因此，如果在第二时段期间设定可以补偿的最大能量误差的极限，并且先前确定的能量误差大于该极限，则可以将剩余能量误差加到在随后的第一时段301期间计算的能量误差中。
电力生成单元101的第一、第二和可能的其他选择102、103可以由中央控制器110的相应的第一、第二和可能的其他控制回路控制。如上所述，电力生成单元101的选择或组102、103中的每一个可以具有单独的电力参考，例如第一和第二选择102、103的Pref_selection1和Pref_selection2。如上所述，可以分别针对第一和第二选择102、103的电力生成单元101将能量误差计算为第一和第二选择的Eloop1和Eloop2。
能量误差(例如第一选择102的Eloop1)可以通过第一选择102或通过一个或多个选择102、103来补偿。在通过一个或多个其他选择103(或一个或多个其他选择103加上第一选择)来补偿第一选择102(或两个或更多个选择)的能量误差的情况下，可以将要补偿的能量误差确定为第一选择102和一个或多个其他选择103的能量误差的总和。例如，第一选择102的能量误差Eloop1可以通过第二选择103来补偿，在这种情况下，要通过第二选择103来补偿的能量误差被给出为Eloop1+Eloop2。
在第一选择102的能量误差E被分配在一个或多个选择102、103(可以包括或可以不包括第一选择)之间的情况下，可以根据预定份额分配能量误差E，例如，使得第一选择102被给与10％的份额(或0％的份额)，第二选择被给与70％的份额。剩余的份额可以通过其他选择来补偿，或者可能剩余份额不被补偿。
因此，可以基于第一选择102的电力生成单元的能量误差的一部分和不被第一选择包括的至少一个电力生成单元的附加能量误差(例如第二选择103的能量误差)确定第二选择103的电力生成单元101的修正的电力参考。
用于补偿能量误差E的选择的电力生成单元101可以随时间改变。例如，能量误差E由第二选择103补偿的份额随着时间(例如，对于不同的第二时段302或不同的第二子时段Tcomp1、Tcomp2)可以变化。类似地，哪个选择102、103或哪个电力生成单元应被用于补偿能量误差的决定可以随着时间变化。因此，中央控制器110可以被配置为使得控制回路可以适于在可变选择101-104的电力生成单元101中控制不同的电力生成单元101。
因此，包括在用于补偿能量误差E的第二选择103中的电力生成单元101可以随时间变化，即，使得第二选择103在不同的时间段内包括不同的电力生成单元101。这可以通过根据不同的条件(例如环境)或随时间变化的预定规则来选择第二选择的电力生成单元来实现。
例如，第二选择103对于不同的子时段Tcomp1-Tcomp2可以包括电力生成单元101的不同或部分重叠的选择。
例如，当电力生成系统100或电力生成单元101的选择在满负载下运行时，诸如风力涡轮发电机的各个电力生成单元101可以被允许产生高于额定电力的电力，但是仅在较短的时间段内，以避免寿命的显著降低。例如，由于在第一时段301期间能量产生不足，因此需要在第二时段302期间过量生产以补偿能量误差。不同的电力生成单元101(例如，风力涡轮发电机101的选择)可以形成与不同子时段Tcomp1-2相关联的例如不同的第二选择103的风力涡轮发电机。子时段Tcomp1-2的持续时间可以根据风力涡轮发电机或其他电力产生单元101被允许高于额定电力地生成电力的允许时间来设定。以这种方式，通过将能量误差E的补偿随着时间分配在不同的电力生成单元101中，即使当电力生成单元101以额定电力产生运行时，电力生成单元101也能够补偿产生不足形式的能量误差E，而不会引起电力生成单元的过载。
图3B显示了结合图3A描述的用于补偿不准确性的方法的修正的实施例。类似于图3A的示例，来自第一时段301的初始能量误差E1在位于第一时段301之后的第二时段302期间被补偿。除了在第二时段302期间补偿初始能量误差之外，在补偿初始电力E1误差时还并行地确定进一步的能量误差E2。因此，在第二时段302期间，例如在子时段Tcomp1期间，初始误差被补偿，同时在该第二时段期间生成的可能的能量误差E2被确定。如图所示，在随后的子时段Tcomp2期间，来自前一时段的能量误差E2被补偿，同时在该时段期间生成的可能的能量误差E3被确定。以这种方式，可以在位于第二时段302中的多个子时段期间确定和补偿能量误差。原则上，可以在第二时段302期间基本上无限地持续能量误差E的并行补偿和确定。替代地，可以在第二时段302内的有限数量的子时段Tcomp1-Tcomp3期间重复能量误差E的并行补偿和确定，并且在第二时段302之后可以跟随新的确定能量误差E1、而不执行能量误差的补偿的第一时段301。
第二时段302期间的能量误差E2-E4的确定、并行地补偿先前确定的能量误差可以通过将能量误差计算为电力误差的样本的总和Perror_i＝Pref'_i-Pmeas_i(其中Pref'_i表示针对第二时段302或其子时段Tcomp1确定的修正的电力参考P'ref)来执行。
因此，图3B的方法还包括基于进一步的能量误差E2-E4确定第二选择103的电力生成单元101的修正的电力参考P'ref。在第二时段302期间(例如在子时段Tcomp2期间)或在位于第二时段302之后的时段期间，通过在第二选择的电力生成单元之间分配修正的电力参考来补偿进一步的能量误差。
中央控制器110、其他计算设备或其组合可以被设置为确定能量误差E、修正的电力参考P'ref、修正的电力参考到各个或成组的电力生成单元101的分配、补偿时段Tcomp1,Tcomp2的数量、延迟时间Td1,Td2c,Td3c以及根据本文所述的各种实施例将要确定或计算的其他量。
诸如中央控制器110或其部件的本发明的实施例可以借助于电子硬件、软件、固件或这些的任何组合来实现。软件实现的实施例或其特征可以被设置为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行。软件被理解为计算机程序或计算机程序产品，其可以存储/分发在合适的计算机可读介质(例如与其他硬件一起提供或作为其一部分提供的光学存储介质或固态介质)上，但是也可以以其他形式分发(例如通过Internet或其他有线或无线电信系统分发)。因此，计算机可读介质可以是非暂时性介质。因此，计算机程序包括用于当计算机程序产品由计算机或分布式计算机系统运行/执行时执行根据本发明的实施例的步骤的软件代码部分。
尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但是不应以任何方式将其解释为限于所提出的示例。本发明的范围将根据所附的权利要求书来解释。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。另外，提及诸如“一”或“一个”等的引用不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中指示的元件的参考标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，在不同权利要求中提及的各个特征可以可能地被有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合不可能和有利的可能性。

Claims (16)

1.一种控制电力生成系统(100)的电力生成的方法，所述电力生成系统(100)包括多个电力生成单元(101)，所述多个电力生成单元(101)包括至少一个风力涡轮发电机，其中所述电力生成系统连接到电网，用于将电力从所述电力生成单元供应到所述电网，所述方法包括
-在第一时段(301，Tcal)期间，基于第一选择(102)的电力生成单元的电力参考(Pref)和由所述第一选择(102)的电力生成单元在所述第一时段期间产生的电力来确定能量误差(E1)，
-基于所述能量误差(E1)确定第二选择(103)的电力生成单元的修正的电力参考(P'ref)，以及
-在位于所述第一时段(301)之后的第二时段(302，Tcomp)期间，通过在所述第二选择的电力生成单元之间分配所述修正的电力参考(P'ref)来补偿所述能量误差(E1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时段(301)具有预定的长度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一时段结束之后的预定时间启动随后的所述第二时段(302)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在交替的第一时段和第二时段期间交替地执行所述能量误差(E1)的确定和所述能量误差(E1)的补偿。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二时段包括多个第二子时段。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二子时段中的每一个具有预定的长度(Tcomp1-Tcomp3)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
-在所述第二时段(302，Tcomp1)期间，在补偿来自所述第一时段的能量误差(E1)时并行地确定进一步的能量误差(E2-E4)，
-基于所述进一步的能量误差(E2-E4)确定第二选择(103)的电力生成单元的修正的电力参考(P'ref)，以及
-在所述第二时段(302)或位于所述第二时段之后的时段(Tcomp2，Tcomp3)期间，通过在所述第二选择的电力生成单元之间分配所述修正的电力参考来补偿所述进一步的能量误差(E2-E4)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，附加地取决于电力误差极限来确定所述修正的电力参考，所述电力误差极限限制所述修正的电力参考(P'ref)的修正的大小。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述能量误差(E1)，使得其附加地包括在先前的第二时段期间未被补偿的剩余能量误差。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于能量误差极限与针对先前的第一时段确定的能量误差(E1)之间的差来确定所述剩余能量误差。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一选择(102)和第二选择(103)的电力生成单元由相同的一个或多个电力生成单元组成。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二选择(103)的电力生成单元包括不被所述第一选择(102)的电力生成单元包括的至少一个电力生成单元。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，基于所述第一选择的电力生成单元的能量误差(E1)的一部分和不被所述第一选择包括的至少一个电力生成单元的附加能量误差，确定所述第二选择的电力生成单元的所述修正的电力参考(P'ref)。
14.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法包括选择所述第二选择(103)的电力生成单元，使得所述第二选择在不同的时间段(Tcomp1-Tcomp3)上包括不同的电力生成单元。
15.一种用于控制电力生成系统(100)的电力生成的中央控制器(110)，所述电力生成系统(100)包括多个电力生成单元(101)，所述多个电力生成单元(101)包括至少一个风力涡轮发电机，其中，所述电力生成系统连接到电网，用于将电力从所述电力生成单元供应到所述电网，其中中央控制器被设置为执行根据权利要求1所述的方法。
16.一种存储具有指令的计算机程序产品的介质，所述指令在被执行时使计算设备或计算系统执行根据权利要求1所述的方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018228645A1 (en) 2017-06-12 2018-12-20 Vestas Wind Systems A/S Control of energy production errors in a wind park
US11495970B2 (en) * 2017-09-19 2022-11-08 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Photovoltaic power generation system and photovoltaic power generation method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013167141A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Vestas Wind Systems A/S A power system and method for operating a wind power system with a dispatching algorithm
CN103726988A (zh) * 2012-10-12 2014-04-16 通用电气公司 用于风电场中风电力调度的系统和方法
EP2902624A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-05 General Electric Company Method for operating a wind farm and wind farm
CN104969436A (zh) * 2013-02-07 2015-10-07 维斯塔斯风力系统集团公司 用于提供电网辅助服务的发电厂和能量存储系统
EP3116087A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine connected to a utility grid via a hvdc power connection through a network bridge controller with power and voltage control
CN106786807A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 电子科技大学 一种基于模型预测控制的风电场有功功率控制方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2392226B1 (es) 2009-12-16 2013-10-10 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía.
US8600572B2 (en) * 2010-05-27 2013-12-03 International Business Machines Corporation Smarter-grid: method to forecast electric energy production and utilization subject to uncertain environmental variables
US8121738B2 (en) * 2010-08-26 2012-02-21 General Electric Company Method and apparatus for controlling wind turbine electric power generation
AU2010276467A1 (en) 2010-10-29 2012-05-17 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind-turbine-generator control system, wind farm, and wind-turbine-generator control method
EP2757250B1 (en) 2012-11-30 2016-04-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind farm output control device and output control method
EP2905864B1 (en) 2014-02-06 2020-11-04 GE Renewable Technologies Wind B.V. Methods of operating a set of wind turbines and systems
US9453497B2 (en) 2014-03-18 2016-09-27 General Electric Company Method for operating a wind farm
DE102015114704A1 (de) * 2015-09-03 2017-03-09 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung
US20180230969A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Leeward Asset Management, LLC Methods and systems for wind farm frequency control
WO2018228645A1 (en) 2017-06-12 2018-12-20 Vestas Wind Systems A/S Control of energy production errors in a wind park

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013167141A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Vestas Wind Systems A/S A power system and method for operating a wind power system with a dispatching algorithm
CN104271942A (zh) * 2012-05-11 2015-01-07 维斯塔斯风力系统集团公司 用于利用调度算法运行风力发电系统的电力系统和方法
CN103726988A (zh) * 2012-10-12 2014-04-16 通用电气公司 用于风电场中风电力调度的系统和方法
CN104969436A (zh) * 2013-02-07 2015-10-07 维斯塔斯风力系统集团公司 用于提供电网辅助服务的发电厂和能量存储系统
EP2902624A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-05 General Electric Company Method for operating a wind farm and wind farm
EP3116087A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine connected to a utility grid via a hvdc power connection through a network bridge controller with power and voltage control
CN106786807A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 电子科技大学 一种基于模型预测控制的风电场有功功率控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于状态识别的风电机组能量可利用率估算;杨建明等;《第四届中国风电后市场专题研讨会论文集》;第79-87页 *

Also Published As

Publication number Publication date
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US10903659B2 (en) 2021-01-26
CN110945737A (zh) 2020-03-31
WO2018228645A1 (en) 2018-12-20
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