CN116547452A - 在电网频率偏离期间控制包括风力涡轮机的发电厂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在需要改变发电厂生产的功率的事件期间控制发电厂的方法，其中发电厂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，该方法包括依据可用功率(Pava)确定功率参考，响应于检测到第一事件通过功率变化(ΔP)将功率参考改变为修正的功率参考(Pref_mod)，记忆与第一事件发生时的实际功率生产相关的功率水平，将最大功率限制(Pmax)设定为记忆的功率水平，将修正的功率参考(Pref_mod)限制为最大功率限制(Pmax)，以及根据被限制的修正的功率参考控制风力涡轮机生产的功率。

Description

在电网频率偏离期间控制包括风力涡轮机的发电厂
技术领域
本发明涉及包括多个电力生成单元的发电厂(特别是具有一个或多个风力涡轮机的发电厂)的控制，特别是这种处理诸如过频故障的电网频率故障的控制。
背景技术
在过频事件期间，发电厂可能被请求根据给定的功率降低来降低功率生产，以对频率事件作出反应。在风力涡轮机的给定控制模式下，它们被控制为根据可用的风力生产功率。因此，阵风可能导致功率生产的增加，即使发电厂的功率参考已经被所述给定的功率降低所降低。
因此，问题是，在发电厂被请求减少其功率生产的过频事件期间，可用风力的变化可能导致风力的增加。本发明是为了解决这个问题而设计的。
发明内容
本发明的目的是改进对发电厂的控制，以缓解上述问题之一，因此提供一种方法，该方法在电网频率故障(诸如过频事件)期间，对包括风力涡轮机的发电厂提供了改进的控制。
在本发明的第一方面，提供了一种用于在需要改变发电厂生产的功率的事件期间控制发电厂的方法，其中发电厂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，其中发电厂连接到电网，用于将电力从电力生成单元供应给电网，并且其中发电厂被控制为根据功率参考生产功率，该方法包括：
-依据可用功率确定功率参考，
-响应于检测到第一事件，通过功率变化将功率参考改变为修正的功率参考，
-记忆功率水平，其中，记忆的功率水平基于在检测到第一事件时获得的与实际功率生产相关的功率水平获得，
-将功率限制设定为记忆的功率水平，
-将修正的功率参考限制为该功率限制，以及
-根据被限制的修正的功率参考控制风力涡轮机生产的功率。
需要改变发电厂生产的功率的事件可以是电网频率事件，诸如电网频率变得过高或过低的情况，但该事件也可以由与电网或发电厂相关(诸如风力涡轮机的运行条件)的其他变化触发。
有利的是，通过记忆功率水平(诸如在检测到第一事件时的生产功率或可用功率)，并在第一和第二事件之间的时间段期间限制修正的功率参考，保证了功率生产的非预期变化不会使导致第一事件发生的情况恶化。
例如，在发生过频事件的情况下，发电厂可以通过降低功率生产来支持电网。在这种情况下，设定最大功率限制，以确保功率生产不超过该限制(例如由于可用功率的增加)。
在发生欠频事件的情况下，发电厂可以通过增加功率生产来支持电网。在这种情况下，设定最小功率限制，以确保或至少试图确保功率生产不减少到低于限制(例如由于可用功率的减少或由于其他条件)。
根据一个实施例，该方法包括：
-在第一事件之后的时间检测到第二事件，以及
-响应于检测到第二事件，在一定时间段内将修正的功率参考朝向可用功率逐渐改变。
逐渐改变可以根据预定的函数(诸如升降函数)来实现，这与瞬间改变功率参考或以阶跃性变化改变功率参考形成对比。
根据一个实施例，该方法包括：响应于第二事件的检测，移除功率限制。因此，当电网事件结束时，在修正的功率参考朝向可用功率升降之前，功率限制被移除。
根据一个实施例，改变修正的功率参考的速率取决于输入变量。有利的是，输入变量可以与实际电网频率相关。因此，升降速率可以依据实际电网频率和额定电网频率之间的偏差来设定。
根据一个实施例，记忆的功率水平等于或基本等于检测到第一事件时的实际功率生产，替代地等于或基本等于检测到第一事件时的实际功率生产减去功率变化。因此，记忆的功率水平基于第一事件发生时的生产功率或可用功率。
根据一个实施例，将功率参考改变为修正的功率参考包括通过功率变化降低功率参考(使功率参考降低功率变化的量、使功率参考减去功率变化)。
根据一个实施例，第一事件是在电网频率偏离额定电网频率预定量时发生的电网频率事件。
本发明的第二方面涉及一种用于控制发电厂的功率生产的中央控制器，该发电厂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，其中该发电厂连接到电网，用于将电力从电力生成单元供应给电网，其中该发电厂被控制为根据功率参考生产功率，并且其中该中央控制器被布置为执行根据第一方面的方法。
本发明的第三方面涉及一种包括多个电力生成单元和根据第二方面的中央控制器的发电厂，所述多个电力生成单元包括至少一个风力涡轮发电机。
本发明的第四方面涉及一种计算机程序产品，其包括软件代码，当在数据处理系统上执行时适于控制发电厂，该计算机程序产品适于执行第一方面的方法。
大体来说，本发明的各方面和实施例可以在本发明的范围内以任何可能的方式组合和耦合。本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将从下文描述的实施例中显而易见并参照它们得到阐释。
附图说明
将仅以举例的方式，参照附图描述本发明的实施例，其中：
图1显示了包括多个电力生成单元和风力涡轮机的发电厂，
图2A-2B在上图中显示了左边和右边的电网过频事件以及在下图中显示了可用功率和功率参考的变化，
图3A-3B显示了用于确定和适应取决于事件(诸如电网频率事件)的功率参考的控制系统的示例，以及
图4显示了用于记忆第一事件发生时的功率水平的解决方案，以及用于在记忆的功率水平和另一个功率水平(诸如预定的功率水平)之间切换并将所述功率水平中的一个提供给限制函数的锁存器的示例。
具体实施方式
图1显示了发电厂100，该发电厂100包括多个电力生成单元101(诸如风力涡轮机)。发电厂100可以是只包括可再生电力生成单元的可再生发电厂。一般来说，电力生成单元101可以由不同类型的电力生成单元组成，例如不同类型的可再生电力生成单元(诸如太阳能电力单元103(例如光伏太阳能面板)和风力涡轮机)。根据一个实施例，发电厂100的电力生产单元101中的至少一个是风力涡轮机。发电厂100可以包括至少三个相同或不同类型的电力生成单元101，即是不同类型的电力生成单元的混合。例如，发电厂100可以仅由风力涡轮机102组成，在这种情况下至少有三个风力涡轮机102。在另一个示例中，发电厂100包括至少两个风力涡轮机102和至少一个或两个其他电力生成单元101。
发电厂可与电网(未显示)连接，用于将电力从电力生成单元101供应给电网。
发电厂100由中央控制器110控制。中央控制器110被布置为根据发电厂参考Pref控制电力生成单元101的电力生成，该发电厂参考Pref定义了要从发电厂100供应给电网的期望功率。此外，中央控制器被布置为向电力生成单元分配功率设定点Pset，即向每个电力生成单元101或至少是风力涡轮机102分配单独的功率设定点，该功率设定点设定了各个单元的期望功率生产。功率设定点Pset可以由中央控制器110依据发电厂参考Pref来确定，使得功率设定点Pset的总和对应于发电厂参考Pref。
此外，中央控制器110可以被配置为控制发电厂的无功功率生产、电网频率控制和/或其他功能190(诸如确定发电厂的最大允许功率生产值Pmax)。
因此，中央控制器110的目标是确保所需的功率(例如来自传输系统运营商(TSO))被交付，这适用于发电厂参考Pref的增加和减少。
风力涡轮机101可以包括塔架和带有至少一个转子叶片(诸如三个叶片)的转子。转子连接到机舱，机舱安装在塔架顶部，并且适合驱动位于机舱内的发电机。转子可在风的作用下旋转。风引起的转子叶片的旋转能量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化为机械能，随后借助于发电机将其转化为电能。发电机可以包括用于将发电机交流电转换为直流电的功率转换器和用于将直流电转换为交流电以注入电网的功率逆变器。
风力涡轮机102或其他电力生成单元101的发电机可被控制以生产与中央控制器110提供的功率设定点Pset相对应的功率。对于风力涡轮机，输出功率可以根据功率设定点通过调整转子叶片的桨距或通过控制功率转换器调整功率生产来进行调整。对于其他电力生成单元101也存在类似的调整可能性。
风力涡轮机102的可用功率Pava_i可以基于当前风速和其他限制功率生产的参数来确定。例如，可用功率Paval_i可以被定义为在给定的风力条件下风力涡轮机的最大可能功率输出。因此，可用功率将接近于根据具体涡轮机的功率优化的功率曲线的功率输出。本文使用的功率曲线被理解为具体风力涡轮机的功率系数(Cp)优化的功率曲线。换句话说，功率曲线代表了涡轮机在正常运行下作为风速的函数的最大功率输出。
发电厂100的可用功率Pava可以基于每个电力生成单元101的可用功率水平的总和来确定。特别是，发电厂100的风力涡轮机102的可用功率Pava可以被确定为风力涡轮机102的可用功率水平Pava_i的总和。因此，可用功率Pava或可用风功率Pava定义了对预期未来可用功率的估计值。对于包括太阳能电力单元103和风力涡轮机102的组合的发电厂100，可用功率Pava因此代表了对未来太阳能和风能的估计值。替代地，在包括风力涡轮机102(可选地与太阳能电力单元103组合)的发电厂100中，可用功率可以是代表未来风能量的可用风功率Pava。
发电厂100可以被配置为依据可用功率Pava确定功率参考Pref，例如，通过将功率参考Pref设定为等于确定的可用功率Pava，以实现最大功率生产。在其他模式下，功率参考Pref可以以其他方式确定。例如，功率参考Pref可以被削减到最大功率水平。
图2A在上图的左边和右边显示了电网频率事件，其中在时段t1-t2期间，电网频率相对于额定电网频率fnom增加了一定量。
从t1开始的频率故障(可以是如图所示的过频，也可以是欠频)在本文中被称为第一事件。第一事件可以通过检测到电网频率超过给定的阈值(诸如频率死区的阈值)被触发。类似地，时间t2的第二事件可以通过检测到电网频率返回到死区内的频率或其他频率阈值，从而指示额定电网频率已经重新建立或可接受的电网频率已经实现而被触发。
从t1开始的频率故障(可以是如图所示的过频，也可以是欠频)，或其他要求改变功率参考Pref的事件在本文中被称为第一事件。
中央控制器110或其控制系统被配置为响应于频率故障的开始，即响应于第一事件来确定功率变化ΔP。
在过频的情况下，例如其中电网频率超过给定死区频率范围的上限阈值，发电厂100可以通过根据功率变化ΔP降低其功率生产来帮助稳定或恢复电网频率。类似地，在欠频的情况下，其中电网频率减小到额定频率以下(例如死区频率范围的下限阈值以下)，发电厂100可以通过根据功率变化ΔP增加其功率生产来帮助稳定或恢复电网频率。
因此，响应于检测到第一事件，发电厂110(诸如中央控制器110)被配置为通过功率变化ΔP将功率参考Pref改变为修正的功率参考Pref_mod。
由于功率参考Pref是由可用功率Pava确定的，在一个示例中，修正的功率参考Pref_mod被确定为可用功率Pava的修正值，诸如Pref_mod＝Pava-ΔP。需要注意的是，ΔP也可以被确定为负数，因此响应于过频事件而被添加到Pava中。
图2A在下图左边的示例中显示，功率参考Pref从Pref＝Pava改变为Pref＝Pref_mod＝Pava-ΔP。在本文中，根据ΔP被修正的功率参考Pref被称为修正的功率参考Pref_mod。在时间t2，额定电网频率已经重新建立，功率参考Pref从修正的功率参考Pref_mod＝Pava-ΔP回升到未经修正的功率参考Pref＝Pava。
这种情况是不期望的，因为在t1之后的某个时间，修正的功率参考Pref_mod增加到过频事件开始时在t1生产的功率水平PA以上。因此，发电厂100不会通过降低功率生产来支持过频事件。
图2A在下图右边图示了一个实施例，其中修正的功率参考Pref_mod被限制为最大功率限制Pmax。
在这个示例中，最大功率限制Pmax是通过记忆在检测到第一事件时(即检测到电网频率故障时)对应于生产的有功功率的功率水平来实现的。因此，在这个示例中，记忆的功率水平Pmem被设定为生产的功率PA(其对应于t1时生产的t1时的可用功率Pava)。记忆的功率水平Pmem可以被存储在中央控制器110的存储器或发电厂100的其他存储器中。诸如在t1时生产的功率PA的生产功率可以从测量或估计中获得。在实践中，t1时的生产功率，或其他对应的功率(诸如t1时的可用功率)可用于设定t1时的记忆的功率水平Pmem。
然后，最大功率限制Pmax被设定为记忆的功率水平Pmem，使得在可用功率Pava超过Pmax的情况下，修正的功率参考Pref_mod被限制为Pmax。
记忆的功率水平Pmem不必与时间t1的功率生产水平相同，而是可以被设定为不同的值，即取决于第一事件是过频还是欠频事件而较小或较大。因此，一般来说，记忆的功率水平Pmem可以基于检测到第一事件时的实际功率生产Pmeas，或基于时间t1的可用功率生产Pava，或其他对应的功率水平来获得。例如，记忆的功率水平Pmem可以被设定为被确定的功率变化ΔP修正的时间t1的可用功率Pava，即Pmem＝Pava-ΔP。
基于被限制的修正的功率参考，即在修正的功率参考超过最大功率限制Pmax的情况下被限制的修正的功率参考，中央控制器110或发电厂100的其他控制器控制风力涡轮机的功率生产。
图2A在下图的左边和右边显示了功率参考响应于t2时的第二事件从修正的功率参考Pref_mod的值斜升到可用功率Pava。图2A在下图的右边显示了根据结合图3A和图3B描述的解决方案的升降。
图2B在左边的上图和下图显示了与图2A相同的过频情况，其中记忆的功率水平Pmem被设定为PA，即t1时的生产功率水平。
类似地，图2B在右边的上图和下图显示了与图2A相同的过频情况，但其中记忆的功率水平Pmem被设定为用功率变化ΔP修正的t1时的生产功率PA，即Pmax＝Pmem＝PA-ΔP。
图2B在左边的上图和下图显示了正常情况，其中中央控制器110没有被配置为在第二事件的时间t2处将功率参考Pref回升到可用功率Pava，而是瞬间释放修正的功率参考Pref_mod的限制，该修正的功率参考Pref_mod根据记忆的功率水平Pmem被限制。因此，在功率水平Pava-ΔP已经根据Pmax被限制的情况下，功率参考瞬时从第二事件发生之前的时间给定的被限制的修正的功率参考Pref_mod改变为第二事件之后的时间的未被限制的修正的功率参考Pref_mod，然后根据应用于功率变化ΔP的升降速率ΔPramp1，修正的功率参考Pref_mod斜升到可用功率Pref＝Pava。
功率参考的瞬时变化可能会导致风力涡轮机的不期望的负载。
根据一个实施例，中央控制器110被配置为在一定时间段内将修正的和被限制的功率参考Pref_mod朝向可用功率Pava逐渐改变。因此，在修正的功率参考Pref_mod已经根据最大功率水平Pmax被限制的情况下，功率参考从被限制的功率参考斜升到可用功率Pava。
此外，响应于在时间t2检测到的第二事件，中央控制器110被配置为移除最大功率限制Pmax或禁用限制函数320。
中央控制器110可以被配置为依据输入变量确定修正的功率参考Pref_mod朝向可用功率Pava改变的速率。例如，输入变量可以与实际电网频率fm相关，以便如果电网频率在第一阈值内，则速率由第一速率值给出，并且如果电网频率在第二阈值内，则速率由第二速率值给出，其中第二阈值比第一阈值更接近额定电网频率fnom，并且第一速率值低于第二速率值。
图3A显示了中央控制器110的控制系统301的一个示例，该控制系统301被布置为根据本文所述的示例和实施例确定修正的功率参考Pref_mod。
控制系统301包括锁存函数，该锁存函数被布置为记忆实际功率生产的功率水平Pmeas(或等同地可用功率Pava)，并在检测到第一事件的时间t1锁存所述功率水平。在这个示例中，锁存函数由记忆器311和锁存器312体现，其中，当电网频率fm在允许范围(诸如由来自P-f函数313的输入信号指示的死区范围)内时，记忆器311以功率生产水平Pmeas或Pava连续地更新。如果来自P-f函数313的输入信号由于电网频率事件而发生变化，其中电网频率fm超过死区的频率阈值，则记忆器311停止更新记忆的功率水平Pmem，使得Pmem被冻结到第一事件发生时的Pmeas或Pava值。
记忆器311和锁存器312也可以被组合成单个单元。
P-f函数313依据测量的电网频率fm与频率死区的频率阈值或额定电网频率fnom之间的偏差，例如通过使用将ΔP与电网频率fm或电网频率偏差联系起来的函数，来确定功率变化ΔP。
最小函数319从求和函数317或求和函数321的输出中选择具有最小值(诸如在给定的时段内的最小的平均值)的信号。
功率变化ΔP的任何变化(诸如从零到给定的ΔP值的变化，或反之)由第一速率限制器314进行速率限制。第一速率限制器314的速率在图2A和图2B中被显示为ΔPramp1。
如图所示，功率参考Pref或等同地修正的功率参考Pref_mod被确定为Pref＝Pref_mod＝Pava-ΔP。因此，只要不存在电网频率故障，功率参考Pref就被确定为Pava，因为ΔP等于零。当由于频率故障而生成非零的功率变化ΔP时，修正的功率参考Pref_mod被确定为Pava-ΔP。
在第二事件发生时，当电网频率在时间t2恢复时，Pmem的值不再被冻结在第一事件发生时的Pmeas或Pava值上，而是被释放以跟随可用功率Pava。因此，如果可用功率Pava不同于——例如大于——记忆的功率水平Pmem，功率参考Pref的阶跃性变化是不可避免的。
为了解决这个问题，控制系统301被配置有第二速率限制器315和速率初始化函数316，该速率初始化函数316被布置为使功率参考Pref从记忆的功率水平Pmem＝Pmax斜升。速率初始化函数316的功能是：
就在t2时发生第二事件之前，求和函数317的输出是Px+ΔP，其中Px是第二速率限制器315的任意输出。这个输出需要被设定为合适的值。
因此，在第二事件发生时，初始化函数316被来自锁存函数312的信号318的变化触发，以将其输出值设定为记忆的功率水平Pmem+ΔP。因此，在时间t2，第二速率限制器315的输出是Pmem+ΔP或等同地是Pmax+ΔP。
相应地，在t2时，求和函数317的输出是Pmem+ΔP-ΔP＝Pmem。
在t2处检测到第二事件时Pmem小于Pava的情况下，最小函数319将选择来自求和函数317的输出，该输出将根据第二速率限制器315的升降速率ΔPramp2进行升降速率限制。涉及第二速率限制器315的解决方案的效果显示在图2A的右边。
限制器320实现了将修正的功率参考Pref_mod限制为最大功率限制Pmax。
图3B显示了替代控制系统301的示例，该替代控制系统301被布置为确定修正的功率参考Pref_mod，并提供升降功能，以用于在t2时Pmem小于Pava的情况下，在一定时间段内将修正的功率参考Pref_mod朝向可用功率Pava逐渐改变。
图3B和图3A的元件具有相同或对应的功能。
与图3A相比，替代控制系统201包括状态机351，该状态机351被布置为依据由记忆器311和锁存器312体现的锁存函数是否锁存记忆的功率水平Pmem来控制速率限制器352。例如，在响应于时间＝t2时的第二事件而释放锁存器并且电网频率fm在可接受的死区内的情况下，状态机指示速率限制器352应用升降速率ΔPramp2，使得在t2时Pmem小于Pava的情况下，从最小函数319输出的功率参考Pref将根据速率限制器352的升降速率ΔPramp2朝向可用功率Pava被进行升降速率限制。
状态机351可以被配置为依据输入变量(诸如实际电网频率fm)确定将由速率限制器352应用的升降速率，从而依据电网频率fm和额定电网频率fnom之间的偏差修正升降速率。
类似地，第一和第二速率限制器314、315可以被配置为依据输入变量确定将被应用的升降速率。
图4显示了由记忆器311和锁存器312体现的锁存函数的可能实现方式。被组合为单个元件的P-f函数313和速率限制器314基于电网频率变化Δf＝fm-fnom确定功率变化ΔP。功率参考Pref＝Pava-Δf被供应给限制器320。限制器320的最大功率限制Pmax基于记忆的功率水平Pmem或任意Pmx来设定。如果频率偏差信号411指示实际频率偏差Δf大于允许的频率死区Δf_db，则锁存器312确定其输出Pmax等于Pmem，否则，如果实际频率偏差Δf小于允许的频率死区Δf_db，则锁存器312确定其输出Pmax等于Pmx。记忆的功率水平Pmem被记忆器311依据频率偏差信号411冻结，使得Pmem在第一事件发生时(例如在频率偏差Δf超过允许的频率死区Δf_db时)被固定为测量的功率生产Pmeas或Pava。

Claims (14)

1.一种用于在需要改变发电厂生产的功率的事件期间控制所述发电厂(100)的方法，其中所述发电厂(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(102)，其中所述发电厂连接到电网，用于将电力从所述电力生成单元供应给所述电网，并且其中所述发电厂被控制为根据功率参考(Pref)生产功率，所述方法包括：
-依据可用功率(Pava)确定所述功率参考(Pref)，
-响应于检测到第一事件，通过功率变化(ΔP)将所述功率参考改变为修正的功率参考(Pref_mod)，
-记忆功率水平(Pmem)，其中记忆的功率水平(Pmem)基于在检测到所述第一事件的时间(t1)处获得的与实际功率生产(Pmeas)相关的功率水平获得，
-将功率限制(Pmax)设定为所述记忆的功率水平(Pmem)，
-将所述修正的功率参考(Pref_mod)限制为所述功率限制(Pmax)，以及
-根据被限制的修正的功率参考控制所述风力涡轮机生产的功率。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
-在所述第一事件之后的时间(t2)检测到第二事件，
-响应于检测到所述第二事件，在一定时间段内将所述修正的功率参考(Pref_mod)朝向所述可用功率(Pava)逐渐改变。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
-响应于检测到所述第二事件，移除所述功率限制(Pmax)。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的方法，其中，改变所述修正的功率参考(Pref_mod)的速率取决于输入变量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述输入变量与实际电网频率(fm)相关。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述记忆的功率水平(Pmem)等于或基本等于检测到所述第一事件时的实际功率生产(Pmeas)，替代地等于或基本等于检测到所述第一事件时的实际功率生产(Pmeas)减去所述功率变化(ΔP)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述功率限制是最大功率限制(Pmax)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述功率参考改变为所述修正的功率参考(Pref_mod)包括通过所述功率变化(ΔP)降低所述功率参考(Pref)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一事件是在所述电网频率(fm)偏离所述额定电网频率(fnom)达预定量时发生的电网频率事件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一事件是在所述电网频率(fm)超过所述额定电网频率(fnom)达预定量时发生的过频事件。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的方法，其中，所述第二事件是在所述电网频率(fm)已经返回到允许的电网频率时发生的电网频率事件。
12.一种用于控制发电厂(100)的功率生产的中央控制器(110)，所述发电厂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(102)，其中所述发电厂连接到电网，用于将电力从所述电力生成单元供应给所述电网，其中所述发电厂被控制为根据功率参考(Pref)生产功率，并且其中所述中央控制器被布置为执行根据权利要求1至11所述的方法。
13.一种发电厂(100)，所述发电厂(100)包括多个电力生成单元(101)和根据权利要求12所述的中央控制器(110)，所述多个电力生成单元(101)包括至少一个风力涡轮发电机。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括当在数据处理系统上执行时适于控制发电厂(100)的软件代码，所述计算机程序产品适于执行权利要求1-11中任一项所述的方法。
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ES2410431B1 (es) * 2010-06-04 2014-06-17 Acciona Windpower, S.A. Procedimiento para controlar la potencia activa generada por una central de generación distribuida; aerogenerador para llevar a cabo dicho procedimiento; y parque e�lico que comprende dicho aerogenerador
CN104285059B (zh) * 2012-05-11 2017-03-01 维斯塔斯风力系统集团公司 风力发电厂频率控制
EP3007298A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Generic frequency response for wind power systems
WO2017118460A1 (en) * 2016-01-06 2017-07-13 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind power plant
WO2019209701A1 (en) * 2018-04-25 2019-10-31 Merit Si, Llc Method and system for providing renewable energy plant frequency response

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