ES2585481T3

ES2585481T3 - Parque eólico y procedimiento para hacer funcionar un parque eólico

Info

Publication number: ES2585481T3
Application number: ES09014431.2T
Authority: ES
Inventors: Jens Fortmann; Friedrich Koch
Original assignee: Senvion GmbH
Current assignee: Senvion GmbH
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2029-11-18
Also published as: DK2333926T3; DE102008048258A1; EP2333926B1; EP2333926A2; DE102008048258B4; EP2333926A3

Abstract

Procedimiento para hacer funcionar un parque eólico, en el que se transporta la energía eléctrica generada en el parque eólico a través de una red interna del parque eólico (11) a una estación de transferencia (12) y en el que se transforma la energía eléctrica antes de la transferencia a una red externa (14) en una tensión, que es superior en una relación de transformación seleccionable a la tensión en la red interna del parque eólico (11), con las etapas de: a. determinar un grado de utilización eléctrica de una turbina eólica (10) del parque eólico; y caracterizado por b. ajustar la relación de transformación en función del grado de utilización eléctrica de la turbina eólica (10), en el que se modifica la relación de transformación en función de si un punto de trabajo presente de la turbina eólica ofrece una reserva de potencia reactiva en una medida suficiente.

Description

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DESCRIPCION

Parque eolico y procedimiento para hacer funcionar un parque eolico

La invencion se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un parque eolico, en el que se transporta la energfa electrica generada en el parque eolico a traves de una red interna del parque eolico a una estacion de transferencia. Antes de la transferencia a una red externa se transforma la energfa electrica en una tension, que es superior en una relacion de transformacion seleccionable a la tension en la red interna del parque eolico. La invencion se refiere ademas a un parque eolico con una estacion de transferencia, en la que se transfiere la energfa electrica generada en el parque eolico de una red interna del parque eolico a una red externa. El parque eolico comprende un conmutador de tomas para ajustar la relacion de transformacion entre la tension en la red interna del parque eolico y la tension en la red externa asf como un regulador de parque eolico, que indica al conmutador de tomas una relacion de transformacion.

En los parques eolicos, la energfa electrica generada por las turbinas eolicas se conduce habitualmente a traves de una red de media tension con una tension de por ejemplo 20 kV a una estacion de transferencia. Para la transferencia a la red externa, que por regla general es una red de alta tension, la energfa electrica se transforma con un transformador en una tension de por ejemplo 110 kV. En caso de que cambie la tension en la red de alta tension, la tension en la red de media tension puede mantenerse constante modificando la relacion de transformacion entre la alta tension y la media tension. Esto se conoce en el estado de la tecnica.

Como es sabido, en la generacion de electricidad las turbinas eolicas dependen de que la energfa electrica pueda entregarse a la red interna del parque eolico con una determinada tension, pudiendo diferir esta tension solo ligeramente de la tension nominal. En caso de que la tension se encuentre por debajo de la tension nominal, es necesaria una intensidad de corriente superior para, aun asf, poder entregar una potencia nominal. Las intensidades de corriente superiores pueden llevar a un aumento de la carga de los componentes electricos de la turbina eolica tales como generador, cable y transformador. Para evitar una sobrecarga, en tales situaciones normalmente primero se limita la potencia reactiva, antes de que se produzca una limitacion de la potencia activa. Si, por el contrario, la tension en la red interna del parque eolico se encuentra por encima de la tension nominal, entonces esto tambien puede llevar a una sobrecarga de los componentes de la turbina eolica, por ejemplo al sobrecargarse el convertidor. Por tanto, la tension tiene que encontrarse dentro de una banda estrecha por encima y por debajo de la tension nominal para que la turbina eolica pueda entregar potencia nominal y al mismo tiempo pueda satisfacer las especificaciones de potencia reactiva. Aun cuando la turbina eolica todavfa se hace funcionar dentro del intervalo admisible, aumenta la carga de la turbina eolica cuando el funcionamiento tiene lugar cerca de los lfmites del sistema. Un funcionamiento al borde de los lfmites del sistema lleva a una disminucion de la vida util de la turbina eolica y a un aumento del esfuerzo de mantenimiento.

Partiendo del estado de la tecnica mencionado al principio, la invencion se basa en el objetivo de presentar un procedimiento para hacer funcionar un parque eolico asf como un parque eolico con los que sea posible reducir la carga de las turbinas eolicas del parque eolico. El objetivo se consigue mediante las caractensticas de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se encuentran formas de realizacion ventajosas.

Segun la invencion, en el procedimiento se determina el grado de utilizacion electrica de una turbina eolica del parque eolico y se ajusta la relacion de transformacion entre la tension en la red interna del parque eolico y la tension en la red externa en funcion del grado de utilizacion electrica de la turbina eolica.

En primer lugar se explicaran algunos terminos. Un parque eolico comprende al menos una turbina eolica, aunque por regla general comprende varias turbinas eolicas, en las que la energfa de rotacion de un rotor se convierte en energfa electrica a traves de un generador. A traves de una red interna del parque eolico se conduce la energfa electrica a una estacion de transferencia, en esta se transforma en una tension superior y se transfiere a una red externa. La relacion entre la tension en la red externa y la tension en la red interna del parque eolico se denomina relacion de transformacion. En el marco de la invencion la relacion de transformacion puede seleccionarse, por tanto, puede modificarse en varias etapas o de manera continua.

En el estado de la tecnica se conocen conmutadores de tomas como medios para cambiar la relacion de transformacion. Asf se utilizan conmutadores de tomas en las redes de los grandes proveedores de energfa para posibilitar oscilaciones de tension en las redes de alta tension, sin que ello vaya acompanado al mismo tiempo de oscilaciones de tension a nivel de media tension. Con respecto a las turbinas eolicas, en el documento WO 2006/120033 A2 se ha propuesto utilizar conmutadores de tomas para implementar las especificaciones de potencia reactiva de la red externa. Cuando se hace funcionar el conmutador de tomas cambia la tension de la red interna del parque eolico. Los reguladores de las turbinas eolicas individuales compensan el cambio de tension porque aumentan o disminuyen el porcentaje de potencia reactiva.

El documento GB2410386 da a conocer una turbina eolica con una maquina asmcrona de doble alimentacion, que a traves de un transformador de red con cambiador de tomas en carga esta conectada a la red superior. Solo se

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realizan operaciones de conmutacion por medio del conmutador de tomas cuando ya no puede mantenerse una especificacion de valor teorico por medio de los convertidores de la turbina eolica.

El grado de utilizacion electrica de una turbina eolica es el grado de utilizacion que se produce porque fluye energfa electrica a traves de los componentes de la turbina eolica. Por ejemplo puede determinarse el grado de utilizacion electrica mediante la relacion entre potencia aparente (o corriente aparente) actual y posible potencia aparente (o corriente aparente) maxima.

Segun la invencion, el grado de utilizacion electrica se determina por ejemplo porque se observa el punto de trabajo de la turbina eolica y se comprueba la distancia que mantiene el punto de trabajo con respecto a los lfmites del sistema de la turbina eolica. Por ejemplo, si en el punto de trabajo presente la tension es tan alta que se corre el riesgo de que el convertidor sufra una sobrecarga, el punto de trabajo esta relacionado con un grado de utilizacion electrica elevado. Si, por el contrario, la tension es tan baja que los componentes electricos de la turbina eolica como generador, cable y transformador se calientan por la intensidad de corriente superior, tambien existe un grado de utilizacion electrica elevado. Cuando se determina la existencia de un grado de utilizacion electrica elevado, entonces con el procedimiento segun la invencion puede modificarse la relacion de transformacion, lo que lleva a que en la red interna del parque eolico exista una tension nueva. La turbina eolica puede entregar la energfa electrica generada con la tension nueva y obtiene asf un punto de trabajo que esta relacionado con un grado de utilizacion electrica menor. Disminuye la carga para la turbina eolica.

En una forma de realizacion ventajosa se determina el grado de utilizacion electrica de la turbina eolica porque se comparan la tension U y una componente reactiva Q de la energfa electrica generada en la turbina eolica con un diagrama caractenstico U-Q, debiendo entender por componente reactiva un termino generico que comprende las diferentes posibilidades de representacion como corriente reactiva, potencia reactiva, angulo de fase, etc. Por diagrama caractenstico U-Q se entendera lo siguiente. El generador de una turbina eolica genera la energfa electrica con tensiones pequenas, que generalmente se encuentran entre 400 V y 6 kV. Antes de la transferencia a la red interna del parque eolico se transforma la energfa electrica con un transformador correspondiente a la turbina eolica en una tension media de por ejemplo 20 kV. Mediante el transformador de la turbina eolica se transmite tanto la componente activa como la componente reactiva de la energfa electrica. Se sabe que la capacidad del transformador para transmitir la componente reactiva depende de la tension con la que se hace funcionar el transformador. En un extremo del intervalo de tension admisible la turbina eolica puede generar sin limitacion una componente reactiva capacitiva (funcionamiento sobreexcitado), mientras que en la transmision de una componente reactiva inductiva (funcionamiento subexcitado) llega mas rapidamente a los lfmites del sistema. En el otro extremo del intervalo de tension admisible la turbina eolica puede generar bien una componente reactiva inductiva, mientras que en la transmision de una componente reactiva capacitiva llega mas rapidamente a los lfmites del sistema. Esta relacion se describe en detalle en el documento DE 10 2008 018 748. Si se considera un diagrama caractenstico U- Q derivado de este conocimiento, en comparacion con la forma rectangular, que sena de esperar si la capacidad para la transmision de la componente reactiva por todo el intervalo de tension admisible fuera igual, faltan dos esquinas. La forma del diagrama caractenstico U-Q se aproxima por tanto a la de un rombo. Si se considera el diagrama caractenstico U-Q en el lado de la red interna del parque eolico, entonces con una tension alta se reduce la capacidad para la alimentacion de una componente reactiva capacitiva y con una tension reducida se reduce la capacidad para la alimentacion de una componente reactiva inductiva. En el lado del generador los signos son opuestos. En el marco de la invencion, la tension U se considera preferiblemente en el lado de la red interna del parque eolico, sin embargo tambien es posible una consideracion en el lado del generador. El diagrama caractenstico U-Q cambia en funcion de cuanta potencia entrega la turbina eolica. Asf, con una potencia activa menor puede alimentarse un porcentaje mayor de potencia reactiva. Sin embargo, se mantiene la forma similar a la de un rombo del diagrama caractenstico U-Q.

Si se toma el punto de trabajo de la turbina eolica definido por la tension U y la componente reactiva Q y se compara con el diagrama caractenstico U-Q, entonces puede partirse de un grado de utilizacion electrica reducido de la turbina eolica cuando el punto de trabajo esta muy alejado de todos los lfmites del diagrama caractenstico U-Q. El grado de utilizacion electrica aumenta cuando el punto de trabajo se aproxima a un lfmite del diagrama caractenstico U-Q. En caso de que el punto de trabajo se aproxime a un lfmite del diagrama caractenstico U-Q donde en comparacion con el rectangulo falta una esquina, la reaccion clasica sena reducir la componente reactiva Q y aceptar que la turbina eolica ya no puede satisfacer la especificacion de potencia reactiva. En su lugar, en el marco de la invencion, mediante un cambio de la relacion de transformacion puede modificarse la tension en la red interna del parque eolico. El punto de trabajo de la turbina eolica se aleja asf de los lfmites del diagrama caractenstico U-Q y se reduce el grado de utilizacion electrica de la turbina eolica. Puede aprovecharse el margen asf obtenido para aumentar la componente reactiva Q de modo que se satisfaga de nuevo la especificacion de potencia reactiva.

En lugar de considerar unicamente la distancia del punto de trabajo con respecto a los lfmites del diagrama caractenstico U-Q, en el diagrama caractenstico para cada punto de trabajo puede leerse si sena posible, en caso necesario, poner a disposicion una componente reactiva capacitiva o inductiva adicional. La capacidad para poder proporcionar una componente reactiva capacitiva o inductiva adicional se denomina reserva de potencia reactiva. La invencion abarca la idea de modificar la relacion de transformacion entre la tension interna del parque eolico y la

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tension de la red externa en funcion de si el punto de trabajo de la turbina eolica ofrece una reserva de potencia reactiva en una medida suficiente.

Un parque eolico comprende normalmente una pluralidad de turbinas eolicas. Si se modifica la relacion de transformacion entre la tension interna del parque eolico y la tension de la red externa, entonces esto no afecta a una unica turbina eolica, sino a todas las turbinas eolicas del parque eolico. Si se realiza el procedimiento segun la invencion de modo que ya se modifique la relacion de transformacion cuando en una unica turbina eolica exista un grado de utilizacion electrica elevado, esto reducira el grado de utilizacion electrica de esta turbina eolica; sin embargo, al mismo tiempo tal vez se aumente el grado de utilizacion electrica de las demas turbinas eolicas. Preferiblemente, la relacion de transformacion solo se modifica cuando el grado de utilizacion electrica, en una pluralidad o un numero predeterminado de turbinas eolicas del parque eolico, ha superado unos lfmites predeterminados.

Los conmutadores de tomas, que pueden utilizarse para cambiar la relacion de transformacion, estan sometidos a un desgaste elevado y resisten solo un numero limitado de operaciones de conmutacion. Por ello, merece la pena modificar la relacion de transformacion solo cuando la ganancia por la descarga de las turbinas eolicas es mayor que la perdida por el desgaste del conmutador de tomas. Esto puede conseguirse por ejemplo haciendo funcionar el conmutador de tomas solo cuando se satisfaga una condicion mas estricta. La condicion puede ser por ejemplo la comunicacion de un grado de utilizacion electrica aumentado por un periodo de tiempo predeterminado de por ejemplo mas de 1 minuto o mas de 10 minutos. Otros criterios podnan ser que el parque eolico en conjunto ya no puede suministrar la potencia reactiva demandada o que se superan lfmites de temperatura en las turbinas eolicas. Ademas, la conmutacion del conmutador de tomas puede ser en funcion de si en un intervalo de tiempo anterior de por ejemplo 30 minutos, 24 horas o un mes ya ha tenido lugar una operacion de conmutacion o un numero determinado de operaciones de conmutacion.

La decision de si se conmuta el conmutador de tomas puede tomarse en particular en funcion de los siguientes criterios. Puede observarse un valor promedio de la tension a lo largo del tiempo y conmutarse el conmutador de tomas solo cuando el valor promedio se encuentra por encima de un valor lfmite predeterminado durante un intervalo de tiempo predeterminado. De este modo puede evitarse una conmutacion del conmutador de tomas con oscilaciones de tension cortas. Ademas puede observarse el intervalo de tiempo hasta la siguiente operacion de mantenimiento regular de la turbina eolica. Si se parte del hecho de que un conmutador de tomas entre dos operaciones de mantenimiento solo puede realizar un numero predeterminado de operaciones de conmutacion, entonces en cualquier momento puede determinarse la cantidad de operaciones de conmutacion que aun son posibles hasta la siguiente operacion de mantenimiento. En caso de que el intervalo de tiempo hasta la siguiente operacion de mantenimiento aun sea largo y ya solo esten disponibles pocas operaciones de conmutacion, entonces pueden endurecerse los criterios que disparan una operacion de conmutacion y al reves. Ademas, el disparo de una operacion de conmutacion puede ser en funcion de una valoracion de coste/uso. Mediante el numero de operaciones de conmutacion entre dos operaciones de mantenimiento y los costes de una operacion de mantenimiento pueden calcularse facilmente los costes relacionados con una unica operacion de conmutacion. Tambien esta disponible la informacion de los costes que se producen por ejemplo porque debido a un grado de utilizacion electrica elevado de la turbina eolica disminuye la alimentacion de potencia. Si, por ejemplo, una operacion de conmutacion cuesta 25 euros y por la reduccion de la alimentacion de potencia en 15 minutos se producen costes de 25 euros, entonces una operacion de conmutacion sera razonable desde el punto de vista economico cuando gracias a esta la turbina eolica pueda hacerse funcionar durante un periodo de tiempo de mas de 15 minutos con una alimentacion de potencia maxima en lugar de con una reducida. La decision sobre hacer funcionar el conmutador de tomas puede ser en funcion de uno o varios de los criterios anteriores. Puede estar previsto un modulo de valoracion en el regulador de parque eolico que tome la decision. Ademas, el modulo de valoracion puede estar disenado para, en funcion de la entrega de potencia activa actual y/o un valor promedio de tension y/o una magnitud de estado del conmutador de tomas, seleccionar un diagrama caractenstico U-Q adecuado a partir de una pluralidad de diagramas caractensticos U-Q.

En caso de que el grado de utilizacion electrica de las turbinas eolicas del parque eolico sea demasiado elevado, es decir, en caso de que el punto de trabajo este muy alejado del intervalo deseado, entonces el conmutador de tomas puede modificar la relacion de transformacion en una operacion de conmutacion en varias etapas.

A la inversa, no obligatoriamente tiene que ser una condicion previa para un cambio de la relacion de transformacion que una o varias turbinas eolicas lleguen a sus lfmites de potencia. Cuando las turbinas eolicas estan tan alejadas de sus lfmites del sistema que es posible un aumento de la tension sin que se alcancen los lfmites del sistema, entonces puede realizarse el aumento de tension para reducir las perdidas electricas y aumentar el rendimiento.

Si se cambia la relacion de transformacion y con ello la tension en la red interna del parque eolico, entonces tal vez el control de la turbina eolica intentara contrarrestar el cambio de tension y regular la tension para adoptar de nuevo el valor anterior. En la mayona de los casos no se desea una reaccion de este tipo de la turbina eolica. Puede evitarse la reaccion cuando se indican a la turbina eolica durante el cambio de la relacion de transformacion valores teoricos nuevos para la tension y/o la componente reactiva. La turbina eolica recibe asf informacion acerca de que se desea el cambio en la red interna del parque eolico y de que no debe actuarse en contra.

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En una menor medida que con un conmutador de tomas, tambien puede influirse en el nivel de tension en la red interna del parque eolico con medidas para una compensacion activa o pasiva. Un ejemplo de ello es la conexion o desconexion de capacitancias en la red interna del parque eolico. Es razonable unir el procedimiento segun la invencion con el control de la compensacion de tal modo que inicialmente se produzcan cambios reducidos a traves de la compensacion interna del parque eolico y que el conmutador de tomas solo se haga funcionar cuando es necesario un cambio considerable.

El parque eolico segun la invencion esta disenado para la realizacion del procedimiento segun la invencion. Esta previsto que la regulacion de parque eolico indique al conmutador de tomas la relacion de transformacion en funcion del grado de utilizacion electrica de una turbina eolica. Al indicar la relacion de transformacion adecuada y ajustando asf la tension en la red interna del parque eolico, las turbinas eolicas del parque eolico pueden hacerse funcionar en un punto de trabajo, en el que las turbinas eolicas estan bajo una carga reducida.

Preferiblemente esta prevista una memoria de diagramas caractensticos, en la que se deposita un diagrama caractenstico U-Q que difiere de la forma rectangular. Mediante el diagrama caractenstico U-Q puede determinarse la magnitud del grado de utilizacion electrica al que esta sometida la turbina eolica. Para ello, directamente en la turbina eolica puede estar previsto un modulo logico que compara la tension U y la componente reactiva Q de la energfa electrica alimentada a la red interna del parque eolico con el diagrama caractenstico U-Q. En caso de que la comparacion lleve al resultado de que la turbina eolica esta sometida a un grado de utilizacion electrica aumentado, entonces puede enviarse una comunicacion correspondiente al regulador de parque eolico. En el regulador de parque eolico puede comprobarse si existen las condiciones para una conmutacion del conmutador de tomas. La condicion puede ser por ejemplo que mas de una o mas de la mitad de las turbinas eolicas del parque eolico comuniquen la existencia de un grado de utilizacion aumentado.

Alternativa o adicionalmente en el regulador de parque eolico puede estar previsto un modulo logico que compare la tension U y la componente reactiva Q de la red interna del parque eolico con el diagrama caractenstico U-Q. Diferentes factores pueden llevar a que la tension en la red interna del parque eolico no sea igual en todos los puntos. Por tanto, los valores para la tension U y la componente reactiva Q en la estacion de transferencia para la red externa no tienen que coincidir necesariamente con los valores correspondientes en las turbinas eolicas individuales. Aun asf, a partir de los valores de medicion centrales a traves de la tension U y la componente reactiva Q en la red interna del parque eolico puede derivarse informacion sobre el grado de utilizacion electrica de las turbinas eolicas individuales y pueden establecerse condiciones bajo las cuales se hace funcionar el conmutador de tomas para modificar la relacion de transformacion. Por ejemplo, puede estar prevista una conmutacion del conmutador de tomas cuando el parque eolico recibe desde fuera una especificacion nueva de potencia reactiva y ya mediante una comparacion central con el diagrama caractenstico U-Q puede determinarse que las turbinas eolicas debido a un grado de utilizacion electrica elevado no podran satisfacer la especificacion nueva de potencia reactiva.

El conmutador de tomas puede estar dispuesto por separado o estar unido de manera constructiva con el transformador. Para poder reaccionar rapidamente cuando los puntos de trabajo de las turbinas eolicas se encuentran muy alejados de los puntos deseados, el conmutador de tomas puede estar disenado de tal modo que, en caso necesario, en una operacion de conmutacion realice un cambio por varias etapas de conmutacion. Para el ajuste fino de la tension, en la red interna del parque eolico puede estar prevista ademas una fuente de potencia reactiva independiente de las turbinas eolicas, que puede conectarse y desconectarse. La fuente de potencia reactiva puede estar controlada o regulada. Tambien pueden estar conectadas en paralelo varias combinaciones de conmutador de tomas y transformador para generar una redundancia.

Puede estar previsto que la energfa electrica, inicialmente se transporte a traves de una lmea de conexion a la red externa. Esto se considera por ejemplo cuando el parque eolico es un parque eolico mar adentro y la energfa electrica se conduce a traves de la lmea de conexion hacia la costa o cuando el parque eolico esta muy alejado del siguiente punto de conexion de la red publica de distribucion de energfa. Un primer conmutador de tomas puede estar dispuesto en un primer extremo de la lmea de conexion y un segundo conmutador de tomas puede estar dispuesto en un segundo extremo de la lmea de conexion, controlandose o regulandose los dos conmutadores de tomas mediante el regulador de parque eolico. Asf, puede seleccionarse la tension en la red interna del parque eolico independientemente de la tension en la red publica de distribucion de energfa y es posible contrarrestar una cafda de tension a traves de la lmea de conexion mediante la conmutacion de uno de los dos conmutadores de tomas.

A continuacion se describira la invencion a modo de ejemplo haciendo referencia a los dibujos adjuntos mediante una forma de realizacion ventajosa. Muestran:

la figura 1, un parque eolico segun la invencion;

la figura 2, un diagrama caractenstico U-Q de una turbina eolica del parque eolico segun la invencion;

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las figuras 3, 4, puntos de trabajo a modo de ejemplo de turbinas eolicas mediante el diagrama caractenstico U-Q de la figura 2; y

la figura 5, un diagrama caractenstico U-Q alternativo.

Un parque eolico en la figura 1 comprende una pluralidad de turbinas eolicas 10. Cada turbina eolica 10 comprende un rotor, cuya rotacion se convierte en energfa electrica a traves de un generador no representado. La energfa electrica generada por el generador con una tension de por ejemplo 690 V ya se transforma en la turbina eolica 10 en una media tension de 20 kV. Con la tension de 20 kV la energfa electrica se alimenta a una red interna del parque eolico 11 y a traves de la red interna del parque eolico 11 se conduce a una estacion de transferencia 12. Los tramos de la red interna del parque eolico 11 se representan en forma de esquemas equivalentes 15 para indicar que en cada caso tambien tienen el efecto de una inductancia, una capacitancia y una resistencia. En la estacion de transferencia 12 esta previsto un transformador con un conmutador de tomas 13 con el que se transforma la energfa electrica de la media tension de 20 kV en una alta tension de 110 kV.

En la estacion de transferencia 12 la energfa electrica se transfiere a una red externa 14. La red externa es normalmente una red publica de distribucion de energfa, a traves de la que se distribuye la energfa electrica a los consumidores. En particular, en el caso de un parque eolico mar adentro, la energfa electrica puede transferirse inicialmente a traves de un conmutador de tomas a una lmea de conexion, antes de que a traves de otro conmutador de tomas dispuesto en el otro extremo de la lmea de conexion se transfiera a la red externa. Puede estar previsto que los dos conmutadores de tomas en la realizacion del procedimiento segun la invencion se conecten adaptados entre sf, considerandose para la invencion los dos conmutadores de tomas como pertenecientes al parque eolico. Esto hace posible desacoplar la tension en la red interna del parque eolico 11 de la tension de la red publica de distribucion de energfa y seleccionar la tension de la red interna del parque eolico 11 independientemente de la tension en la red publica de distribucion de energfa. Ademas es posible contrarrestar un cambio de tension, que se produce solo en un extremo de la lmea de conexion, haciendo funcionar uno de los dos conmutadores de tomas.

A un regulador de parque eolico 20 se le suministran diferentes informaciones sobre el estado del parque eolico. Las informaciones comprenden la tension real y la corriente real en la red interna del parque eolico 11, especificaciones de fuera para la tension y la potencia reactiva, con las que se transferira la energfa electrica a la red externa 14, asf como informaciones sobre el estado de las turbinas eolicas 10. El regulador de parque eolico 20 procesa estas informaciones y a partir de las mismas calcula especificaciones que se transmiten a los componentes del parque eolico. Asf, el conmutador de tomas 13 recibe una especificacion para la relacion de transformacion. Para las turbinas eolicas 10 se realizan especificaciones para la tension y la potencia reactiva.

La figura 2 muestra un diagrama caractenstico U-Q 17, que indica el intervalo de trabajo en el cual una turbina eolica 10 puede alimentar energfa electrica a la red interna del parque eolico 11. En el diagrama caractenstico U-Q 17, en uno de los ejes se indica la tension U en unidades normalizadas, correspondiendo un valor de 1,00 a la tension nominal. En el otro eje se representa tambien en unidades normalizadas la componente reactiva Q, estando la corriente y la tension en un valor de Q = 0,0 en fase. Por tanto, en caso de que Q = 0,0 solo se transmite potencia activa, la componente reactiva es 0. En caso de valores positivos de Q se alimenta potencia reactiva capacitiva, en caso de valores negativos de Q, potencia reactiva inductiva. Si la turbina eolica por todo el intervalo de tension admisible entre 0,95 y 1,06 en la misma medida pudiera poner a disposicion potencia reactiva, entonces el diagrama caractenstico U-Q 17 tendna la forma de un rectangulo. Sin embargo, como se explico anteriormente, con tensiones bajas la capacidad para alimentar potencia reactiva inductiva esta reducida. Por el contrario, con tensiones en el extremo superior del intervalo admisible la capacidad para alimentar potencia reactiva capacitiva esta reducida. Por ello, en comparacion con un rectangulo faltan la esquina inferior izquierda y la esquina superior derecha, el diagrama caractenstico se aproxima a la forma de un rombo.

Si se determina la tension U y la componente reactiva Q, con la que la turbina eolica 10 alimenta energfa electrica a la red interna del parque eolico 11, entonces en el diagrama caractenstico U-Q 17 de la figura 2 puede marcarse el punto de trabajo en el que trabaja la turbina eolica 10. En general un punto de trabajo en el centro del diagrama caractenstico U-Q 17 indica mas bien un grado de utilizacion electrica reducido de la turbina eolica 10. Un punto de trabajo cerca del lfmite del diagrama caractenstico U-Q 17 indica un grado de utilizacion electrica elevado de la turbina eolica 10. La figura representada se aplica para una entrega de potencia activa elevada o normal. Para el intervalo de una entrega de potencia activa reducida se recurrina a otra funcion lfmite, en la que por ejemplo se aumenta el intervalo de trabajo del diagrama U-Q hacia la izquierda y derecha.

En el diagrama caractenstico U-Q de la figura 3 se representa un posible punto de trabajo 16 de una turbina eolica 10. La tension U se encuentra en 1,04 de la tension nominal y se alimenta tanta potencia reactiva capacitiva que el punto de trabajo se encuentra directamente en el lfmite del diagrama caractenstico U-Q. El punto de trabajo 16 puede conservarse cuando la turbina eolica 10 puede suministrar precisamente tanta potencia reactiva como es necesario.

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En otro caso la turbina eolica 10 debena suministrar en realidad mas potencia reactiva para satisfacer la especificacion de potencia reactiva, sin embargo no puede debido a un grado de utilizacion electrica elevado. Un aumento de la componente de potencia reactiva tendna como consecuencia un punto de trabajo fuera del diagrama caractenstico U-Q y con ello fuera del intervalo admisible. En este caso la turbina eolica envfa una comunicacion sobre su grado de utilizacion electrica elevado al regulador de parque eolico 20. El regulador de parque eolico 20 puede reaccionar segun el procedimiento segun la invencion conmutando el conmutador de tomas 13 por una etapa, de modo que disminuye la tension en la red interna del parque eolico 11. El punto de trabajo 16 se convierte en el punto de trabajo 16a.

El regulador de la turbina eolica determina que el grado de utilizacion electrica de la turbina eolica en el punto de trabajo 16a ha disminuido en comparacion con el punto de trabajo 16. En caso de que la potencia reactiva capacitiva en el punto de trabajo 16a no sea suficiente, entonces el regulador de la turbina eolica ajustana el punto de trabajo 24. Por tanto, en el punto de trabajo 24 la turbina eolica, a diferencia del punto de trabajo 16, puede cumplir con una demanda de potencia reactiva capacitiva aumentada. Al mismo tiempo, el grado de utilizacion electrica en el punto de trabajo 24 es menor que en el punto de trabajo 16, porque el punto de trabajo 24 todavfa tiene una distancia con respecto a los lfmites del diagrama caractenstico U-Q. Por tanto, haciendo funcionar segun la invencion el conmutador de tomas 13 se desplaza el punto de trabajo de la turbina eolica inicialmente de tal modo que se reduce el grado de utilizacion electrica. Una parte del margen ganado de este modo se aprovecha para alimentar mas potencia reactiva capacitiva.

En el punto de trabajo 18 mostrado en la figura 4 la tension U se encuentra en un 98% de la tension nominal y se alimenta potencia reactiva inductiva a la red interna del parque eolico 11. En caso de que cambiara la especificacion de potencia reactiva en el sentido de que la turbina eolica 10 deba alimentar menos potencia reactiva inductiva que hasta el momento, entonces la turbina eolica podna cumplir facilmente con esta especificacion. El regulador de la turbina eolica desplazana el punto de trabajo 18 tal como se indica con la flecha 19 hacia la derecha. En cualquier momento es posible una disminucion de la potencia reactiva alimentada hasta el eje Q = 0,0.

Si por el contrario se demanda mas potencia reactiva inductiva, entonces el regulador de la turbina eolica debe desplazar el punto de trabajo 18 mas hacia la izquierda. Esto es posible dentro de unos determinados lfmites porque el punto de trabajo 18 tiene una distancia con respecto al lfmite del diagrama caractenstico U-Q. La distancia indicada con 21 entre el punto de trabajo 18 y el lfmite del diagrama caractenstico U-Q indica la reserva de potencia reactiva que todavfa tiene la turbina eolica en el punto de trabajo 18. En caso de que la reserva de potencia reactiva sea demasiado reducida para cumplir con las especificaciones esperadas con respecto a potencia reactiva inductiva, entonces puede enviarse una comunicacion correspondiente al regulador de parque eolico 20.

En el parque eolico de la figura 1, en cada turbina eolica 10 esta depositado un diagrama caractenstico U-Q 17. A traves de una lmea de datos 22 el regulador de parque eolico 20 de cada turbina eolica 10 recibe una comunicacion, cuando la turbina eolica 10 mediante el diagrama caractenstico U-Q 17 determina un grado de utilizacion electrica aumentado. Como el conmutador de tomas 13 esta sometido a un fuerte desgaste y por ello debe evitarse un numero excesivo de operaciones de conmutacion, en el procedimiento segun la invencion no se hace funcionar inmediatamente el conmutador de tomas 13, solo porque una turbina eolica individual comunique un grado de utilizacion electrica elevado. Mas bien se indican al regulador de parque eolico 20 criterios adecuados, mediante los cuales puede decidirse si el ahorro por la disminucion del grado de utilizacion electrica de las turbinas eolicas 10 es mayor que la perdida por el desgaste del conmutador de tomas 13.

El parque eolico de la figura 1 comprende cinco turbinas eolicas 10. Puede ser conveniente hacer funcionar el conmutador de tomas 13 por ejemplo cuando el regulador de parque eolico 20 recibe de tres de las cinco turbinas eolicas una comunicacion de un grado de utilizacion electrica aumentado. Alternativamente puede conmutarse el conmutador de tomas 13 cuando de dos de las turbinas eolicas llega la comunicacion de que en el punto de trabajo actual estan muy lejos de poder satisfacer la especificacion de potencia reactiva. El regulador de parque eolico 20 deduce criterios adicionales a partir de la comparacion de los valores reales de la tension y de la componente reactiva en la red interna del parque eolico 11 con un diagrama caractenstico U-Q 17 almacenado en el regulador de parque eolico 20.

En caso de que el regulador de parque eolico 20 llegue al resultado de que es conveniente hacer funcionar el conmutador de tomas 13, entonces proporciona al conmutador de tomas 13 una especificacion correspondiente. Mediante la conmutacion del conmutador de tomas 13 cambia la relacion de transformacion entre la tension de la red externa 14 y la tension de la red interna del parque eolico 11, lo que lleva a que cambie la tension en la red interna del parque eolico 11. Al mismo tiempo que la orden al conmutador de tomas 13 el regulador de parque eolico 20 transmite a las turbinas eolicas 10 valores teoricos nuevos para la tension y/o la potencia reactiva, para que las turbinas eolicas esten informadas de que se trata de un cambio deseado en la red interna del parque eolico. De lo contrario los reguladores de las turbinas eolicas 10 intentanan actuar en contra del cambio.

En la figura 5 se muestra un diagrama caractenstico U-Q adicional que posibilita una reaccion escalonada. En caso de que el punto de trabajo se encuentre en el intervalo interno 25 del diagrama caractenstico U-Q, que esta delimitado por la lmea continua, entonces el grado de utilizacion electrica de la turbina eolica es reducido, no son

necesarias medidas para reducir el grado de utilizacion electrica. En caso de que el punto de trabajo se encuentre en el intervalo externo 23 del diagrama caractenstico U-Q, entonces el grado de utilizacion electrica de la turbina eolica si bien esta aumentado, sin embargo todavfa no es tan elevado para que sea necesaria una reaccion inmediata. Durante un tiempo breve la turbina eolica puede hacerse funcionar con este punto de trabajo. Solo 5 cuando durante un periodo de tiempo de por ejemplo mas de 10 minutos no es posible un retorno del punto de trabajo al intervalo interno 25 se hace funcionar el conmutador de tomas 13. En caso de que, por el contario, el punto de trabajo se encuentre fuera del intervalo externo 23, entonces la turbina eolica sufre una sobrecarga electrica y el conmutador de tomas 13 se hace funcionar inmediatamente.

10 En una forma de realizacion alternativa el conmutador de tomas 13 no se conmuta cuando el punto de trabajo se encuentra en el intervalo interno 25 del diagrama caractenstico U-Q. En caso de que el punto de trabajo se encuentre en el intervalo externo 23 del diagrama caractenstico U-Q, entonces el conmutador de tomas 13 se conmuta por una etapa. En un punto de trabajo fuera del intervalo externo 23 el conmutador de tomas 13 se conmuta en una operacion de conmutacion por dos etapas. En todos los casos el procedimiento segun la invencion 15 permite reducir el grado de utilizacion electrica de las turbinas eolicas.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para hacer funcionar un parque eolico, en el que se transporta la energfa electrica generada en el parque eolico a traves de una red interna del parque eolico (11) a una estacion de transferencia (12) y en el que se transforma la energfa electrica antes de la transferencia a una red externa (14) en una tension, que es superior en una relacion de transformacion seleccionable a la tension en la red interna del parque eolico (11), con las etapas de:

a. determinar un grado de utilizacion electrica de una turbina eolica (10) del parque eolico; y caracterizado por

b. ajustar la relacion de transformacion en funcion del grado de utilizacion electrica de la turbina eolica (10), en el que se modifica la relacion de transformacion en funcion de si un punto de trabajo presente de la turbina eolica ofrece una reserva de potencia reactiva en una medida suficiente.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que se determina el grado de utilizacion electrica de la turbina eolica (10) mediante comparacion de la tension U y una componente reactiva Q de la energfa electrica generada en la turbina eolica (10) con un diagrama caractenstico U-Q (17).
3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por que mediante el diagrama caractenstico U-Q (17) se determina una reserva de potencia reactiva (21) de la turbina eolica (10).
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la relacion de transformacion solo se modifica cuando el grado de utilizacion electrica en una pluralidad de turbinas eolicas (10) del parque eolico ha superado un lfmite predeterminado.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que con un cambio de la relacion de transformacion se indican a las turbinas eolicas (10) del parque eolico valores teoricos nuevos para la tension y/o la componente reactiva.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que se lleva a cabo un ajuste fino del nivel de tension en la red interna del parque eolico (11) mediante la conexion o desconexion de una fuente de potencia reactiva independiente de las turbinas eolicas (10).
7. Parque eolico con una estacion de transferencia (12), a la que se transfiere la energfa electrica generada en el parque eolico de una red interna del parque eolico (11) a una red externa (14), un conmutador de tomas (13) para ajustar la relacion de transformacion entre la tension en la red interna del parque eolico (11) y la tension en la red externa (14) y un regulador de parque eolico (20), que indica al conmutador de tomas una relacion de transformacion, caracterizado por que el regulador de parque eolico (20) indica al conmutador de tomas (13) la relacion de transformacion en funcion del grado de utilizacion electrica de una turbina eolica (10) del parque eolico, indicando el regulador de parque eolico (20) la relacion de transformacion en funcion de si un punto de trabajo presente de la turbina eolica (10) ofrece una reserva de potencia reactiva suficiente.
8. Parque eolico segun la reivindicacion 7, caracterizado por que esta prevista una memoria de diagramas caractensticos y porque en la memoria de diagramas caractensticos esta depositado un diagrama caractenstico U-Q (17).
9. Parque eolico segun la reivindicacion 8, caracterizado por que una turbina eolica (10) del parque eolico comprende un modulo logico, que compara la tension U y la componente reactiva Q de la energfa electrica entregada por la turbina eolica (10) con el diagrama caractenstico U-Q (17).
10. Parque eolico segun la reivindicacion 8 o 9, caracterizado por que el regulador de parque eolico (20) comprende un modulo logico, que compara la tension U y la componente reactiva Q de la red interna del parque eolico (11) con el diagrama caractenstico U-Q (17).
11. Parque eolico segun una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que el regulador de parque eolico (20) comprende un modulo de valoracion, que mediante una entrega de potencia activa actual y/o un valor promedio de tension y/o una magnitud de estado del conmutador de tomas (13) decide si se conmuta el conmutador de tomas (13).
12. Parque eolico segun una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado por que el conmutador de tomas (13) esta disenado para, en una operacion de conmutacion, realizar un cambio por varias etapas de conmutacion.
13. Parque eolico segun una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado por que adicionalmente esta prevista una fuente de potencia reactiva independiente de las turbinas eolicas (10) para influir en la tension en la red interna del parque eolico (11).

5 14. Parque eolico segun una de las reivindicaciones 7 a 13, caracterizado por que el parque eolico comprende

una lmea de conexion, a traves de la que se transporta la energfa electrica a la red externa (14), con un primer conmutador de tomas para ajustar la relacion de transformacion entre la tension en la red interna del parque eolico (11) y la lmea de conexion asf como un segundo conmutador de tomas para ajustar la tension entre la lmea de conexion y la red externa, controlandose/regulandose el primer conmutador de tomas y el segundo conmutador de 10 tomas mediante el regulador de parque eolico (20).