CN111183560A - 用于操作风力发电设施的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于准备风力发电设施从第一操作模式过渡到第二操作模式的方法，该风力发电设施包括风力发电站，该风力发电站包括多个风力涡轮发电机，该方法包括以下步骤：指定与第二操作模式有关、将由风力发电设施应用的操作参数集，响应于提供的过渡触发信号，该指定的操作参数集对于风力发电设施可用，并提供过渡触发信号，并且响应于此，在风力发电设施中应用指定的操作参数集，其中，响应于提供的过渡触发信号，在风力涡轮发电机中的每一个中应用指定的操作参数集的子集。第一操作模式可涉及常态操作模式，而第二操作模式可涉及孤岛操作模式。本发明还涉及一种风力发电设施，其包括适配为执行上述方法的风力发电设施控制器。

Description

用于操作风力发电设施的方法
技术领域
本发明涉及一种用于准备风力发电设施从第一操作模式过渡到第二操作模式的方法。例如，本发明可涉及一种用于准备风力发电设施从常态操作模式过渡到孤岛操作模式或相反过渡的方法。
背景技术
已经知道的是，风力发电设施从一操作模式到另一操作模式可能是一个相当耗时的过程。
WO 2017/004125 A1教导了一种功率系统，其具有在公共耦合点(PCC)处耦合在一起的多个功率转换器。功率转换器耦合到负载，并提供组合的功率转换器输出到负载。开关以串联耦合在PCC和外部电网之间。当开关闭合时，功率系统在并网(grid-tied)配置中，并且当开关打开时，功率系统在微型网配置中。耦合到功率转换器的控制系统响应于从监视外部电网的一个或多个传感器接收的信号，使开关能够打开和闭合，当开关闭合时，使功率转换器能够在电流控制模式中操作，并将功率转换器从并网模式过渡到微型网模式，并同步各功率转换器，使得各转换器分担负载。
WO 2017/004125 A1中提出的装置相当慢，这事因为在开始从并网模式过渡到微型网模式之前，没有预先限定所述多个转换器的作用。
可以看到，本发明的实施方式的目的是提供一种用于确保在风力发电设施的第一操作模式与第二操作模式之间平稳且快速过渡的方法。
发明内容
上述目的的实现通过，在第一方面中，提供一种用于准备风力发电设施从第一操作模式过渡到第二操作模式的方法，该风力发电设施包括风力发电站，该风力发电站包括多个风力涡轮发电机，该方法包括以下步骤：
1)指定与第二操作模式有关、将由风力发电设施应用的操作参数集，响应于提供的过渡触发信号，所述指定的操作参数集对于风力发电设施可用，以及
2)提供过渡触发信号，并且响应于此，在风力发电设施中应用指定的操作参数集，
其中，响应于提供的过渡触发信号，在风力涡轮发电机中的每一个中应用指定的操作参数集的子集。
因此，本发明提出一种以平稳、安全且快速的方式使风力发电设施从第一操作模式到第二操作模式的方法。
平稳、安全且快速的过渡是有利的，并且可以通过预先通知风力发电设施的单元在第二操作模式期间其作用实现。通过预先通知风力发电设施的单元其作用，由于仅需要过渡触发信号，过渡到第二操作模式变快。根据本发明，从第一操作模式过渡到第二操作模式可遵循在接收到过渡触发信号之前已经制定的预先确定的计划。风力发电设施的单元可以是风力涡轮发电机、能量储存装置、能量耗用装置、同步发电机和静止同步补偿器(STATCOMs)等。
在本发明的实施方式中，第一操作模式可涉及风力发电设施的常态操作模式，并且第二操作模式可涉及风力发电设施的孤岛操作模式。
在本发明的另一实施方式中，第一操作模式可涉及风力发电设施的孤岛操作模式，并且第二操作模式可涉及风力发电设施的常态操作模式。
术语风力发电设施应作广义阐释，因此其可包括风力发电站(WPP)，该风力发电站包括多个风力涡轮发电机(WTG)。
对于WPP中的所有WTG，指定的操作参数集的子集可以相同。可替代地，指定的操作参数集的子集可以根据具体的需求，针对WPP的各WTG中的每一个定制。这样的需求可涉及WPP内的各WTG的定位。
一般地，指定的操作参数集的子集可与操作模式相关，诸如频率控制模式、电压控制模式、有功功率控制模式、无功功率控制模式、频率设定点、电压设定点、斜升率等。
在孤岛操作模式中，可以连接风力发电设施，从而供应功率到消费者，诸如在风力发电设施附近的本地消费者。附加地或与其组合，风力发电设施可连接到其他发电单元，诸如其他风力发电设施、太阳能单元和/或热产生单元。
风力发电设施可以进一步包括一个或多个辅助功率模块，诸如功率耗用模块、功率储存模块、同步发电机和/或静止同步补偿器(STATCOMS)。响应于提供的过渡触发信号，在辅助功率模块中的每一个中应用指定的操作参数集的子集。
在本发明的实施方式中，指定的操作参数集可以与频率控制操作模式相关联，诸如恒定有功功率操作模式、垂降操作模式和/或频率主操作模式。在本发明的另一实施方式中，指定的操作参数集可以与电压控制操作模式相关联，诸如恒定无功功率操作模式、电压垂降操作模式和/或积分电压控制操作模式。在本发明的又一实施方式中，指定的操作参数集可包括一个或多个操作设定点，诸如有功功率设定点、无功功率设定点、电压设定点和/或频率设定点。
指定的操作参数集可以进一步包括一个或多个斜升率，所述斜升率适配为确保从第一操作模式到第二操作模式的平稳过渡。所述一个或多个斜升率可防止瞬变(诸如电流瞬变)发生。
过渡触发信号原则上可以由各种人提供或指定。过渡触发信号因此可以由相关电网的操作员提供。提供触发信号的原因可以是多样的，诸如电网频率的突然变化和/或保护措施，诸如来自保护继电器的反馈信号。
在第二方面中，本发明涉及一种风力涡轮设施，其包括风力发电站，该风力发电站包括多个风力涡轮发电机，该风力发电设施还包括风力发电设施控制器，其适配为响应于接收过渡触发信号，将指定的操作参数集应用到风力发电设施，其中，响应于提供的过渡触发信号，在风力涡轮发电机中的每一个中应用指定的操作参数集的子集，该过渡触发信号触发风力发电设施从第一操作模式过渡到第二操作模式。
类似于第一方面，第一操作模式可涉及风力发电设施的常态操作模式，并且第二操作模式可涉及风力发电设施的孤岛操作模式。
类似于第一方面，术语风力发电设施应该被广义地阐释，因此它可以包括WPP，该WPP包括多个WTG。
对于WPP中的所有WTG，指定的操作参数集的子集可以相同。可替代地，指定的操作参数集的子集可以根据具体的需求，针对WPP的各WTG中的每一个定制。这样的需求可涉及WPP内的各WTG的定位。
类似地，指定的操作参数集的子集可能与操作模式相关，诸如频率控制模式、电压控制模式、有功功率控制模式、无功功率控制模式、频率设定点、电压设定点、斜升率等。
除了多个WTG，风力发电设施还可包括一个或多个辅助功率模块，诸如功率耗用模块、功率储存模块、同步发电机和/或静止同步补偿器(STATCOMS)。响应于提供的过渡触发信号，在辅助功率模块中的每一个中应用指定的操作参数集的子集。
过渡触发信号原则上可以由各种人提供或指定。过渡触发信号因此可以由相关电网的操作员提供。
附图说明
本发明现在将参考附图更详细地描述，其中，
图1示出了根据本发明的方法的流程图，以及
图2示出了指定的操作参数集的示例。
尽管本发明容易于进行各种修改和替代形式，具体实施方式已经通过示例的方式在附图中示出，并且在此将对其进行详细描述。然而，应当理解，本发明并不旨在限制公开的特定形式。而是，本发明将覆盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。
具体实施方式
以最广的方面，本发明涉及一种用于确保在风力发电设施的第一操作模式和第二操作模式之间平稳、安全且快速过渡的方法。风力发电设施可涉及具有多个WTG的WPP。本发明的方法特别适合将WPP从常态操作模式带到孤岛操作模式。
本发明的方法提供WPP的各WTG被预先通知其在第二操作模式期间的作用。通过预先通知，所述各WTG过渡到第二操作模式变快，因为仅要将过渡触发信号释放到WPP的所述各WTG。
根据本发明，从第一操作模式过渡到第二操作模式将遵循预先确定的计划，该预先确定的计划在释放过渡触发信号之前已经制定。该预先确定的计划还涉及可选的辅助装置(诸如能量储存装置、能量耗用装置、同步发电机、静止同步补偿器(STATCOMs)等)的作用。
图1示出了示出本发明方法的流程图。最初决定在第一操作模式和第二操作模式之间的过渡应该发生。该决定可以在第一操作模式期间由例如风力发电设施连接到的功率分配网的操作员做出。
当决定已经做出，在过渡之后将被风力发电设施应用的操作参数集被建立。如先前提出的，本发明的方法的主要用途与风力发电设施在常态操作模式和孤岛操作模式之间的过渡有关。因此，预先限定的操作参数集限定孤岛操作模式期间风力发电设施的作用。
因此，根据本发明的方法，由所述操作参数集预先限定风力发电设施的作用，在孤岛操作模式期间，响应于过渡触发信号的释放，该操作参数集被释放并且随后被应用在风力发电设施中，参阅图1。
如先前提出的，术语风力发电设施应作广义阐释，因此可涵盖包括多个WTG的WPP。在该情形中，在各WTG中的每一个中应用指定的操作参数集的子集，以限定每个WTG在孤岛操作模式期间的作用。
对于WPP内的所有WTG，指定的操作参数集的子集可以相同。可替代地，子集可以根据具体的需求(这可以涉及WPP内的各WTG的定位)，针对各WTG中的每一个定制。
除多个WTG之外，风力发电设施还可包括一个或多个辅助功率模块，诸如功率耗用模块、功率储存模块、同步发电机和/或静止同步补偿器(STATCOMS)。一旦过渡触发信号释放，在各辅助功率模块中的每一个中应用指定的操作参数集的子集。
如图2中所示，指定的操作参数集，或其子集，可包括各种参数，根据所述参数，在第二操作模式期间风力发电设施将被操作。
在本发明的实施方式中，指定的操作参数集，或其子集，限定在第二操作模式期间，风力发电设施应该以频率控制模式操作。频率操作模式可以经由恒定有功功率操作模式、垂降操作模式和/或频率主操作模式建立。如先前提到的，WPP的各WTG可以根据相同的操作模式操作，诸如例如恒定有功功率模式，或它们可以根据不同的操作模式操作。
在本发明的另一实施方式中，指定的操作参数集，或其子集，限定在第二操作模式期间，风力发电设施应该以电压控制模式操作。电压控制操作模式可以经由恒定无功功率操作模式、电压垂降操作模式和/或积分电压控制操作模式建立。如先前提到的，WPP的各WTG可以根据相同的操作模式操作，诸如例如恒定无功功率模式，或它们可以根据不同的操作模式操作。
频率控制模式和电压控制模式两者都旨在支持与电网有关的参数，即电网频率或电网电压。因此，频率控制模式及电压控制模式两者都在发电站水平执行。
在本发明的又一实施方式中，指定的操作参数集，或其子集，限定一个或多个操作设定点，诸如有功功率设定点、无功功率设定点、电压设定点和/或频率设定点。根据这些操作设定点中的一个或多个的控制方案，是在WPP的多个WTG上执行的本地控制方案。类似地，WPP的各WTG可以根据相同的操作设定点，或根据不同的设定点操作。因此，一些WTG可以根据例如有功功率设定点操作，而其他WTG可以根据其他操作设定点操作。
指定的操作参数集，或其子集，还可以限定一个或多个斜升率，其适配为确保从第一操作模式到第二操作模式的平稳过渡。因此，所述一个或多个斜升率防止在过渡期间发生瞬变，诸如电流瞬变。

Claims (13)

1.一种用于准备风力发电设施从第一操作模式过渡到第二操作模式的的方法，所述风力发电设施包括风力发电站，所述风力发电站包括多个风力涡轮发电机，所述方法包括以下步骤：
1)指定与第二操作模式有关、将由风力发电设施应用的操作参数集，响应于提供的过渡触发信号，所述指定的操作参数集对于风力发电设施可用，以及
2)提供过渡触发信号，并且响应于此，在风力发电设施中应用指定的操作参数集，
其中，响应于提供的过渡触发信号，在风力涡轮发电机中的每一个中应用指定的操作参数集的子集。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一操作模式涉及风力发电设施的常态操作模式，并且其中，第二操作模式涉及风力发电设施的孤岛操作模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，第一操作模式涉及风力发电设施的孤岛操作模式，并且其中，第二操作模式涉及风力发电设施的常态操作模式。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，风力发电设施还包括一个或多个辅助功率模块，诸如功率耗用模块、功率储存模块、同步发电机和/或静止同步补偿器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，响应于提供的过渡触发信号，在辅助功率模块中的每一个中应用指定的操作参数集的子集。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，指定的操作参数集与频率控制操作模式相关联，诸如恒定有功功率操作模式、垂降操作模式和/或频率主操作模式。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，指定的操作参数集与电压控制操作模式相关联，诸如恒定无功功率操作模式、电压垂降操作模式和/或积分电压控制操作模式。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，指定的操作参数集包括一个或多个操作设定点，诸如有功功率设定点、无功功率设定点、电压设定点和/或频率设定点。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，指定的操作参数集包括一个或多个斜升率，所述一个或多个斜升率适配为确保从第一操作模式到第二操作模式的平稳过渡。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，过渡触发信号由相关的电网的操作员提供。
11.一种风力涡轮设施，包括风力发电站，所述风力发电站包括多个风力涡轮发电机，风力发电设施还包括风力发电设施控制器，其适配为响应于接收过渡触发信号，将指定的操作参数集应用到风力发电设施，其中，响应于提供的过渡触发信号，在风力涡轮发电机中的每一个中应用指定的操作参数集的子集，过渡触发信号触发风力发电设施从第一操作模式到第二操作模式的过渡。
12.根据权利要求11所述的风力发电设施，其中，第一操作模式涉及风力发电设施的常态操作模式，并且其中，第二操作模式涉及风力发电设施的孤岛操作模式。
13.根据权利要求11所述的风力发电设施，其中，第一操作模式涉及风力发电设施的孤岛操作模式，并且其中，第二操作模式涉及风力发电设施的常态操作模式。
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