CN112368901A - 带有电池存储系统的可再生能源发电厂的增强型多电压骤降穿越 - Google Patents

带有电池存储系统的可再生能源发电厂的增强型多电压骤降穿越 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于操作可再生能源发电厂的方法，该可再生能源发电厂包括多个可再生能源发电机、多个电力耗散系统和电池存储系统。该方法包括以下步骤：监测电力耗散系统的状态；在电压偏离之后执行升降式有功功率恢复操作；以及根据监测到的电力耗散系统的状态在升降式有功功率恢复操作期间控制电池存储系统吸收可再生能源发电机生成的电力。

Description

带有电池存储系统的可再生能源发电厂的增强型多电压骤降 穿越
技术领域
本公开涉及一种用于增强弱电网环境中的可再生能源发电厂、特别是风力发电厂的性能的控制方法。
背景技术
风力发电厂(WPP)以及其他可再生能源发电厂被期望符合它们所连接的电力网络或外部电网的特殊要求。这些要求中的一个是在多次或重复发生的电网故障(例如电压骤降)期间保持连接到电网，并通过提供持续的有功功率来支持将电压水平恢复到故障前的水平的要求。
在电压骤降期间，有功功率下降，因此在电网从故障中恢复后，必须将其升高回故障前的水平。在某些情况下，有可能在不对电网产生任何不利影响的情况下将有功功率相对快速地升高回故障前的水平。但是，在某些情况下，尤其是在存在弱电网互连的情况下(例如，在相关总线处的短路比低于3的连接中)，即使有功功率输出的相对较小的变化也可能导致不稳定性和不希望的电压振荡。因此，理想情况下，WPP应该能够以足够慢速和受控的方式将有功功率升高回故障前的水平，以避免引起不稳定性和电压振荡。
一种可能的解决方案是通过在风力涡轮发电机(WTG)上操作电力耗散系统或电阻系统(称为斩波器电路)来耗散WTG生成的电力，以控制有功功率的升高，直到有功功率返回故障前的水平为止。但是，如果WPP在短时间内经历多次电压骤降，则斩波器电路可能会过载。当斩波器电路中的一个或多个过载时，可能不再能够在保持所有WTG被连接的同时仍然达到期望的有功功率恢复升降速率。
本发明的目的是克服与现有可再生能源发电厂相关联的缺点，尤其是增加WPP在多次电网故障期间(特别是在弱电网情况下)执行慢速有功功率恢复的能力。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于操作可再生能源发电厂的方法，所述可再生能源发电厂包括：多个可再生能源发电机，其被配置为向外部电网供应电力；多个电力耗散系统，其可操作以耗散所述可再生能源发电机生成的电力；以及电池存储系统，其可操作以吸收所述可再生能源发电机生成的电力；所述方法包括以下步骤：监测所述电力耗散系统的状态；在电压偏离之后执行升降式(ramped)有功功率恢复操作；以及根据监测到的电力耗散系统的状态，在所述升降式有功功率恢复操作期间控制所述电池存储系统吸收所述可再生能源发电机生成的电力。
所述可再生能源发电机可以是风力涡轮发电机。然而，在某些情况下，所述可再生能源发电机中的一个或多个可以是不同类型的发电机(例如太阳能发电机)。
所述电力耗散系统可以是电阻系统(例如斩波器电路)，其可以被配置为将多余的能量耗散为热量。每个可再生能源发电机可以设置有其自己单独的电力耗散系统，该电力耗散系统可以设置在可再生能源发电机的电力转换器系统中。然而，在某些情况下，单个电力耗散系统可以被配置为耗散两个或更多个可再生能源发电机生成的电力。每个电力耗散系统可以包括一个或多个斩波器电阻，以及用于控制所述斩波器电阻的操作的一个或多个半导体开关。
所述电池存储系统可以例如经由可再生能源发电厂的本地电网连接到所述可再生能源发电机中的每一个，并且可以进行操作以吸收所述可再生能源发电机中的每一个生成的电力。
监测所述电力耗散系统的状态的步骤可以包括：接收与每个电力耗散系统的一个或多个参数有关的传感器数据，和/或查询预编程模型和/或查找表。
监测所述电力耗散系统的状态的步骤可以包括：例如基于每个电力耗散系统的热传感器数据，为每个电力耗散系统执行热量和/或能量映射操作。
监测所述电力耗散系统的状态的步骤可以包括：确定每个电力耗散系统的热容量，所述热容量即为每个电力耗散系统在随后的升降式有功功率恢复操作期间吸收能量或电力的容量。
监测所述电力耗散系统的状态的步骤可以包括：监测每个电力耗散系统在电压偏离之后参与升降式有功功率恢复操作的容量。
监测所述电力耗散系统的状态的步骤可以包括：监测所述电力耗散系统中的哪些电力耗散系统(以及因此所述可再生能源发电机中的哪些可再生能源发电机)当前可用于在电压偏离之后参与升降式有功功率恢复操作。
监测所述电力耗散系统的状态的步骤可以包括：确定当前可用于或不可用于在电压偏离之后参与升降式有功功率恢复操作的电力耗散系统的数量(以及因此可再生能源发电机的数量)。
监测所述电力耗散系统的状态的步骤可以以定时间隔(例如10秒的定时间隔)重复执行。
在升降式有功功率恢复操作期间控制所述电池存储系统的步骤可以包括：根据监测到的电力耗散系统的状态，确定将由所述电池存储系统吸收的能量或电力的参考水平；以及根据所确定的能量或电力的参考水平，操作所述电池存储系统吸收所述可再生能源发电机生成的电力。
在升降式有功功率恢复操作期间控制所述电池存储系统的步骤可以包括：根据当前可用于或不可用于参与升降式有功功率恢复操作的电力耗散系统的数量(以及因此可再生能源发电机的数量)，确定将由所述电池存储系统吸收的能量或电力的参考水平；以及根据所确定的能量或电力的参考水平，操作所述电池存储系统吸收所述可再生能源发电机生成的电力。
执行升降式有功功率恢复操作的步骤可以包括：根据每一个电力耗散系统的状态为该电力耗散系统应用升降速率。
执行升降式有功功率恢复操作的步骤可以包括：对于每个电力耗散系统，如果确定所述电力耗散系统可用于参与升降式有功功率恢复操作，则应用第一升降速率，如果确定所述电力耗散系统不可用于参与升降式有功功率恢复操作，则应用第二升降速率，所述第二升降速率比所述第一升降速率快。所述第一升降速率可以是用于慢速有功功率恢复的升降速率。所述第一升降速率可以是被应用于每个可用的电力耗散系统的单个恒定的升降速率，或者替代地，所述第一升降速率可以是为每个可用的电力耗散系统单独设置的可变升降速率和/或自适应升降速率。所述第二升降速率可以是显著快于第一升降速率的默认升降速率，其被应用以最小化在升降式有功功率恢复操作期间施加到电力耗散系统的热负荷。
所述方法还可以包括如下步骤：监测所述可再生能源发电厂、所述外部电网和/或所述可再生能源发电厂与所述外部电网之间的连接，以检测预定的电网条件。
所述预定的电网条件可以是弱电网条件。
可以根据所述外部电网的短路比来检测所述预定的电网条件。替代地或附加地，可以根据以下一项或多项来检测预定的电网条件：a)电力网络中不同点处的相角差；b)网络中一个或多个点处的电压水平变化；以及c)从外部保护系统收到命令信号。
可以仅在检测到预定的电网条件时才执行监测电力耗散系统的状态的步骤。
可以在确定预定的电网条件不再适用时停止监测电力耗散系统的状态的步骤。
该方法还可以包括以下步骤：当检测到预定的电网条件时，将电池存储系统切换到快速充电模式。
该方法还可以包括以下步骤：当确定预定的电网条件不在适用时，使电池存储系统返回正常操作模式。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制器，所述控制器被配置为根据本发明的第一方面控制可再生能源发电厂的操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序可从通信网络下载和/或存储在机器可读存储介质上，所述计算机程序包括用于实现根据本发明的第一方面的方法的程序代码指令。
在本申请的范围内，明确的意图是：在前面的段落、权利要求和/或以下描述和附图中阐述的各个方面、实施例、示例和替代方案(尤其是其各个特征)可以独立使用或组合使用。也就是说，可以以任何方式和/或组合来组合所有实施例和/或任何实施例的特征，除非这些特征不兼容。申请人保留更改任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以从属于任何其他权利要求和/或结合任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管没有初始地以那种方式要求被保护。
附图说明
现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的一个或多个实施例，其中：
图1示意性地图示了风力发电厂、其与主电网的连接及其控制系统；
图2示意性地图示了图1所示的风力发电厂的风力涡轮发电机的正视图；
图3示意性地图示了图2所示的风力涡轮发电机的电力生成和转换器系统的布置；
图4图示了根据本发明的一种可能的实施例的用于操作图1的风力发电厂的方法步骤；以及
图5示出了图示可以在电压偏离之后在升降式有功功率恢复操作期间实现的有功功率升降曲线的各种示例的曲线图。
具体实施方式
图1图示了风力发电厂(WPP)，该发电厂连接到作为更广泛的电力电网的一部分的主传输电网。图3图示了风力涡轮发电机(WTG)、或更简单地说是“风力涡轮机”的典型架构。如本领域技术人员将理解的那样，WPP包括至少一个WTG，并且也被称为风电厂或风电场。示出的示例仅是代表性的，并且本领域技术人员将理解，关于风力发电厂、用于其他可再生能源的发电厂、风力涡轮发电机和其他可再生能源的生成源，其他特定架构也是可能的。因此，本发明总体上还涉及可再生能源发电厂和可再生能源发电机，而不是专门针对如图所示的风力发电厂和发电机。另外，本领域技术人员将理解，还在下面描述的方法、系统和技术可适用于电力网络的许多不同配置。期望的是除了图1和图3中示出和描述的部件之外或作为其替代，可以结合其他已知的部件。这样的改变将在技术人员的能力范围内。
图1示出了结合有WPP 12的电力网络10。WPP 12包括通过本地电网连接在一起的多个WTG 14。多个WTG 14中的每一个将风能转换成电能，该电能作为有功电流从WTG 14传递到主传输网络或主电网16，以进行分配。
WTG 14中的每一个与相应的WTG控制器15相关联。在一些实施例中，一组WTG可以共享单个、半集中的WTG控制器，使得存在比WTG少的WTG控制器。如本领域技术人员将理解的那样，WTG控制器15可以被视为能够以本文规定的方式操作WTG 14的计算机系统，并且可以包括控制WTG的各个部件的多个模块或仅包括单个控制器。WTG控制器15的计算机系统可以根据经由通信网络下载的软件或从计算机可读存储介质编程到其上的软件进行操作。
在WPP 12的正常操作期间，WTG控制器15进行操作以实现从发电厂控制器(PPC)13接收到的有功和无功电流请求。在异常情况下，WTG控制器15进行操作以满足预定的网络要求，并且还起到保护WTG 14免受任何潜在有害状况的影响的作用。
图2中示出了典型的WTG 14，而图3中示出了具有相关联的控制器15的典型的WTG架构28。WTG 14包括转子18，转子18包括轮毂20，三个叶片22附接到轮毂20上。转子18由机舱24可旋转地支撑，该机舱24以通常的方式安装到塔架26的顶部。
机舱24容纳并支撑WTG 14的将参考图3进行描述的各种电力生成部件。众所周知，作用在叶片22上的风流使转子18旋转，转子18驱动容纳在机舱24中的电力生成设备。
图2所示的WTG 14是陆上WTG，尽管本发明同样可以应用于海上WTG。在此，WTG 14是具有三个叶片的水平轴风力涡轮机(HAWT)，这是常见类型的系统，尽管存在具有不同数量的叶片的其他类型也可以应用本发明。
图3图示了图2的WTG 14的系统架构28。在图2的WTG 14中，转子18借助于输入驱动轴32驱动变速器30。尽管变速器30在此被示出为齿轮箱的形式，但是还已知WTG具有不包括齿轮箱的直接驱动架构。变速器30具有输出轴34，该输出轴34驱动发电机36以生成三相电力。以这种方式，转子18通过变速器30驱动发电机36。
发电机36通过合适的三相电连接器(诸如电缆或总线)连接到电力转换器38。电力转换器38将发电机36的输出频率转换成适合于供应到主电网16的频率。电力转换器38的输出通过变压器40传输到电网16。电力转换器38的操作由WTG控制器15控制。
电力转换器38包括发电机侧(或“机器侧”)AC-DC转换器42和线路侧(或“电网侧”)DC-AC转换器44，它们通过DC链路46(在图3中用虚线框描绘)串联耦合。DC链路46包括平滑电容器48和电力耗散系统或电阻系统50(也称为斩波器电路)。平滑电容器48进行操作以使DC输出平滑，而斩波器电路50用作倾卸负载(dump load)，使得能够耗散多余的能量。斩波器电路50结合有开关电阻(该开关电阻包括通常被称为“斩波器电阻”的电阻52)和半导体开关54。通过操作开关54以将斩波器电阻52包括在电路50中，可以根据需要调节和限制来自WTG 14的有功功率输出。半导体开关器件通过以高频和特定占空比在“开”和“关”状态之间切换来实现对有功功率输出的调节，从而产生预期的输出。例如，使用50％的占空比将导致等于来自发电机侧转换器的输出功率的一半的输出有功功率被斩波器电阻52耗散。为此目的，合适的开关器件包括集成栅极双极晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。斩波器电阻(也称为“倾卸负载”)的操作对于本技术领域的技术人员来说是众所周知的，因此，为了清楚起见，此处将不包括对此类器件的进一步讨论。例如，斩波器电阻在Erich Hau于2006年出版的“Wind Turbines”一书中进行了详细讨论。具体地，第10.4章讨论了其操作。
然而，斩波器电阻52耗散大量的多余能量可能导致斩波器电阻52无法应对的温度升高，因此考虑斩波器电阻52的容量尤其重要。
返回图1，WPP 12设置有电池存储系统或BSS 17，其经由WPP 12的本地电网连接到WTG 14。BSS 17可操作以吸收WTG 14生成的有功功率，以及将电力供应到主电网16。BSS 17的操作可以通过PPC 13直接控制，或者替代地通过在WPP 12处提供的单独的控制系统控制。为简单起见，BSS 17由图1中的WPP 12处的单个位置处的单个框表示。但是，应当理解，BSS 17在某些情况下可以包括在多个分开的位置处的多个电池存储模块，并且可以设置在WPP 12内和/或WPP 12与主电网16之间的任何合适的位置处。
如上所述，WPP 12的每个WTG 14连接到链接WTG 14的本地电网。WPP 12又适当地经由馈电线58连接到收集器总线56。收集器总线56可以处于适合于相对短距离的电力传输的电压水平(例如在10kV至150kV的范围内，最通常地在110kV和150kV之间)。尽管为了简单起见，此处仅示出了单个WPP 12，但是收集器总线56还可以提供用于多个风力发电厂的公共耦合点(PCC)。
收集器总线56连接到中压总线60，中压总线60又连接到主升压变压器62。收集器总线56、中压总线60和主升压变压器62通过传输线64,66连接。主变压器62又通过另一条传输线70在互连点(PoI)68处连接到主电网16。PoI 68是WPP 12与主电网16之间的接口，并且包括PoI总线72，该PoI总线72的标称电压水平高于收集器总线和中压总线56、60的标称电压水平。
尽管可能需要收集器总线和中压总线56、60跨越多达约100km的距离，但是主电网16和PoI总线72可以是国际、国家或区域性电网(例如英国的国家电网)，因此可能需要跨越多达250公里左右或更远的距离。因此，为了更好的传输效率，主电网16和PoI总线72的电压水平可以比收集器总线和中压总线56、60的电压水平高得多。这样，主传输电网16可以包括以不同电压进行操作的多个变电站和附加总线，以及用于增加电压以改进电力的传递的附加变压器。图1所示的传输电网16包括至少一个变电站74和相关联的馈电总线76，该馈电总线76通过传输线78连接到PoI总线72。
诸如传输线和馈电线58、64、66、70、78之类的连接线均可以包括保护系统80，以保护各个部件在极端条件下或之后不受损坏。例如，设想在每条线路中至少包括适当的电路断路器模块或系统。
在下文中，除非另有说明，否则应假定对所连接的部件或部件之间的连接的提及包括如上所述的合适的馈电线或传输线。
发电厂控制器(PPC)13在测量点(PoM)82处连接到电力网络，并且还直接连接到WPP 12。PPC13的作用是充当WPP 12和电网16之间(更具体地说是WPP 12和电网操作员或传输系统操作员(TSO)84之间)的命令和控制接口。PPC13是用于执行如上所述的控制和命令的合适的计算机系统，因此结合有处理模块86、连接模块88、内存模块90和感测模块92。PPC13还可以从能量管理系统(未示出)接收关于电网16和/或本地总线、变电站和网络的信息。
PPC 13在PoM 82处连接到主变压器62和PoI总线72之间的传输线70，以允许监测和调节WPP 12的输出并正确地诠释功率需求。PPC 13还连接到中压总线60，以测量表示电网16和WPP 12的状态的各种参数，这些参数可以用来改进WPP 12的输出以最好地满足TSO84的要求或者一组特定于电网的要求中阐述的要求。
PPC 13被配备为测量各种参数，所述各种参数包括将由WPP 12在PoI68处供应给主电网的代表性功率输出。由于PoM 82不位于PoI 68处，所以所测量的参数仅是代表性的，因为PoM 82和PoI 68之间以及PoM 82和PPC 13之间的线路中的损耗可能会影响测量结果。可以进行适当的补偿以弥补损耗，从而确保测量结果是准确的。
PPC 13测量功率输出的参数，所述参数诸如是WPP 12与主电网16之间的无功和有功功率交换，以及主电网16的电压水平。PPC 13将测量的参数与特定的电网要求进行比较，并且以合适的方式将控制命令相应地传送到WPP 12的特定部件。WPP 12能够响应于从PPC13接收的命令而改变其功率或电压输出。应当注意，图1是示意图，因此未明确描绘控制命令的传递方式。然而，应当理解，可以提供合适的电缆以将PPC 13和WTG14或WTG控制器15互连以及和BSS 17互连。互连可以是直接或“点对点”连接，或者可以是以合适的协议(例如CAN总线或以太网)操作的局域网(LAN)的一部分。而且，应当理解，除了使用电缆之外，可以通过合适的无线网络(例如以WiFi TM或ZigBee TM标准(分别为IEEE802.11和802.15.4)操作的无线网络)来无线地传输控制命令。
如上所述，PPC 13根据特定于主电网16的一组电网要求来管理WPP12。特定情况需要不同的操作模式。特别地，PPC 13和WPP 12响应于电网故障的操作特别重要，并且需要仔细控制电压和功率输出以支撑电网16，并且使得能够有效且安全地恢复到正常操作水平。
如本领域技术人员将理解的那样，电网故障(也称为电压偏离或偏移)通常被定义为电网16或更广泛的电力网络的电压水平下降到可接受的正常操作边界之外的水平的时段。在电网故障期间，PPC 13以低压穿越(LVRT,low-voltage ride through)模式操作WPP12，以避免WPP 12从电网断开连接以及支撑电网16通过故障。在LVRT模式中，PPC 13和WPP12在故障期间通过供应无功功率以激励电压水平的升高来支撑电网16。WPP 12需要供应无功功率，直到电压水平返回到正常操作带内的水平为止。在许多情况下，该操作带在0.9单位(pu)电压和1.1pu电压的电压水平之间。
单位电压是电压相对于用作参考的基值的表达。使用单位系统允许跨变压器和其他部件(其可能会改变值的数量级)将值标准化。
通过以LVRT模式进行操作来在电网故障期间支撑电网的WPP 12通常还需要以与该LVRT模式下的电压水平成比例的水平供应有功功率。当在故障期间电压骤降时，WPP 12进行操作以相应地减小有功功率输出。这通常通过斩波器电路50来实现，斩波器电路50允许通过电阻52几乎立即将有功功率“倾卸”为热能。可以通过改变开关54的占空比来控制在斩波器电路50中耗散的有功功率的量。
因此，在电网故障期间，有功功率水平会下降到低于其故障前的操作水平的水平。一旦电压水平恢复到其正常操作边界(0.9pu电压至1.1pu电压)内，则WPP 12以及因此每个WTG 14需要通过根据需要增加或减少其有功和无功功率中的每一个的输出来将其有功功率和无功功率水平“恢复”到可操作水平。在下面详细讨论的实施例中，假设故障之后有功功率水平返回到的可操作水平是故障前的水平。应当理解，本文中描述的发明也可以在故障之后可操作的有功功率水平与故障前的水平不同的情况下实施。
通常，诸如图1中所示的主电网16的主电网在其设计限度内操作良好，因此当根据常规电压控制方法操作WPP 12时，在故障之后重新达到电网16的正常操作条件。如果电网16在其设计限度内操作，则使用电压控制方法的电网16的恢复是稳定的恢复，并且可以通过减小开关54的占空比使有功功率水平迅速返回到可操作水平。
但是，在电网16接近其设计限度或处于其设计限度进行操作的情况下，电网16具有低故障水平，并且存在“弱电网互连”或可能在故障之后发生“弱电网互连”。在这些情况下，PoI总线72处的电压和功率的供应是易变的，并且PoI总线72处的无功或有功功率的小的交换会导致电网电压的大波动。弱电网互连最常发生在位于偏远位置的设施中，这些地方提供的基础设施不足，从而导致很可能达到设计限度。
在故障之后存在弱电网互连的情况下，电网16的发电能力的变化以及由弱电网互连引入的易变性意味着必须仔细管理恢复。特别地，如果功率水平的变化速率太高，则有功功率和无功功率返回到可操作水平可能会在电网16的电压水平中产生潜在有害的振荡。
在故障之后电压水平恢复后，以通常与稳定电网互连一起使用的电压控制模式操作WPP 12将导致有功功率的阶跃变化或非常快速的升降，并且，由于存在弱电网互连，电网16的电压水平的大的振荡可能会触发WPP12中的故障保护系统。
因此，期望的是操作WPP 12以输出有功功率，使得从故障有功功率水平到故障后有功功率水平的升降比电压控制模式下的增加速率慢得多。然而，慢速地增加有功功率水平需要斩波器电路50耗散增加的能量，因此斩波器电阻52中的升温效应增加。在某些情况下，操作斩波器电路50以实现慢速有功功率恢复率可能会导致斩波器电路50中的一个或多个过载和过热，特别是如果在斩波器电路50有足够的时间冷却和恢复之前WPP 12需要穿越多个电压偏离的话。
因此，需要在实现慢速升降速率以在存在弱电网互连的情况下保持电网电压水平的稳定性的要求和斩波器电阻52实现有功功率水平的慢速升降的热容量之间进行折衷。
为了解决该问题，根据本发明的一种可能的实施例(如图4所示)，WPP 12和PPC 13被配置为控制BSS 17在电压偏离之后的升降式有功功率恢复操作期间吸收WTG 14生成的有功功率。
如图4所示，在初始步骤101中，PPC 13接收与WPP 12、主电网16以及WPP 12和主电网16之间的连接有关的信息，从中确定是否存在弱电网互连。例如，PPC 13可以被配置为确定与PoI 72相关联的短路比(SCR)，并且如果SCR小于阈值(例如，如图4所示的3)，则确定存在弱电网互连。
如果没有检测到弱电网互连，则该方法进行到步骤102，其中PPC 13和WPP 12以正常操作模式进行操作。然而，如果检测到弱电网互连，则在步骤103中，PPC 13将WTG 14切换到弱电网操作模式，并且还在步骤104中触发BSS以启用不同于其正常操作模式的快速充电操作模式。
当检测到弱电网互连并且WTG 14被切换到弱电网模式时，在步骤105中，触发每个WTG 14的控制器15以监测其相应的斩波器电路50的状态。特别地，每个WTG 14监测其斩波器电阻52的热容量，以及其斩波器电阻52吸收能量并参与升降式有功功率恢复操作的容量。斩波器电路50的监测可以根据与包括例如温度和/或温度分布的一个或多个参数有关的传感器数据来执行，并且可以包括对每个斩波器电阻52执行热量和/或能量映射操作。
然后，在步骤106中，基于此监测，每个WTG 14能够为其自身及其斩波器电路50分配状态，所述状态例如为“是，可用于参与慢速有功功率恢复”或“否，不可用于参与慢速有功功率恢复”。然后将每个WTG 14及其斩波器电路50的状态反馈给PPC 13，以使PPC 13能够保持记录哪些WTG 14及其斩波器电路50当前可用以及哪些WTG 14及其斩波器电路50当前不可用于参与慢速有功功率恢复。
监测每个WTG 14及其斩波器电路50的状态并向PPC 13提供每个WTG 14及其斩波器电路50的状态的指示的步骤可以例如以10秒的间隔重复执行，以提供每个WTG 14及其斩波器电路50参与慢速有功功率恢复的可用性的最新记录。
如果随后发生电压偏离，导致WPP 12需要从中恢复的电压骤降，则WTG控制器15被配置为根据其可用性状态操作斩波器电路50以使其参与慢速有功功率恢复操作。例如，可以将慢速有功功率恢复升降速率应用于当前已知可用于参与慢速有功功率恢复的WTG 14/斩波器电路50(步骤107)，以便控制有功功率增加的速率。相反，对于当前被列为不可用于参与慢速有功功率恢复的WTG 14/斩波器电路50，可以应用较快的升降速率(步骤108)，以避免使那些斩波器电路50过载。
慢速有功功率恢复升降速率可以是应用于每个可用的斩波器电路50的单个恒定的升降速率。替代地，慢速有功功率恢复升降速率可以是可变升降速率和/或可以是根据每个斩波器电路的热容量为每个可用的斩波器电路单独设置的自适应升降速率。类似地，应用于不可用的斩波器电路50的较快的升降速率可以是单个恒定的升降速率，或者替代地是可变的和/或自适应的升降速率。各种可能的有功功率升降曲线的示例在图5中的201至204处进行图示。
一些斩波器电路50以较快的升降速率进行操作导致斩波器电路50总体耗散较少的功率。然而，如上所述，PPC 13具有当前可用于参与慢速有功功率恢复的WTG 14/斩波器电路50的数量和当前不可用于参与慢速有功功率恢复的WTG 14/斩波器电路50的数量的可见性。基于当前可用或不可用的WTG 14/斩波器电路50的数量，PPC 13被配置为在步骤109中计算将由BSS 17吸收的电力和/或能量的参考水平，并在步骤110中将该参考水平传送到BSS 17。然后，根据从PPC 13传送的参考水平，BSS 17在步骤111中在其快速充电操作模式下进行操作以吸收能量。
以这种方式，即使一些WTG 14及其斩波器电路50无法参与慢速有功功率升降速率，WPP 12和PPC 13也能够维持WPP 12穿越多次电压骤降的能力，并且即使存在一些WTG14以较快的升降速率进行操作以避免其斩波器电路50过载的事实，WPP 12仍能够以期望的慢速升降速率升高有功功率。在某些情况下，可以设置将由BSS 17吸收的电力和/或能量的参考水平，以使得有功功率的总速率与所有WTG 14都以慢速有功功率恢复升降速率操作时所经历的速率相同。
如果发生进一步的电压偏离，则可以重复上述方法步骤以便控制有功功率恢复的速率，其中根据连续监测的斩波器电路50的状态更新用于慢速有功功率恢复的WTG 14/斩波器电路50的数量以及将由BSS 17吸收的电力和/或能量的参考水平。相反，如果没有进一步的电压偏离发生，并且PPC13随后确定弱电网互连不再存在，则WTG 14可以从弱电网模式返回到其正常操作模式(步骤102)，并且BSS 17可以从快速充电模式返回到其正常操作模式。在故障已经清除并且电网电压已经稳定之后，可以操作BSS 17以释放在上述故障恢复过程期间吸收的能量。
在上述实施例中，根据与PoI 72相关联的SCR来检测弱电网互连。例如，可以通过测量针对给定无功功率变化的电压水平变化以及建立无功功率变化与电压水平变化的比率，在中压总线60处实时确定SCR。然而，本领域技术人员将理解，还可以以各种其他方式确定弱电网互连。例如，PPC13可以替代地或附加地被配置为根据在网络10内的不同点处测量的相角差，根据网络10内一个或多个点处的电压水平的变化，和/或根据从外部保护系统接收到命令信号，来检测弱电网互连(并激活上述弱电网模式)。
上述示例涉及本发明的一种可能的实施例。然而，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对以上示例进行许多修改。

Claims (15)

1.一种用于操作可再生能源发电厂的方法，所述可再生能源发电厂包括：多个可再生能源发电机，其被配置为向外部电网供应电力；多个电力耗散系统，其可操作以耗散所述可再生能源发电机生成的电力；以及电池存储系统，其可操作以吸收所述可再生能源发电机生成的电力；所述方法包括以下步骤：
监测所述电力耗散系统的状态；
在电压偏离之后执行升降式有功功率恢复操作；以及
根据监测到的电力耗散系统的状态，在所述升降式有功功率恢复操作期间控制所述电池存储系统吸收所述可再生能源发电机生成的电力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，监测所述电力耗散系统的状态的步骤包括：对每个电力耗散系统执行热量和/或能量映射操作。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，监测所述电力耗散系统的状态的步骤包括：确定每个电力耗散系统的热容量。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，监测所述电力耗散系统的状态的步骤包括：监测所述电力耗散系统中的哪些电力耗散系统当前可用于在电压偏离之后参与升降式有功功率恢复操作。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，监测所述电力耗散系统的状态的步骤包括：确定当前可用于或不可用于在电压偏离之后参与升降式有功功率恢复操作的电力耗散系统的数量。
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，在所述升降式有功功率恢复操作期间控制所述电池存储系统的步骤包括：根据监测到的电力耗散系统的状态，确定将由所述电池存储系统吸收的能量或电力的参考水平；以及根据所确定的能量或电力的参考水平，操作所述电池存储系统吸收所述可再生能源发电机生成的电力。
7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，在所述升降式有功功率恢复操作期间控制所述电池存储系统的步骤包括：根据当前可用于或不可用于参与升降式有功功率恢复操作的电力耗散系统的数量，确定将由所述电池存储系统吸收的能量或电力的参考水平；以及根据所确定的能量或电力的参考水平，操作所述电池存储系统吸收所述可再生能源发电机生成的电力。
8.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，执行所述升降式有功功率恢复操作的步骤包括：根据每一个电力耗散系统的状态为该电力耗散系统应用升降速率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，执行所述升降式有功功率恢复操作的步骤包括：对于每个电力耗散系统，如果确定所述电力耗散系统可用于参与升降式有功功率恢复操作，则应用第一升降速率；如果确定所述电力耗散系统不可用于参与升降式有功功率恢复操作，则应用第二升降速率，所述第二升降速率比所述第一升降速率快。
10.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：监测所述可再生能源发电厂、所述外部电网和/或所述可再生能源发电厂与所述外部电网之间的连接，以检测预定的电网条件，所述预定的电网条件诸如是弱电网条件。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，根据所述外部电网的短路比来检测所述预定的电网条件。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其中，仅在检测到预定的电网条件时才执行监测电力耗散系统的状态的步骤。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：当检测到预定的电网条件时，将所述电池存储系统切换到快速充电模式。
14.根据本发明的另一方面，提供了一种控制器，所述控制器被配置为根据任一项前述权利要求所述的方法控制可再生能源发电厂的操作。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序，所述计算机程序可从通信网络下载和/或存储在机器可读存储介质上，所述计算机程序包括用于实现根据权利要求1-13中任一项所述的方法的程序代码指令。
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