ES2411355T5 - Restricción de potencia de turbinas eólicas - Google Patents

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Description

DESCRIPCION
Restriccion de potencia de turbinas eolicas
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a la restriccion de potencia de turbinas eolicas o de parques eolicos. En particular, la presente invencion se refiere a un procedimiento y a una instalacion de turbinas eolicas que se puede hacer funcionar en un modo de funcionamiento de potencia restringida. Aplicando restriccion de potencia de instalaciones de turbinas eolicas se pueden satisfacer demandas de codigo de red con respecto a un control de frecuencia de red rapido y eficaz.
Antecedentes de la invencion
Al hacer funcionar una turbina eolica o un parque eolico se pretende obtener un rendimiento maximo del capital invertido en ella/el. A fin de cumplir con esto, los sistemas de control de turbinas eolicas estan configurados para maximizar la potencia de salida.
Una forma de controlar el rendimiento de una turbina eolica es cabecear las palas del rotor de la turbina eolica. Tal cabeceo de las palas del rotor puede estar gestionado, por ejemplo, por un sistema de cabeceo de las palas de accionamiento electrico o hidraulico.
Los modos de funcionamiento de una turbina eolica se pueden dividir en dos partes:
1. funcionamiento a carga parcial para velocidades del viento entre unos pocos m/s y la velocidad nominal del viento, y
2. funcionamiento a plena carga para velocidades del viento entre la velocidad nominal del viento y la velocidad del viento de parada.
Se sabe que controlar el cabeceo de las palas del rotor proporciona medios eficaces para controlar el rendimiento de la turbina eolica en el funcionamiento a la velocidad nominal del viento con el fin de mantener la velocidad del rotor de la turbina eolica lo mas constante posible en torno a una velocidad nominal del rotor.
Si se requiere un amortiguador de potencia en cada turbina eolica, se puede reducir el punto de ajuste de la potencia nominal de la turbina. Sin embargo, en el funcionamiento a carga parcial, la turbina eolica seguira buscando producir una potencia maxima del viento disponible, con el resultado de que el amortiguador de potencia requerido ya no estara disponible. Por lo tanto, la reduccion del punto de ajuste nominal de la turbina eolica no proporciona el amortiguador de potencia requerido en el funcionamiento a carga parcial.
Como ejemplo, si se reduce una turbina eolica de 3 MW a 2,5 MW con el fin de crear un amortiguador de 500 kW esto no tendra ningun efecto si el viento solo permite la produccion de 1 MW: por lo tanto, el amortiguador de 500 kW no esta disponible. En otras palabras, de acuerdo con esquemas de control conocidos no es posible, en el funcionamiento a carga parcial, garantizar que la produccion de la turbina eolica es mas baja que lo que la turbina eolica puede producir en las condiciones de velocidad reales. La unica manera de reducir la produccion de energfa a velocidades de viento bajas es cambiar la turbina eolica a un algoritmo de control de potencia nominal que incluye proporcionar un punto de ajuste de potencia reducida a la turbina eolica. El punto de ajuste de potencia reducida garantiza que la produccion de energfa se reduce en la cantidad deseada.
El documento US 2008/0116690 A1 describe un modo de funcionamiento de potencia limitada, en el que una unidad de control preestablece un valor deseado de la potencia maxima que va a ser suministrada por una central de energfa eolica.
Hansen et al. ("Centralised power control of wind farm with doubly fed induction generators", Renewable Energy 32 (2006), p. 935-951) describe el control de la produccion de energfa de todo un parque eolico mediante el envfo de senales de potencia de referencia a cada turbina eolica individual.
Lubosny et al. (“Supervisory Control of a Wind Farm”, IEEE Transactions on Power Systems, vol. 22, N. ° 3, 2007) se refiere a la reduccion de las variaciones de salida de potencia. La reduccion se consigue bien usando un dispositivo de almacenamiento de energfa independiente (externo) o bien proporcionando una reserva de potencia lograda mediante la carga parcial de una o varias turbinas en un parque eolico.
Puede verse como un objeto de las realizaciones de la presente invencion proporcionar un procedimiento y una disposicion para facilitar el control rapido y eficaz de la frecuencia de red, en particular, en el funcionamiento a carga parcial.
Descripcion de la invencion
El objeto mencionado anteriormente se cumple al proporcionar, en un primer aspecto, un procedimiento para reducir la potencia electrica suministrada por una instalacion de turbinas eolicas a una red de suministro electrico asociada, comprendiendo el procedimiento las etapas de
- determinar un nivel de potencia electrica disponible de la instalacion de turbinas eolicas,
- establecer un nivel de restriccion independiente de la velocidad del viento para la instalacion de turbinas eolicas, siendo dicho nivel de restriccion un porcentaje del nivel de potencia electrica disponible, y
- hacer funcionar la instalacion de turbinas eolicas de tal forma que la potencia electrica generada suministrada por la instalacion de turbinas eolicas es igual a la diferencia entre un nivel de potencia electrica disponible real y el nivel de restriccion.
El termino instalacion de turbinas eolicas debe interpretarse en sentido amplio. Por lo tanto, la expresion instalacion de turbinas eolicas cubre una sola turbina eolica o un grupo de turbinas eolicas que forman un parque de turbinas eolicas.
Ademas, por potencia electrica disponible se entiende la produccion de energfa posible que se podna haber obtenido si se permitiera a la turbina funcionar en condiciones optimas.
El nivel de potencia electrica disponible se determina bajo condiciones de funcionamiento dadas actuales y se puede determinar de varias maneras. Una manera de determinar el nivel de potencia electrica disponible se basa en una medicion de la velocidad real del viento.
El nivel de restriccion se establece como un porcentaje del nivel de potencia electrica disponible. En principio, el nivel de reduccion puede ser cualquier porcentaje entre el 0 % y el 100 % del nivel de potencia electrica disponible. Por lo tanto, el nivel de restriccion puede ser menor del 40 %, tal como menor del 30 %, tal como menor del 20 %, tal como menor del 10 %, del nivel de potencia electrica disponible.
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, se puede restringir la potencia electrica suministrada por la instalacion de turbinas eolicas a la red de suministro electrico cabeceando al menos una pala del rotor, o al menos un conjunto de palas del rotor, de una turbina eolica en un angulo de cabeceo predeterminado. Como se expuso anteriormente, la turbina eolica puede ser una turbina eolica aislada, o puede formar parte de un grupo de turbinas eolicas que forman un parque eolico. El angulo de cabeceo predeterminado se puede deducir del nivel de potencia electrica disponible y del nivel de restriccion.
De acuerdo con una segunda realizacion, la potencia electrica suministrada por la instalacion de turbinas eolicas puede ser restringida mediante el cambio de la velocidad de rotacion del rotor de la turbina eolica. Por lo tanto, se puede obtener restriccion mediante el aumento o la disminucion de la velocidad de rotacion del rotor de la turbina eolica. Una vez mas, la turbina eolica puede ser una turbina eolica aislada, o puede formar parte de un grupo de turbinas eolicas que forman un parque eolico.
En una tercera realizacion, se puede restringir la potencia electrica suministrada por la instalacion de turbinas eolicas cambiando (aumentando o disminuyendo) la velocidad de rotacion del rotor de la turbina eolica, y cabeceando una pala del rotor o un conjunto de palas del rotor de dicha turbina eolica en un angulo de cabeceo predeterminado. Una vez mas, el angulo de cabeceo predeterminado se puede deducir del nivel de potencia electrica disponible y del nivel de restriccion.
En un segundo aspecto, la presente invencion se refiere a una instalacion de turbinas eolicas adaptada para generar y suministrar potencia electrica a una red de suministro electrico asociada, comprendiendo la instalacion de turbinas eolicas un controlador de restriccion que comprende
- medios para determinar un nivel de potencia electrica disponible de la instalacion de turbinas eolicas, y
- medios para almacenar un nivel establecido de restriccion independiente de la velocidad del viento para la instalacion de turbinas eolicas, siendo dicho nivel de restriccion un porcentaje de la potencia electrica disponible,
en el que el controlador de restriccion esta adaptado para hacer funcionar la instalacion de turbinas eolicas de tal forma que la potencia electrica suministrada por la instalacion de turbinas eolicas es igual a la diferencia entre un nivel de potencia electrica disponible real y el nivel de restriccion.
Una vez mas, la expresion instalacion de turbinas eolicas debe interpretarse en sentido amplio. Por lo tanto, la expresion instalacion de turbinas eolicas cubre una sola turbina de eolica o un grupo de turbinas eolicas que forman un parque eolico. La turbina eolica o turbinas eolicas pueden comprender un generador de induccion doblemente alimentado para generar una salida de potencia de corriente alterna trifasica.
Los medios proporcionados para determinar el nivel de potencia electrica disponible pueden comprender un sensor de velocidad del viento.
El nivel de restriccion establecido es un porcentaje entre el 0 % y el 100 % del nivel de potencia electrica disponible. Como ejemplo, el nivel de restriccion puede ser menor del 40 %, tal como menor del 30 %, tal como menor del 20 %, tal como menor del 10 %, del nivel de potencia electrica disponible.
Para hacer funcionar la instalacion de turbinas eolicas en un modo de funcionamiento restringido, la instalacion de turbinas eolicas puede comprender ademas una disposicion para cabecear al menos una pala del rotor de una turbina eolica en un angulo de cabeceo predeterminado con el fin de cumplir con el nivel de restriccion establecido.
El controlador de restriccion puede estar adaptado para derivar el angulo de cabeceo predeterminado del nivel de potencia electrica disponible y del nivel de restriccion.
La instalacion de turbinas eolicas puede comprender, ademas, una disposicion para cambiar (aumentar o disminuir) la velocidad de rotacion del rotor de una turbina eolica con el fin de cumplir con el nivel de restriccion establecido. En un tercer aspecto, la presente invencion se refiere a un controlador de reduccion para una instalacion de turbinas eolicas que comprende
- medios para determinar un nivel de potencia electrica disponible de la instalacion de turbinas eolicas, y
- medios para almacenar un nivel establecido de restriccion independiente de la velocidad del viento para la instalacion de turbinas eolicas, siendo dicho nivel de restriccion un porcentaje del nivel de la potencia electrica disponible,
en el que el controlador de restriccion esta adaptado para hacer funcionar la instalacion de turbinas eolicas de tal forma que la potencia electrica suministrada por la instalacion de turbinas eolicas es igual a la diferencia entre un nivel de potencia electrica disponible real y el nivel de restriccion.
Una vez mas, el nivel de restriccion es un porcentaje de un nivel de potencia electrica real.
El controlador de restriccion puede ser implementado siguiendo la ruta de diseno expuesta en relacion con el segundo aspecto de la presente invencion.
En un cuarto aspecto, la presente invencion se refiere a un producto de programa de ordenador para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con el primer aspecto de la presente invencion cuando dicho producto de programa de ordenador se ejecuta en un ordenador.
En un quinto aspecto, la presente invencion se refiere a un soporte de datos que comprende un producto de programa de ordenador para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con el primer aspecto de la presente invencion cuando dicho producto de programa de ordenador se ejecuta en un ordenador.
Breve descripcion de los dibujos
Diversos aspectos y realizaciones de las presentes realizaciones de la presente invencion se describiran ahora en relacion con los dibujos adjuntos, en los cuales:
la fig. 1 ilustra curvas de potencia idealizadas de una turbina eolica normal, una restringida y una con potencia reducida,
la fig. 2 muestra un diagrama esquematico de un sistema de control de una turbina, y
la fig. 3 muestra un diagrama esquematico del calculo del ajuste del cabeceo del rotor a partir de un calculo de la eficacia aerodinamica del rotor (cp).
Aunque la invencion es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, se han mostrado realizaciones espedficas a modo de ejemplo en los dibujos y se describiran en detalle en el presente documento. Se debe entender, sin embargo, que no se pretende que la invencion se limite a las formas particulares descritas. Antes bien, la invencion ha de cubrirtodas las modificaciones, equivalencias y alternativas que caigan dentro del alcance de la invencion tal como se define por las reivindicaciones adjuntas.
Descripcion detallada de los dibujos
En general, la presente invencion se origina a partir de la observacion de que existe una creciente demanda de turbinas eolicas o parques eolicos que reaccionen cuando una frecuencia de red se desvfa de una frecuencia de red nominal.
De acuerdo con la presente invencion, es posible hacer funcionar una turbina eolica o parque eolico a niveles de potencia mas bajos que la potencia de salida maxima tanto en condiciones de carga parcial como plena. Esto se consigue estableciendo un amortiguador de potencia para el coeficiente de potencia requerido. Este amortiguador de potencia esta disponible ventajosamente en el intervalo de carga parcial y en el intervalo de salida de potencia nominal en funcion de la velocidad del viento.
Con el fin de entender algunos de los modos de funcionamiento y los parametros para el control de frecuencia de red, la diferencia entre reduccion de potencia y restriccion de potencia debe ser clara. La restriccion de potencia reduce la potencia de la red de turbinas en un nivel de potencia especificado (por debajo de la potencia disponible). Este nivel de potencia especificado puede ser un nivel de potencia fijo, tal como por ejemplo 500 kW, o puede ser un porcentaje, tal como por ejemplo el 10 %, de la potencia disponible. La restriccion de potencia difiere de la reduccion de potencia solo en el funcionamiento de carga parcial, ya que una turbina eolica reducida genera la misma cantidad de potencia (potencia optima) que una turbina no reducida en funcionamiento de carga parcial. Contrariamente a esto, una turbina eolica restringida genera un nivel de potencia que es menor que el nivel de potencia disponible a todas las velocidades del viento. Por lo tanto un 10 % de restriccion en la turbina eolica genera el 90 % de lo que es posible tanto en el funcionamiento de carga parcial como en el funcionamiento de plena carga.
La fig. 1 ilustra curvas de potencia idealizadas de una turbina eolica restringida y una reducida. Tengase en cuenta que una turbina eolica restringida cambiara a plena carga a la misma velocidad del viento que una turbina no restringida. Una turbina reducida cambia a plena carga a una velocidad del viento inferior.
Como es generalmente conocido las turbinas eolicas incluyen un sistema de control que controla y hace funcionar diferentes caractensticas internas de la turbina eolica.
La fig. 2 representa un posible sistema de control y su interaccion con una turbina eolica 100 que esta dibujada tan solo parcial y esquematicamente. Las palas del rotor 101 giran por el viento. Las palas del rotor 101 estan conectadas mecanicamente a la caja de engranajes 102 a traves del arbol 103. La caja de engranajes 103 esta conectada mecanicamente a un generador electrico 104 a traves del arbol 105.
La potencia electrica generada por el generador 104 es enviada a una red de suministro asociada a traves de un convertidor electrico 106. El generador electrico 104 puede ser un generador de induccion doblemente alimentado.
Un controlador principal 107, que comprende un procesador principal, controla las funciones de control general de la turbina, en particular un controlador de cabeceo 108 utilizando una referencia de cabeceo, y un controlador de potencia 109 utilizando la referencia de potencia.
Como se ha indicado anteriormente una de las realizaciones de la presente invencion se refiere a un procedimiento para restringir la potencia generada por la turbina eolica 100. Este procedimiento se refiere a hacer funcionar la turbina eolica 100 por debajo de su maxima potencia posible a una velocidad dada del viento con el fin de establecer un amortiguador de potencia o reserva de potencia que se pueda suministrar a la red electrica si la demanda lo requiere. Por lo tanto, proporcionando este amortiguador de potencia se puede aumentar la produccion de energfa de la turbina eolica cuando sea necesario, por ejemplo en el caso de un aumento de la demanda de energfa o en el caso de una disminucion en la frecuencia de red.
Durante el funcionamiento normal, las palas del rotor de la turbina eolica cabecean en un angulo optimo de cabeceo. El angulo optimo de cabeceo se define como el angulo de la pala que saca la maxima potencia del viento.
Con el fin de ser capaz de proporcionar mas potencia a la red si es necesario, el controlador principal 107 que gestiona el control general recibe un valor que representa la velocidad del viento a partir de, por ejemplo, un anemometro 124. Este valor se puede proporcionar, por ejemplo, 10 veces por segundo y el angulo de cabeceo de las palas del rotor se ajusta en consecuencia.
Como alternativa, el elemento de gestion de la turbina eolica envfa (o ha enviado previamente) al controlador principal 107 un coeficiente de restriccion que es una eficacia aerodinamica. El coeficiente de restriccion se define como el cociente entre la potencia real generada por la turbina eolica a un determinado viento y la potencia que se extrae del viento por el rotor de la turbina eolica.
El coeficiente de restriccion podna ser, por ejemplo, del 90 % o el 85 %, dando una amortiguacion de potencia del 10 % o el 15 %, respectivamente.
El controlador principal 107 calcula una desviacion de cabeceo que corresponde al coeficiente de restriccion requerido y env^a una referencia de cabeceo calculada (incluyendo la desviacion de cabeceo) al controlador de cabeceo 108 con el fin de anadir la desviacion de cabeceo al angulo de cabeceo optimo.
En una realizacion particular, a modo de ejemplo, si se quiere una restriccion del 10 % de una turbina eolica, en primer lugar se reduce el punto de ajuste de potencia nominal de la turbina eolica el 10 %. A continuacion, con el fin de conseguir una restriccion del 10 % en carga parcial, se calcula una desviacion de cabeceo en funcion de la velocidad medida del viento y se anade a un angulo de cabeceo optimo calculado, que tambien depende de la velocidad del viento. Esta desviacion de cabeceo, que puede ser positiva o negativa, se calcula de tal modo que reduce la produccion de energfa exactamente en un 10 %. En cualquier momento, se puede enviar mas potencia a la red reduciendo por cabeceo la desviacion de cabeceo.
La restriccion/reduccion de potencia mencionada anteriormente se obtiene mediante el calculo de la reduccion de eficacia aerodinamica (Cp) que dana la deseada reduccion en la produccion de energfa. Este calculo debe tomar en consideracion perdidas de potencia mecanicas, electricas, y otras varias (en el curso de la extraccion de potencia del viento y su entrega a la red electrica).
En otra realizacion, la misma reduccion de Cp se puede conseguir mediante el cambio de la referencia de velocidad del generador. Sin embargo, esta velocidad esta a menudo mas limitada que el cabeceo (por ejemplo, debido a consideraciones del generador y/o convertidor). En otra realizacion mas, se puede utilizar una combinacion de desviacion de cabeceo y cambio de referencia de velocidad del generador.
La fig. 3 muestra una representacion esquematica de un procedimiento para el calculo de la eficacia aerodinamica del rotor, Cp, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Por lo tanto, otros esquemas de calculo tambien pueden ser aplicables.
De acuerdo con la fig. 3 el calculo de Cp comienza proporcionando representaciones del angulo de cabeceo optimo y el cociente de velocidad de punta optima (siendo esta ultima la relacion entre la velocidad de la punta de la pala y la velocidad del viento). Conociendo la velocidad actual del viento, se puede calcular la eficacia aerodinamica optima, Cp optima. A continuacion se vuelve a calcular la Cp optima, tomando en consideracion la referencia de restriccion y las perdidas electricas y mecanicas del sistema. El resultado de este nuevo calculo es la eficacia aerodinamica, Cp restringida. Como se ha indicado previamente la referencia de restriccion puede representar un porcentaje de un nivel de potencia electrica real disponible o puede representar un nivel de potencia fijo. Ahora, conociendo Cp restringida se realiza un calculo inverso que resulta en una desviacion de cabeceo y un cociente de velocidad de punta ajustado. La desviacion de cabeceo y el cociente de velocidad de punta ajustado se pueden aplicar directamente para cabecear las palas del rotor o para cambiar la velocidad del rotor, respectivamente.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un metodo para restringir la potencia electrica suministrada por una turbina eolica en funcionamiento a carga parcial a una red de suministro electrico asociada, comprendiendo el metodo las etapas de
- determinar un nivel de potencia electrica disponible de la turbina eolica, en el que el nivel de potencia electrica disponible es la produccion de potencia posible que se podna haber obtenido, si la turbina eolica hubiera podido funcionar en condiciones optimas, en el que determinar el nivel de potencia electrica disponible se basa en una medicion de la velocidad real del viento,
- establecer un nivel de restriccion independiente de la velocidad del viento para la turbina eolica, siendo dicho nivel de restriccion un porcentaje del nivel de potencia electrica disponible, y
- hacer funcionar la turbina eolica de tal forma que la potencia electrica generada suministrada por la turbina eolica es igual a la diferencia entre un nivel de potencia electrica disponible real y el nivel de restriccion.
2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la potencia electrica suministrada por la turbina eolica esta restringida por el cabeceo de al menos una pala del rotor de la turbina eolica en un angulo de cabeceo predeterminado.
3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el angulo de cabeceo predeterminado se deriva del nivel de potencia electrica disponible y del nivel de restriccion.
4. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la potencia electrica suministrada por la turbina eolica esta restringida por el cambio de una velocidad de rotacion del rotor de la turbina eolica.
5. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la potencia electrica suministrada por la turbina eolica esta restringida por el cambio de una velocidad de rotacion del rotor de la turbina eolica, y el cabeceo de una pala del rotor o de unas palas del rotor de dicha turbina eolica en un angulo de cabeceo predeterminado.
6. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el angulo de cabeceo predeterminado y el cambio de velocidad de rotacion se deducen del nivel de potencia electrica disponible y el nivel de restriccion.
7. Una turbina eolica adaptada para generar y suministrar potencia electrica a una red de suministro electrico asociada, comprendiendo la turbina eolica un controlador de restriccion que comprende
- medios para determinar un nivel de potencia electrica disponible de la turbina eolica, en el que el nivel de potencia electrica disponible es la produccion de potencia posible que se podna haber obtenido, si la turbina eolica hubiera podido funcionar en condiciones optimas, en el que determinar el nivel de potencia electrica disponible se basa en una medicion de la velocidad real del viento, y
- medios para almacenar un nivel establecido de restriccion independiente de la velocidad del viento para la turbina eolica, siendo dicho nivel de restriccion un porcentaje del nivel de potencia electrica disponible,
en el que el controlador de restriccion esta adaptado para hacer funcionar la turbina eolica en funcionamiento a carga parcial de tal forma que la potencia electrica suministrada por la turbina eolica es igual a la diferencia entre un nivel de potencia electrica disponible real y el nivel de restriccion.
8. Una turbina eolica de acuerdo con la reivindicacion 7, que comprende ademas una disposicion para cabecear al menos una pala del rotor de la turbina eolica en un angulo de cabeceo predeterminado con el fin de cumplir con el nivel de restriccion establecido.
9. Una turbina eolica de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que el controlador de restriccion esta adaptado para deducir el angulo de cabeceo predeterminado del nivel de potencia electrica disponible y el nivel de restriccion.
10. Una turbina eolica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, que comprende ademas una disposicion para el cambio de una velocidad de rotacion del rotor de la turbina eolica con el fin de cumplir con el nivel de restriccion establecido.
11. Un controlador de restriccion para una turbina eolica que comprende
- medios para determinar un nivel de potencia electrica disponible de la turbina eolica, en el que el nivel de potencia electrica disponible es la produccion de potencia posible que se podna haber obtenido, si la turbina eolica hubiera podido funcionar en condiciones optimas, en el que determinar el nivel de potencia electrica disponible se basa en una medicion de la velocidad real del viento, y
- medios para almacenar un nivel establecido de restriccion independiente de la velocidad del viento para la turbina eolica, siendo dicho nivel de restriccion un porcentaje del nivel de potencia electrica disponible,
en el que el controlador de restriccion esta adaptado para hacer funcionar la turbina eolica en funcionamiento a carga parcial de tal forma que la potencia electrica suministrada por la turbina eolica es igual a la diferencia entre un nivel de potencia electrica disponible real y el nivel de restriccion.
12. Un producto de programa de ordenador para llevar a cabo el metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6 cuando dicho producto de programa de ordenador se ejecuta en un ordenador.
13. Un soporte de datos que comprende un producto de programa de ordenador para llevar a cabo el metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6 cuando dicho producto de programa de ordenador se ejecuta en un ordenador.
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008031433A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Vestas Wind Systems A/S Methods for controlling a wind turbine connected to the utility grid, wind turbine and wind park
ES2411355T5 (es) 2008-06-30 2019-05-27 Vestas Wind Sys As Restricción de potencia de turbinas eólicas
DE102009037239B4 (de) * 2009-08-12 2011-04-14 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit einstellbarer Leistungsreserve
DK177434B1 (en) * 2010-06-18 2013-05-21 Vestas Wind Sys As Method for controlling a wind turbine
US20120104753A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control system of wind power generator, wind farm, and method for controlling wind power generator
DE102011003974A1 (de) 2011-02-11 2012-08-16 Repower Systems Se Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
DE102012101928B4 (de) 2011-03-07 2024-02-01 Sma Solar Technology Ag Leistungsmanagement zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes
AU2011325889A1 (en) * 2011-04-14 2012-11-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power output leveling method and apparatus for wind turbine generating facility
EP2520795B1 (en) * 2011-05-03 2022-07-06 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and computing module for determining pitch angle adjustment signals of a wind turbine based on the maximum rotational speed
US9368971B2 (en) * 2011-06-23 2016-06-14 Inventus Holdings, Llc Multiple renewables site electrical generation and reactive power control
DE102011081795A1 (de) 2011-08-30 2013-02-28 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
ES2562655T3 (es) * 2011-09-30 2016-03-07 Vestas Wind Systems A/S Control de retroceso rápido que incluye pérdidas de planta
EP2607688B1 (en) * 2011-12-22 2018-12-12 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling a wind turbine
JP5272113B1 (ja) 2012-02-24 2013-08-28 三菱重工業株式会社 風力発電システム、その制御装置、及びその制御方法
CN104271942B (zh) * 2012-05-11 2017-07-21 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
US9709034B2 (en) * 2012-08-14 2017-07-18 Vestas Wind Systems A/S Partial-load de-rating for wind turbine control
US20140156099A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Cummins Power Generation, Inc. Generator power systems with active and passive rectifiers
EP2757253B1 (en) * 2013-01-17 2019-04-10 GE Renewable Technologies Wind B.V. Method of starting a wind turbine
DE102013203540A1 (de) 2013-03-01 2014-09-04 Senvion Se Windenergieanlagen mit verbesserter Leistungsreservenbereithaltung
DE102013204600A1 (de) 2013-03-15 2014-09-18 Senvion Se Windkraftanlage mit Frequenzmessung
US9115695B2 (en) * 2013-07-16 2015-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for controlling a wind turbine
US9450416B2 (en) * 2013-07-16 2016-09-20 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine generator controller responsive to grid frequency change
ES2528065B1 (es) * 2013-07-31 2015-11-13 Acciona Windpower, S.A. Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica
US9541062B2 (en) * 2013-11-20 2017-01-10 Siemens Aktiengesellschaft Method of operating a wind park
WO2015197071A1 (en) 2014-06-26 2015-12-30 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine controller with pitch feedback control loop in partial load
DE102014214863A1 (de) * 2014-07-29 2016-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur rechnergestützten Steuerung der Leistung in einem elektrischen Stromnetz
CN107407258B (zh) * 2015-03-05 2020-02-14 维斯塔斯风力系统集团公司 涡轮机从低功率模式的功率攀升
WO2017050338A1 (en) 2015-09-22 2017-03-30 Vestas Wind Systems A/S Power output changes by ramping de-rated power output and de-rated rotor speed
US10294920B2 (en) * 2015-09-23 2019-05-21 General Electric Company Wind turbine and method for operating a wind turbine
WO2017073602A1 (ja) * 2015-10-28 2017-05-04 京セラ株式会社 設備管理システム及び設備管理方法
JP6421134B2 (ja) 2016-01-29 2018-11-07 三菱重工業株式会社 風力発電装置及びその運転方法
JP6405324B2 (ja) 2016-01-29 2018-10-17 三菱重工業株式会社 風力発電装置及びその運転方法
CN109416019B (zh) 2016-07-06 2020-05-05 维斯塔斯风力系统集团公司 具有多个风力涡轮发电机和发电厂控制器的风力发电厂
US11174840B2 (en) 2016-07-06 2021-11-16 Vestas Wind Systems A/S Wind power plant having a plurality of wind turbine generators and a power plant controller
US10539116B2 (en) 2016-07-13 2020-01-21 General Electric Company Systems and methods to correct induction for LIDAR-assisted wind turbine control
WO2018033191A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 Vestas Wind Systems A/S Reserving power during low-power operation of a wind turbine
CN108204342B (zh) * 2016-12-16 2020-07-10 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机的叶片结冰识别方法和装置
US10634121B2 (en) 2017-06-15 2020-04-28 General Electric Company Variable rated speed control in partial load operation of a wind turbine
DE102018114935A1 (de) 2018-06-21 2019-12-24 Wobben Properties Gmbh Leistungsreduzierter Betrieb einer Windenergieanlage
EP3754179B1 (en) * 2019-06-19 2023-07-19 Wobben Properties GmbH Method for operating a wind turbine
EP3786446A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-03 Wobben Properties GmbH Method for operating a wind turbine

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4160170A (en) * 1978-06-15 1979-07-03 United Technologies Corporation Wind turbine generator pitch control system
US4656362A (en) * 1982-11-08 1987-04-07 United Technologies Corporation Blade pitch angle control for large wind turbines
US4703189A (en) * 1985-11-18 1987-10-27 United Technologies Corporation Torque control for a variable speed wind turbine
DE19532409B4 (de) 1995-09-01 2005-05-12 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und eine zugehörige Windenergieanlage
AP1042A (en) 1996-12-20 2002-02-08 Manuel Dos Santos Da Ponte Hybrid generator apparatus.
DE69814840D1 (de) * 1997-03-26 2003-06-26 Forskningsct Riso Roskilde Windturbine mit vorrichtung zur messung der windgeschwindigkeit
DE19756777B4 (de) 1997-12-19 2005-07-21 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
DE19844258A1 (de) 1998-09-26 2000-03-30 Dewind Technik Gmbh Windenergieanlage
EP1192355B2 (de) 1999-06-10 2015-10-21 Aloys Wobben Windenergieanlage mit schallpegelregelung
DE19929970A1 (de) 1999-06-30 2001-01-11 Aloys Wobben Windenergieanlage mit Schattenwurfregelung
DE19948196A1 (de) 1999-10-06 2001-05-17 Aloys Wobben Verfahren zum Betrieb eines Windparks
DE10022974C2 (de) 2000-05-11 2003-10-23 Aloys Wobben Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
PT1384002E (pt) 2001-04-20 2010-10-11 Baw Gmbh Processo para exploração de uma instalação de energia eólica
CA2460724C (en) * 2001-09-28 2013-03-12 Aloys Wobben Method for operating a wind park
DE10300733B3 (de) 2003-01-11 2004-07-15 Repower Systems Ag Betriebsführungssystem für eine Windenergieanlage
EP1467463B1 (en) 2003-04-09 2016-12-21 General Electric Company Wind farm and method for operating same
US7528496B2 (en) * 2003-09-03 2009-05-05 Repower Systems Ag Method for operating or controlling a wind turbine and method for providing primary control power by means of wind turbines
DE10357292B4 (de) * 2003-12-05 2006-02-02 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Verfahren für die Steuerung eines Antriebsstrangs für eine Strömungskraftmaschine mit Drehzahlführung, Kraftstoßreduktion und Kurzzeitenergiespeicherung
US7317260B2 (en) * 2004-05-11 2008-01-08 Clipper Windpower Technology, Inc. Wind flow estimation and tracking using tower dynamics
JP4495001B2 (ja) 2005-02-17 2010-06-30 三菱重工業株式会社 発電システム
US7633176B1 (en) * 2005-08-17 2009-12-15 Earth Turbines, Inc. Direct drive induction electrical power generator
DE102005052011A1 (de) † 2005-10-31 2007-05-03 E.On Netz Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
US20070124025A1 (en) 2005-11-29 2007-05-31 General Electric Company Windpark turbine control system and method for wind condition estimation and performance optimization
DE102005059888C5 (de) 2005-12-15 2016-03-10 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Momenten- und Pitchsteuerung für eine Windenergieanlage abhängig von der Drehzahl
US7352075B2 (en) * 2006-03-06 2008-04-01 General Electric Company Methods and apparatus for controlling rotational speed of a rotor
EP2035899A1 (en) * 2006-04-26 2009-03-18 Alliance for Sustainable Energy, LLC Adaptive pitch control for variable speed wind turbines
US7437264B2 (en) * 2006-06-19 2008-10-14 General Electric Company Methods and apparatus for balancing a rotor
DE102006039693A1 (de) 2006-08-21 2008-03-20 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben von Windenergieanlagen
JP4365394B2 (ja) * 2006-09-20 2009-11-18 株式会社日立製作所 風力発電システムおよびその運転方法
DE102006054768A1 (de) * 2006-11-16 2008-05-21 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage im leistungslimitierten Betrieb
US7420289B2 (en) * 2006-12-06 2008-09-02 General Electric Company Method for predicting a power curve for a wind turbine
US7531911B2 (en) 2006-12-22 2009-05-12 Ingeteam Energy, S.A. Reactive power control for operating a wind farm
CN101730796B (zh) * 2007-04-30 2012-09-19 维斯塔斯风力系统有限公司 运行具有桨距控制的风力涡轮机的方法、风力涡轮机以及风力涡轮机的集群
US20090055030A1 (en) * 2007-08-21 2009-02-26 Ingeteam, S.A. Control of active power reserve in a wind-farm
ES2299407B1 (es) * 2007-10-18 2009-08-25 Acciona Energia, S.A. Sistema de produccion de energia electrica e hidrogeno.
US20090212563A1 (en) * 2008-02-21 2009-08-27 General Electric Company System and method for improving performance of power constrained wind power plant
WO2010000723A2 (en) * 2008-06-30 2010-01-07 Vestas Wind Systems A/S A method of controlling a wind power plant
ES2411355T5 (es) 2008-06-30 2019-05-27 Vestas Wind Sys As Restricción de potencia de turbinas eólicas
US7763989B2 (en) * 2009-07-07 2010-07-27 General Electric Company Method and apparatus for controlling the tip speed of a blade of a wind turbine
US7908036B2 (en) * 2009-10-20 2011-03-15 General Electric Company Power production control system and method
EP2577055B8 (en) * 2010-06-02 2016-10-12 Vestas Wind Systems A/S A method for operating a wind turbine at improved power output
US8076789B2 (en) * 2010-12-21 2011-12-13 General Electric Company System and method for controlling wind turbine power output

Also Published As

Publication number Publication date
AU2009265828A1 (en) 2010-01-07
NZ590222A (en) 2013-05-31
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US20100286835A1 (en) 2010-11-11
CN102076959B (zh) 2014-12-10
AU2009265828B2 (en) 2014-05-22
MX2011000030A (es) 2011-03-30
US8793027B2 (en) 2014-07-29
EP2307715B2 (en) 2019-01-16
CN102076959A (zh) 2011-05-25
WO2010000648A2 (en) 2010-01-07
EP2307715B1 (en) 2013-04-03
EP2307715A2 (en) 2011-04-13
ES2411355T3 (es) 2013-07-05

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