CN116209828A - 风力发电站的有功功率提升 - Google Patents

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Abstract

本发明的多个方面涉及一种用于控制一个或多个风力涡轮发电机(14)的方法(100)。该方法(100)包括：接收(102)触发信号，以及响应于接收到触发信号，在预定时间段期间实施(104)有功功率提升模式。有功功率提升模式包括：无视(106)进一步的触发信号；以及为一个或多个风力涡轮发电机(14)中的每一个产生(108)一个或多个有功功率上限，其中，至少在预定时间段的第一部分期间，一个或多个有功功率上限被固定(110)在有功功率提升水平，该有功功率提升水平大于该一个或多个风力涡轮发电机(14)的名义有功功率水平。

Description

风力发电站的有功功率提升
技术领域
本公开涉及一种用于控制一个或多个风力涡轮发电机的方法，以及实施该方法的发电站控制器。
背景技术
风力涡轮发电机通常被限制在最大有功功率输出。最大有功功率输出通常是风力涡轮发电机的“额定功率”，这是发电机在相对较宽的风速范围内且在发电机没有过度的机械负荷的情况下能够产生的名义值。
在一些情况下，将发电机的有功功率输出增加到超过其额定功率是有用的。这可以通过持续提升有功功率输出来完成。可持续的提升包含将最大有功功率增加到超过发电机的原始额定功率，但在发电机的整体发电容量内。这种类型的增加与所谓的风力涡轮发电机的“超提升”(over-boost)不同，在超提升中，发电机的转子的动能被利用和释放，以用于快速突发的有功功率输出，然后是一段时间的恢复。作为替代，这种可持续的提升是不需要恢复就可实现的。
虽然可持续的提升本身是有用的，但目前的实施方式限制了它在具体能源市场中的使用，可能会导致发电机的不期望的机械负荷，并可能导致在风力发电站中的发电不平衡。
本发明的目的是解决与现有技术相关的一个或多个缺点。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制一个或多个风力涡轮发电机的方法。该方法包括：接收指示满足触发标准的触发信号，并在响应于接收到该触发信号而开始的预定时间段期间实施有功功率提升模式。该有功功率提升模式包括：无视进一步的触发信号；以及为一个或多个风力涡轮发电机中的每一个产生一个或多个有功功率上限。至少在预定时间段的第一部分期间，一个或多个有功功率上限被固定在有功功率提升水平，该有功功率提升水平大于一个或多个风力涡轮发电机的名义有功功率水平。
有功功率提升水平包括风力涡轮发电机在其物理能力内和不需要恢复的情况下可实现的水平。有功功率提升水平可被认为是高于额定有功功率水平的可持续的提升水平。有功功率提升水平可包括介于额定功率水平和在阈值风速以上可实现的最大功率水平之间的有功功率水平。
名义有功功率水平可被认为是原始或额定的名义功率--涡轮机在正常运行状态期间运行时的有功功率水平。这通常是发电机安装时的额定功率。提升水平可被认为是升额的或新的名义功率，使得它是对有功功率上限的提升，而不是像在被称为“超提升”的情况中那样产生超过现有最大值的超额有功功率。
一个或多个有功功率上限可基于多个因素来确定。在一些示例中，发电机的有功功率上限可以基于该发电机或所有发电机的预定水平。在其他示例中，可基于在发电机寿命期间的预期磨损和其他因素(包括风速、发电机可输出的最大功率和其他因素)为单独的发电机产生有功功率上限。在一些实施例中，可为每个发电机确定单个功率上限，而在其他实施例中，可为每个发电机以及每个限值和/或基于状态选择的限值所使用的不同的时间段确定多个功率上限。
通过有功功率提升模式及其对触发标准的使用，增加的有功功率水平的提供可以是响应性的，并能够对要求做出快速反应。同时，固定的提升水平确保了触发标准的变化不会导致提升模式的波动性开/关循环，这种波动性开/关循环可能使风力涡轮发电机遭受严重的机械负荷。至少在时间段的第一部分内固定有功功率水平也使发电机以及(当应用于多个发电机时)更广的发电站能够在延长的时间段内参与辅助服务市场。例如，可以参与在确定时间段内需要功率的特定提升的市场。
一个或多个有功功率上限可在第一部分期间通过以下步骤被固定：激活第一计时器并持续预定时间段的第一部分；将有功功率上限设定为有功功率提升水平；以及在第一计时器处于激活状态时防止改变有功功率上限。
预定时间段可包括与第一部分连续的第二部分。在第二部分期间，一个或多个有功功率上限可被固定在一个或多个风力涡轮发电机的名义有功功率水平。
一个或多个有功功率上限可在第二部分期间通过以下步骤被固定：激活第二计时器并持续预定时间段的第二部分；将有功功率上限设定为名义有功功率水平；以及在第二计时器处于激活状态时防止改变有功功率上限。
第二部分和与之相伴的固定的有功功率限值的设置通过包含了一段“下降时间”(down time)而进一步改善了该方法的特性，在这段下降时间里，风力涡轮发电机的上限处于其通常的水平。这使风力涡轮发电机在重新触发前的一段时间内达到了名义水平，从而能够更好地控制发电机的行为。
第二部分及其相关的限值还有助于遵守运营商设定的规则，使得提升时间的量保持在阈值量以下。例如，第一部分和第二部分以及有功功率限值可被设定为使得在整个时间段内第一部分的累积时间低于或等于阈值。第二部分可被设定为使它们占用剩余的时间。这样一来，提升能力被保留，并被均匀地分布在该时间段内。
第一部分的长度可大于第二部分的长度。
预定时间段可包括第一部分和第二部分。
该方法可包括，在预定时间段结束时：检查触发标准；如果仍然满足触发标准，则重新进入有功功率提升模式；或者如果不满足触发标准，则将一个或多个风力涡轮发电机的有功功率上限设定为一个或多个风力涡轮发电机的名义有功功率水平并等待新的触发信号。
触发标准可基于测量到的电网频率和电价中的一者或多者。
另外和/或替代性地，触发标准可基于测量到的风速水平。触发标准可包括测量到的风速超过风速阈值。风速阈值可包括这样的风速水平，即在该风速水平，一个或多个风力涡轮发电机能够产生有功功率提升水平的有功功率。
触发标准可包括发电机的期望的有功功率水平超过发电机在名义额定功率下能够供应的有功功率输出。有功功率输出可基于每个发电机的测量到的风速。
有功功率提升水平可包括在不消耗在发电机传动系统中存储的动能的情况下风力涡轮发电机能够供应的有功功率水平。
在有功功率提升模式期间，在有功功率限值之间的过渡期间可应用斜坡率。换句话说，随着时间段的第一部分开始，有功功率提升水平分阶段实现。在第一部分之后，从提升水平过渡到原始名义水平也是分阶段实现的。分阶段过渡降低了风力涡轮发电机的有功功率生产中的过冲(overshoot)，从而确保机械负荷保持在安全水平。
根据本发明的另一方面，提供了一种发电站控制器，该发电站控制器包括被配置为执行上述方法的限值产生单元。
该限值产生单元可包括第一计时器和第二计时器。
发电站控制器可包括分配器。限值产生单元可被配置为将产生的有功功率限值发送到分配器。分配器可被配置为：接收包括多个风力涡轮机的发电站的有功功率参考；确定风力涡轮发电机的有功功率设定点；将产生的有功功率限值应用于每个发电机的有功功率设定点以实现受限制的有功功率设定点；以及将每个受限制的有功功率设定点分配到其相应的风力涡轮发电机以用于控制风力涡轮发电机的有功功率输出。
可以提供一种发电站控制器，其包括限值产生单元，该限值产生单元被配置为为多个风力涡轮发电机中的每一个产生有功功率上限，该有功功率上限用于限制多个风力涡轮发电机的设定点，并且该限值产生单元包括能够响应于触发信号而激活的一个或多个计时器，其中当计时器处于激活状态时，该限值产生单元在计时器的持续时间内以特定于该计时器的预定值产生有功功率上限。
上述发电站控制器可与上文或下文所述的任何特征相结合。
在本申请的范围内，明确地表示了在前述各段、权利要求和/或以下描述和附图中给出的各方面、实施例、示例和替代方案，并且尤其是其各个特征，可以独立地使用或以任何方式组合。也就是说，所有的实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合而组合，除非这些特征是不相容的。申请人保留相应地改变任何最初提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以从属于和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初没有以这种方式提出权利要求。
附图说明
现在将参照附图，仅以示例的方式描述本发明的一个或多个实施例，其中：
图1示出了电力网络的示意性表示；
图2示出了用于发电站控制器的有功功率控制器或控制功能的框图；
图3示出了图2的有功功率控制器或控制功能的限值产生单元的框图；
图4示出了例示说明图3的限值产生单元的运行的图表；以及
图5示出了使用图2的控制器来运行风力涡轮发电机的方法的流程图。
具体实施方式
总体上，本文所述的发明是一种控制风力涡轮发电机的方法，更具体地说，是这样一种方法，其中在触发信号的基础上，将最大有功功率输出或有功功率上限设定并固定在高于每个涡轮机的原始名义或原始额定功率的水平。最大输出被固定并持续一段时间，以便防止在不同的最大值之间重复和不必要的切换，这可能导致待施加于涡轮机上的负荷，该负荷不利于涡轮机的寿命。本发明还可包括在紧接着的另一时间段内的在额定功率水平的另一固定的最大输出水平，使得涡轮机至少在短时间内以其额定功率运行。这也防止在不同的最大值之间过快地切换
图1示出了通常的架构，其中风力发电站(WPP)(也可被称为风电厂或风电场)被连接到作为更广的电力网络的一部分的主电网上。正如熟练的读者所理解的，WPP包括至少一台风力涡轮发电机(WTG)，且也被称为风电厂或风电场。WTG通常被称为风力涡轮机。所示的示例仅具有代表性，且熟练的读者将理解其他具体的架构是可行的，涉及到风力发电站、其他可再生能源的发电站(如太阳能发电站、生物能源发电站或海洋/波浪/潮汐能源发电站)，以及具有由不同类型的可再生能源发电站形成的组合的混合发电站。因此，本发明也涉及常规的可再生能源发电站和可再生能源发电机，而不是像图中那样特定于风力发电站和发电机。风力发电站和电力网络的部件是常规的，因此对于熟练的读者来说是熟悉的。期望的是，除了在图1中所示和描述的部件之外或作为在图1中所示和描述的部件的替代，可包含其他已知的部件。这种变化是在技术人员的能力范围内的。
图1示出了包含WPP 12和发电站控制器22(以下被称为PPC 22)的电力网络。WPP12包括多个WTG 14。多个WTG 14中的每个都将风能转化为电能，电能作为有功功率和/或电流被从WPP 12传输到主传输网络或主电网16，以用于分配。在本描述中，每台单独的发电机可被称为“单元”。
虽然在本图中没有示出，但WPP 12还可包括补偿设备(如静态同步补偿器(STATCOM)或其他类型的同步补偿器)，该补偿设备被配置为根据需要提供无功功率或无功电流支持。WPP 12还可包括电池储能系统。
WTG 14中的每个都与相应的WTG控制器15相关连。在一些示例中，一组WTG可以共享单个半集中式的WTG控制器，使得WTG控制器的数量比WTG少。正如技术人员所理解的，WTG控制器15可被认为是能够以本文规定的方式运行WTG 14的计算机系统，并且可包括控制WTG的单独部件的多个模块，或只包括单个控制器。WTG控制器15的计算机系统可根据通过通信网络下载或来自计算机可读存储介质的编程到它上面的软件来运行。
在WPP 12的正常运行期间，WTG控制器15运行以实现从PPC 22接收到的有功和无功电流和/或功率请求，以向主电网16提供频率和电压支持。在特殊状态下，WTG控制器15运行以满足预定的网络要求，并且还用于保护WTG14免受任何潜在的有害状态的影响。
WPP 12通过连接网络18与主电网16(也被称为主电力网络)相连。WPP 12和主电网16在互连点(PoI)20处连接，该互连点是WPP 12和主电网16之间的接口。PoI 20也可被称为公共连接点，可被缩写为“PCC”或“PoCC”。
WTG 14通过本地电网19(也叫本地电力网络或电厂电网)彼此连接。本地电网的功能是将来自WTG 14中的每个的电力输送到连接网络18，再输送到主电网16。
发电站控制器(PPC)22在测量点(PoM)24处与主电网16连接，并与WTG控制器15连接。PPC 22的作用是作为WPP 12和电网16之间的指令和控制接口，更具体地说，是作为WPP12和电网运营商(如输电系统运营商(TSO)或配电系统运营商(DSO)26)之间的命令和控制接口。PPC 22是合适的计算机系统，用于执行上述的控制和指令，因此包含处理模块28、连接模块30、存储器模块32和感测模块34。PPC 22还可从能源管理系统(未示出)接收有关电网16和/或本地总线、变电站和网络的信息。WPP 12能够改变其功率或电流输出，以对从PPC22接收到的指令作出反应。
作为其运行的一部分，PPC 22产生并向WTG控制器15发送分配信号。WTG控制器15根据在分配信号中包含的设定点来控制WTG。
在正常运行期间，PPC 22以多种模式之一运行。一种这样的模式是频率调节(也可被称为频率控制模式)，在这种模式下，PPC 22发出分配信号，该分配信号被配置为使WTG14向更广的网络供应有功功率，以调节电力网络的频率水平。在另一模式下，PPC 22运行以满足TSO 26提供的功率参考。在这些模式中的每一种中，PPC 22都向WTG 14提供指示有功功率设定点的信号，并还可分配信号来暂停WTG 14或将WTG 14从暂停状态释放。
图2示出了PPC有功功率控制单元40的示意性表示，其也可被称为控制功能，被包含在PPC 22的处理模块28中。控制单元40被配置为接收或确定有功功率参考值，并为WTG14产生多个有功功率设定点，这些有功功率设定点一起实现该参考值。PPC 22随后将这些设定点分配给WTG控制器15。
如图2所示，PPC有功功率控制单元40包括有功功率控制器42。有功功率控制器42接收一个或多个输入并产生有功功率参考值。有功功率控制器42接收的输入取决于有功功率控制器42可运行的运行模式。有功功率控制器42从配置有直接有功功率控制模式的TSO26接收有功功率参考值Pref。在配置有频率控制模式的情况下，有功功率控制器42接收测量到的频率Fmeas和测量到的有功功率值Pmeas。在有功功率控制器42的实施例中，所有这些值都被提供为输入，并且切换是可运行的以改变模式。在每种模式下，来自有功功率控制器42的输出是功率参考值Pref_control。
来自有功功率控制器42的输出的有功功率参考值Pref_control在差连接点44处被接收，并且参考值和WPP 12的测量到的有功功率值之间的差值被确定。差连接点44的输出因此是有功功率误差值Perror。
该误差值被传递给有功功率分配器46。在控制单元40中还示出了暂停/释放控制器48，其也接收误差值并确定是否暂停或释放WTG 14以满足误差信号。
有功功率分配器46接收误差值并确定每个WTG 14的设定点Psetp_WTGi。每个WTG 14的设定点是基于WTG 14的容量来确定的。换句话说，分配器46接收WTG 14的可用有功功率的值，并将设定点限制在最大值。
在常规的控制器中，最大设定点值将是WTG 14的额定功率。例如，额定功率可以由分配器从每个WTG的额定功率的数据存储器中的查询表中读取。
在本实施例中，分配器46还接收来自限值产生单元50的输入。限值产生单元50为每个WTG14确定有功功率上限Pmax_WTGi(其也可被称为最大有功功率值或输出)，并将这组值提供给分配器46以用于限制设定点。
下面将结合图3至图5描述限值产生单元50的运行。图3示出了示例性限值产生单元50的框图，图4示出了指示产生单元50的运行的图表。图5提供了作为整体管理限值产生单元50和PPC 22的运行的方法100的流程图。
在图3中，限值产生单元50包括触发选择逻辑52、提升控制器54、限值选择逻辑56和限值控制器58。通常，提升控制器54和限值控制器58为每个风力涡轮机产生最大有功功率值，并将这些值输入到选择逻辑56。选择逻辑56选择这些最大有功功率值中的一个，并将其传送给分配器46。
限值控制器58被配置为应用由WPP 12的运营商设定的预定的有功功率限值规则。例如，如果特定的WTG 14的最大有功功率输出由于机械问题而被缩减，则限值控制器58可指定低于WTG的额定功率的最大有功功率。限值控制器58的运行对于技术人员来说是很熟悉的，所以在本申请中不作详细讨论。限值选择逻辑56被配置为接收由限值控制器58确定的限值。如下文将讨论的，如果限值选择逻辑56从限值控制器58接收到WTG 14的限值，则该限值就会覆盖从该WTG 14的提升控制器54接收到的限值。
提升控制器54和触发选择逻辑52被布置为一起工作，以基于一个或多个触发标准产生最大有功功率值。触发选择逻辑52从WPP 12和/或TSO 26接收触发参数的输入测量结果。在图3的实施例中，触发参数是电网频率和电价。在其他实施例中，可使用另外的或替代性的触发参数。
基于触发参数的测量到的输入，触发选择逻辑52确定是否满足触发标准。触发标准可包括，例如，阈值被测量值超过或被在预定时间段内的多个测量值的平均值超过。在具体的示例中，可以为50Hz的电网指定49.5和50.5Hz之间的频带，其中在该频带之外的任何偏差都会导致触发标准被满足。触发选择逻辑52也可被配置为只确定针对输入中的一个的触发，这取决于PPC 22的运行模式。
在图3的实施例中，触发标准可被视为包括风速部分。也就是说，触发选择逻辑52还接收测量到的风速作为输入。测量到的风速与阈值风速进行比较。触发选择逻辑52将该比较用作触发标准的一部分并被配置为只有在测量到的风速超过阈值的情况下才基于触发标准产生触发信号。换句话说，触发标准包括风速检查和触发参数两者。触发参数可与阈值进行比较，以确定是否满足标准，但只有在风速高于一定水平的情况下，才会向提升控制器54发出触发信号。因此，风速检查作为是否能产生触发信号的标志。通过执行这两种检查，可以确保提升控制器54不会在没有足够风速的情况下不必要地允许有功功率的提升。
在其他实施例中，触发标准可只包括风速检查，或多个不同触发参数的组合。在上述实施例中，触发标准是对整个WPP 12发出的，但在其他实施例中，触发可特定于WTG 14的子集。
如果满足触发标准，则触发选择逻辑52产生被传送给提升控制器54的触发信号。提升控制器54被配置为，响应于接收到触发信号，在预定时间段内实施有功功率提升模式。在有功功率提升模式下，提升控制器54向每个WTG的限值选择逻辑56提供最大有功功率值，在没有收到限值控制器58的覆盖限值的情况下，该限值选择逻辑将这些最大有功功率值发送给分配器46。
如图3所示，提升控制器54包含第一计时器60和第二计时器62。第一计时器60被配置为在预定时间段的第一部分内运行，第二计时器62被配置为在预定时间段的第二部分内运行。第二部分与第一部分是连续的，这将在下文描述。
提升控制器54响应于接收到触发信号而激活第一计时器60。一旦预定时间段的第一部分过后，第一计时器60就停用。第二计时器62在第一部分过后激活，使得第二部分与第一部分是连续的。因此，第一计时器60响应于触发信号而激活并运行一段时间，之后其停用而第二计时器62激活并运行另一段时间。一旦第二部分过后，第二计时器62也停用。
在每个部分的开始，即当每个计时器激活时，最大有功功率值被设定。这个值在其整个相应部分内是固定的。因此，计时器的激活也激活了最大有功功率值将被设定为预定的水平并被阻止改变的标志或指示标记。
由于每个计时器固定了其输出的值，提升控制器54被配置为在计时器运行的预定时间段期间无视进一步的触发。通过这个，意味着可能会收到进一步的触发信号，或者在预定时间段期间可能没有满足触发标准，但这不被提升控制器54所承认。作为替代，在预定时间段期间，因此当计时器处于激活状态时，提升控制器54对与触发有关的外部输入没有响应。这在触发信号包括满足触发标准时具有1值而在不满足触发标准时具有0值的标志的情况下是有用的。如果提升控制器54接收到满足触发标准的信号(即标志的值为1)，其进入提升模式。在此之后，在预定时间段内，与标志相关的值的变化不对提升控制器54的运行产生影响。
提供了两个计时器60、62，以使不同的最大有功功率水平能够被传送给分配器46。当第一计时器60处于激活状态时，最大有功功率值被提升控制器54固定在提升水平。提升水平是高于每个WTG 14的原始额定或原始名义功率的有功功率值。也就是说，允许分配器46为每个WTG 14产生比平时高的设定点。通常，WTG 14的额定功率或名义功率被设定在WTG在宽的风速范围内可达到的水平，因此在更高的风速下，WTG 14可产生的有功功率比理论上可能产生的要少。因此，WTG 14的容量可被认为是缩减到额定功率。提升水平通过允许WTG 14在高于额定功率的区间发电来利用这种有效缩减，以便提供来自WPP 12的有功功率的提升。示例性的提升水平是有功功率比额定功率增加10％，如对于2MW的WTG来说为2.2MW。
这里描述的提升水平是超额定的(over-rating)，不应该与所谓的WTG 14的“超提升”相混淆。超提升是通过消耗转子的动能并将其重新利用为电能来提供短暂突发的有功功率的做法，并需要一段时间的恢复，在这段时间的恢复中，动能会重新获得。作为替代，这里描述的提升是可持续的，因为它可以由WTG 14维持并持续延长的时间，而不需要恢复动能。
然而，可持续的提升确实增加了涡轮机所经历的负荷。通过提供第一计时器，防止了在提升水平和名义水平之间切换最大值的潜在性破坏性做法，其中在第一计时器的时间部分内，有功功率的最大值是固定的。为了防止在提升后立即进行重复的触发，提供了第二计时器62。
第二计时器62在第一部分结束时激活，并在预定时间段的第二部分内运行。在第二部分期间，最大有功功率被设定为WTG 14的原始额定有功功率，且因此最大有功功率被从在第一部分期间设定的水平降低。与第一计时器60一样，当第二计时器62运行时，触发被无视而最大有功功率值是固定的。
通常，第一计时器60被用于限制有功功率可被提升的时间的量，而第二计时器62被用于限制有功功率不被提升的时间的量。
在时间段的第二部分过后，第二计时器62停用，而最大有功功率值保持在额定值。此时，提升控制器可停止向选择逻辑56传送最大有功功率值，并且分配器46可以只利用提供给它的名义功率来确定最大有功功率值。在这个实施例中，该时间段包括第一部分和第二部分，使得在第二部分结束时，有功功率提升模式在发电站控制器处不再处于激活状态。
在预定时间段结束时，一旦第二计时器62已运行并停用，触发信号就不再被无视。提升控制器54检查以确定在预定时间段结束时或最近是否收到了触发信号。如果是，则重新进入有功功率提升模式，并重新开始该过程。否则，名义或额定功率就被分配器46用作最大有功功率值。
第一计时器60和第二计时器62运行的时间，即预定时间段的第一部分和第二部分的长度，可以取决于期望的结果而改变。
例如，设想到在旨在让WTG 14参与辅助服务市场的实施例中，第一计时器60的运行时间至少是WTG 14要参与的最小辅助服务的时间。在一些辅助服务中，第一部分和第一计时器60的时间可以是至少6秒或至少5分钟。在一些示例中，第一计时器和第一部分的时间可以在6秒和5分钟之间，在其他示例中，第一计时器的长度可以超过5分钟。在一些示例中，第一计时器可以在60分钟长的区间内，或者更长的区间内。第二计时器被设定以避免立即连续触发较高的最大有功功率值，因此与第一计时器相比可能相对较短。在一些示例中，第二计时器62的长度小于第一计时器60的长度或与其相同。在一些示例中，第二计时器62的长度，以及因此第二部分的长度至少是6秒，在其他示例中是10秒。在其他实施例中，第二计时器可被设定为在更长的时间内提供，如5至60分钟之间。在一些实现频率支持的示例中，第二计时器62可被设定为0秒，使得第一计时器60允许非常迅速地重新触发并提供持续的频率支持。在这个实施例中，在限值产生单元50中的控制模块可暂时将第二计时器设定为长度为0，以便允许这种频率支持。
在其他示例中，两个计时器可被设定为最小化机械负荷。例如，开启和关闭提升的次数应基于在提升期间WTG的预测的磨损和相对于WTG的预期寿命来计算。
在另一示例中，第一计时器被设定为包括至少3秒的时段，以允许WTG进入稳定状态。计时器的持续时间可被用来设定，以避免WTG内的机械部件的共振频率范围。这个范围通常在0.2Hz和5Hz之间，因此最好避免计时器的持续时间在0.2s到5s的范围内。
图4示出了计时器和有功功率的关系。从图4中可以看出，在时间T0时接收到触发信号。触发信号使得有功功率提升模式被实施，并相应地使第一计时器60处于激活状态。换句话说，第一计时器的状态可从“关闭”或0值变为“开启”或1值。第一计时器60在该时间段的第一部分内(即在触发时间T0和第一部分T1的终点之间)运行。在T0和T1之间，也就是在第一计时器60处于激活状态时，最大有功功率值被固定为提升水平。在时间T1时，第一计时器60停用，回到“关闭”或0状态，而第二计时器62处于激活状态。在该时间段的第二部分内(即在时间T1和T2之间)，第二计时器处于激活状态。在T1和T2之间，也就是在第二计时器处于激活状态时，最大有功功率值被固定为原始名义水平。预定时间段是在时间T0和T2之间。在时间T0和T2之间，触发信号被忽略。在时间T2时，第二计时器62处于不激活状态，提升控制器54检查新的触发信号。如果接收到另一触发信号，则有功功率提升模式再次开始。在这个实施例中，在T2时，接收到另一触发信号，且最大有功功率值再次增加并被固定为提升水平，且第一计时器处于激活状态。
尽管图4示出了有功功率的名义值和提升水平之间的变化，但在一些实施例中可以实现斜坡率。斜坡率的实现使不同的最大有功功率值之间的过渡平滑。包括斜坡率的益处是降低由于分配调整缓慢而导致的电站有功功率曲线上出现过冲或欠冲(这可能被视为干扰)的可能性。在一些示例中，可设定最大斜坡率，以防止功率水平变化太快，从而降低过冲或欠冲。
限值产生单元和有功功率控制器的用于控制WTG 14的运行可被表述为方法100，其示例在图5中示出。
从图5中可以看出，通过接收指示满足触发标准的触发信号，方法100在步骤102处开始。如上所述，触发信号可从触发选择逻辑接收。触发标准可以基于频率水平或基于电价。触发标准可包括基于在发电机处测量到的或终端风速的可用功率的检查。在没有提升的情况下的可用功率可与电站的期望或优选功率水平进行比较，在优选功率大于可用功率的情况下，满足触发标准。在一些示例中，触发标准可包括直接风速检查，其中测量到的风速与阈值进行比较，并且如果风速超过阈值，则可产生触发信号。
在下一步骤104处，实施有功功率提升模式。有功功率提升模式在预定时间段内实施，该预定时间段是响应于接收到触发信号而开始的。如所示出的，提升模式包括步骤106、108，即无视进一步的触发信号，并为一个或多个WTG 14中的每一个产生一个或多个有功功率限值。虽然无视触发信号106在这里被描述为主动的步骤，但它可以是被动的动作，或者可以是模式的实施的结果。
至少在实施有功功率提升模式的预定时间段的第一部分期间，有功功率上限被固定在有功功率提升水平，该有功功率提升水平大于WTG 14的名义有功功率水平。这可以如上所述使用一个或多个计时器来测量预定时间段的那些部分来实现，使得当计时器在第一部分内处于激活状态时，有功功率提升水平被固定，如在步骤110中所示。作为可选的步骤，该方法可包括步骤112，即在第二部分期间，限值被固定在原始名义水平。这个步骤是可选的，因为第一计时器可单独存在，或者第二计时器可被设定为零秒。
尽管上文描述了单个的提升水平和有功功率限值，但应理解的是，取决于状态，可使用多个提升水平和有功功率限值。例如，触发信号可指示与一组特定限值相对应的特定触发标准。替代性地，在该时间段期间可设定不止一个的提升水平，使得在该时间段期间将有功功率水平固定在不止一个的提升水平。在第一部分期间在多个提升水平和限值之间移动可以是可行的，使得有功功率水平被固定在一个水平上意味着将有功功率水平固定在最低提升水平之上。
应理解的是，在不偏离本申请范围的情况下，可对本发明进行各种改变和修改。

Claims (15)

1.一种用于控制一个或多个风力涡轮发电机(14)的方法(100)，所述方法(100)包括：
接收(102)指示满足触发标准的触发信号；以及
在响应于接收到所述触发信号而开始的预定时间段期间实施(104)有功功率提升模式，其中，所述有功功率提升模式包括：
无视(106)进一步的触发信号；以及
为所述一个或多个风力涡轮发电机(14)中的每一个产生(108)一个或多个有功功率上限，其中，至少在所述预定时间段的第一部分期间，所述一个或多个有功功率上限被固定(110)在有功功率提升水平，所述有功功率提升水平大于所述一个或多个风力涡轮发电机(14)的名义有功功率水平。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，在所述第一部分期间通过以下步骤固定(110)所述一个或多个有功功率上限：
激活第一计时器(60)并持续所述预定时间段的所述第一部分；
将所述有功功率上限设定为所述有功功率提升水平；以及
在所述第一计时器(600)处于激活状态时，防止改变所述有功功率上限。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中，在所述预定时间段的与所述预定时间段的所述第一部分连续的第二部分期间，所述一个或多个有功功率上限被固定(112)在所述一个或多个风力涡轮发电机(14)的所述名义有功功率水平。
4.根据权利要求3所述的方法(100)，其中，在所述第二部分期间，所述一个或多个有功功率上限通过以下步骤固定(112)：
激活第二计时器(62)并持续所述预定时间段的所述第二部分；
将所述有功功率上限设定为所述名义有功功率水平；以及
在所述第二计时器(62)处于激活状态时，防止改变所述有功功率上限。
5.根据权利要求3或4所述的方法(100)，其中，所述第一部分的长度大于所述第二部分的长度。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法(100)，其中，所述预定时间段包括所述第一部分和所述第二部分。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法(100)，其中，所述方法包括在所述预定时间段结束时：
检查所述触发标准；以及
如果仍然满足所述触发标准，则重新进入所述有功功率提升模式；或
如果不满足所述触发标准，则将所述一个或多个风力涡轮发电机(14)的所述有功功率上限设定为所述一个或多个风力涡轮发电机(14)的所述名义有功功率水平，并等待新的触发信号。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法(100)，其中，所述触发标准是基于测量到的电网频率和电价中的一者或多者的。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法(100)，其中，所述触发标准是基于测量到的风速水平的。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法(100)，其中，所述触发标准包括所述发电机的期望的有功功率水平超过所述发电机在名义额定功率下能够供应的有功功率输出，其中所述有功功率输出是基于每个发电机的测量到的风速的。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法(100)，其中，所述有功功率提升水平包括每个风力涡轮发电机(14)在不消耗在所述发电机的传动系统中存储的动能的情况下能够供应的有功功率水平。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法(100)，其中，在所述有功功率提升模式期间，在有功功率限值之间的过渡期间应用斜坡率。
13.一种发电站控制器(22)，包括被配置为执行根据权利要求1至12中的任一项所述的方法(100)的限值产生单元(50)。
14.根据权利要求13所述的发电站控制器(22)，其中，所述限值产生单元(50)包括第一计时器(60)和第二计时器(62)。
15.根据权利要求13或14所述的发电站控制器(22)，其中，所述发电站控制器包括分配器(46)，其中所述限值产生单元(50)被配置为向所述分配器(46)发送产生的有功功率限值，并且所述分配器(46)被配置为：
接收包括所述多个风力涡轮发电机(14)的发电站(12)的有功功率参考；
确定所述风力涡轮发电机(14)的有功功率设定点；
将产生的所述有功功率限值应用于每个发电机的所述有功功率设定点，以实现受限制的有功功率设定点；以及
将每个受限制的有功功率设定点分配给其相应的风力涡轮发电机(14)，以用于控制所述风力涡轮发电机(14)的所述有功功率输出。
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