ES2586849T3 - Procedimiento para hacer funcionar una instalación de energía eólica - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para hacer funcionar una instalación de energía eólica con un generador eléctrico accionable por un rotor (4) para suministrar potencia eléctrica a un consumidor de energía eléctrica, es decir, a una red eléctrica, también en caso de cortocircuito en la red, en donde la potencia suministrada por el generador (12) al consumidor (6) se regula en función de una corriente suministrada al consumidor, caracterizado porque cuando la corriente suministrada al consumidor por el generador sobrepasa un valor máximo predeterminable (I(máx)), se ajusta la potencia generada por la instalación de energía eólica en su totalidad y/o su generador mediante un dispositivo de regulación de la instalación de energía eólica de tal manera que la corriente alimentada no sobrepase el valor máximo predeterminado (I(máx)), en donde, en el caso de un cortocircuito en la red, esto ocurre preferentemente porque la instalación de energía eólica alimenta a la red una potencia claramente inferior que antes, utilizando la potencia no alimentada a la red fuera de la red, por ejemplo para una carga de vaciado (resistencia) o para la alimentación de la potencia no suministrada a la red a condensadores u otros acumuladores intermedios.

Description

DESCRIPCION
Procedimiento para hacer funcionar una instalacion de energfa eolica
5 La presente invention se refiere a un procedimiento para hacer funcionar una instalacion de energfa eolica con un generador electrico accionable por un rotor para suministrar potencia electrica a un consumidor de energfa electrica, especialmente una red electrica.
La invencion se refiere, ademas, a una instalacion de energfa eolica con un rotor y un generador electrico acoplado 10 al rotor para suministrar potencia electrica a un consumidor de energfa electrica, especialmente una red electrica.
En las instalaciones de energfa eolica conocidas para generar energfa electrica a partir de energfa eolica, el generador se hace funcionar en paralelo con el consumidor de energfa electrica, frecuentemente una red electrica. Es decir, mientras la oferta eolica sea suficiente con uno, la instalacion de energfa eolica generara energfa electrica y alimentara a 15 la red.
Sin embargo, si la red sufre una perturbation, debida a, por ejemplo, un cortocircuito en la red, hasta la fecha las instalaciones de energfa eolica se desconectan de la red y solo se conectan a ella tras el restablecimiento de las condiciones normales de funcionamiento.
20
De este modo, ya no es posible sostener rapidamente la red tras la aparicion de una perturbacion, lo cual es necesario particularmente en el caso de grandes oscilaciones de tension y/o de demanda de potencia.
Un ejemplo del estado de la tecnica se conoce por el documento WO-9311604.
25
El objetivo de la presente invencion es, por lo tanto, especificar un control para una o varias instalaciones de energfa eolica que contrarreste las oscilaciones en la red en la mayor medida de lo posible.
Este objetivo se resuelve segun un procedimiento como el indicado en la introduction, porque la potencia suministrada 30 por el generador al consumidor se regula en funcion de una corriente suministrada al consumidor.
En un dispositivo del tipo mencionado en la introduccion, el objetivo se resuelve mediante un dispositivo de regulation con un captador de corriente para captar la corriente electrica suministrada al consumidor, de tal forma que la potencia suministrada por el generador al consumidor se puede regular en funcion de la corriente captada por el captador de 35 corriente.
De este modo se puede generar y alimentar la potencia necesaria de la red ante demanda variable de potencia.
Para evitar una sobrecarga de elementos de la instalacion de energfa eolica y/o de la red en caso de un fallo en la red, 40 por ejemplo, a consecuencia de un cortocircuito en la red, la instalacion de energfa eolica se controla de tal forma que la corriente suministrada a la red no supere un valor predeterminado.
En una forma de realization especialmente preferida de la invencion, para cada fase de la red se regula el nivel de esta corriente maxima que se puede suministrar, para, por un lado, poder sostener la red todo lo que sea posible, sin, por otro 45 lado, exponer a componentes al riesgo de un dano.
De forma especialmente preferente se puede hacer funcionar la instalacion de energfa eolica de acuerdo con las especificaciones de una central de control remota mediante una entrada externa. De este modo, por ejemplo, una empresa de suministro de energfa puede requerir de la instalacion de energfa eolica la corriente necesaria en ese 50 momento para sostener la red.
En las reivindicaciones secundarias se indican formas ventajosas de realizacion.
A continuation se describe mas detalladamente una forma de realizacion de la invencion con la ayuda de las figuras. En 55 ellas se muestra:
La fig. 1 Una instalacion de energfa eolica que alimenta a una red en una representation simplificada;
La fig. 2 Un dispositivo de regulacion segun la invencion para hacer funcionar una instalacion de energfa eolica; y,
La fig. 3 Un diagrama de bloques de los componentes esenciales de la disposicion de control y regulacion.
Una instalacion de ene^a eolica 2 con un rotor 4, representada de forma simplificada en la figura 1, esta conectada con 5 una red electrica 6 que, por ejemplo, puede ser una red publica. A la red estan conectados varios consumidores de ene^a electrica 8. El generador electrico de la instalacion de energfa eolica 2 no representado en la figura 1 esta acoplado con una disposicion de control y regulacion electrica 10 que primero rectifica la corriente alterna producida en el generador y despues la convierte en una corriente alterna con una frecuencia que se corresponde con la frecuencia de la red. En lugar de una red 6 podrfa proporcionarse tambien energfa electrica a un consumidor individual desde la 10 instalacion de energfa eolica 2. La disposicion de control y regulacion 10 presenta un dispositivo de regulacion segun la invention.
La figura 2 ilustra el dispositivo de regulacion segun la invencion. El rotor 4, representado de forma simplificada, esta acoplado con un generador 12, que proporciona una potencia electrica que depende de la velocidad del viento y, por lo 15 tanto, de la potencia del viento. La corriente alterna producida en el generador 12 primero se rectifica y despues se convierte en una corriente alterna que presenta una frecuencia que se corresponde con la frecuencia de la red.
Con la ayuda de un captador de corriente (no representado) se determina la corriente alimentada a la red 6 (figura 1). Para ello se compara la corriente con un valor predeterminado I(max).
20
Cuando la corriente alimentada a la red 6 sobrepasa el valor maximo predeterminado I(max), se ajusta la potencia generada por la instalacion de energfa eolica en su totalidad (y/o su generador) mediante el dispositivo de regulacion de tal manera que la corriente alimentada no sobrepase el valor lfmite predeterminado I(max). En el caso de un cortocircuito puede ocurrir, por ejemplo, que la instalacion de energfa eolica alimente a la red una potencia claramente inferior que 25 antes, no utilizando asf la potencia alimentada a la red sino, por el contrario, la de fuera de la red, por ejemplo para una carga de vaciado (resistencia) o para la alimentation de la potencia no suministrada a la red a condensadores u otros acumuladores intermedios. Tan pronto como la red vuelve a estar completamente disponible, la energfa almacenada puede suministrarse de nuevo a la red.
30 De esta manera, la instalacion de energfa eolica puede suministrar potencia a la red y sostener la red incluso ante un cortocircuito, sin que, debido al cortocircuito, la corriente sobrepase el valor lfmite predeterminado.
La figura 3 muestra componentes de la disposicion de control y regulacion 10 de la figura 1. La disposicion de control y regulacion 10 presenta un rectificador 16, en el que se rectifica la corriente alterna producida por el generador. Un 35 ondulador 18 conectado con el rectificador 16 transforma nuevamente la corriente continua en una corriente alterna, que presenta una frecuencia que se corresponde con la frecuencia de la red. Esta corriente se alimenta a la red 6 a traves de tres fases L1, L2 y L3. El ondulador 18 se controla con ayuda de un microordenador 20, que forma parte del dispositivo de regulacion. Para ello, el microprocesador 20 esta acoplado al ondulador 18. Como magnitudes de entrada para la regulacion de la corriente, a traves de la cual la potencia puesta a disposicion por la instalacion de energfa eolica 2 se 40 alimenta a la red 6, estan previstas la corriente actual y/o las corrientes actuales, la frecuencia de la red, la potencia electrica P del generador, el factor de potencia cos_, asf como el gradiente de potencia dP/dt. En el microprocesador 20 se realiza la regulacion de la corriente alimentada segun la invencion. Para ello se registra la corriente por separado en cada una de las fases L1, L2 y L3, y su valor se toma en consideration para la regulacion segun la invencion.
45 Si ahora (el valor de) la corriente medida I(efectiva) de una fase aumenta hasta sobrepasar un valor maximo predeterminado, se controla el ondulador 18 de tal manera que (el valor de) la corriente disminuye hasta situarse por debajo de la corriente maxima I(max) predeterminada, y la energfa electrica producida entonces a partir de energfa eolica que no se alimente a la red a causa de la limitation de corriente se emplea de otra manera; por ejemplo, se entrega a traves de una resistencia (carga de vaciado) o se almacena en un acumulador intermedio (por ejemplo, un condensador 50 o un ultracondensador).
Para ello el control de la instalacion de energfa eolica puede trabajar de forma automatica. La instalacion de energfa eolica registra entonces un cortocircuito en la red, por ejemplo, mediante una monitorizacion de las tensiones de las fases individuales de la red y/o de su position de fase. Cuando se alcanzan unos valores lfmite que se pueden 55 predeterminar para las tensiones y/o para las diferencias de fase, la instalacion de energfa eolica detecta un cortocircuito y trabaja segun un algoritmo previsto para este caso.
Mediante la entrada externa (22) se da la posibilidad, por ejemplo, a las empresas de suministro de energfa, a cuya red esta conectada la instalacion de energfa eolica, de intervenir en el funcionamiento de la instalacion de energfa eolica y,
por ejemplo, modificar la cantidad de corriente alimentada, el tipo de corriente (corriente activa, corriente reactiva) y/o el angulo de fase y/o la posicion de fase, etc. De esta manera, la empresa de suministro de ene^a puede ajustar exactamente los valores (la corriente, la tension, la potencia electrica) de la potencia alimentada a la red por la instalacion de energfa eolica para que se correspondan con las necesidades del explotador de la red.
5

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    I. Procedimiento para hacer funcionar una instalacion de ene^a eolica con un generador electrico accionable por un rotor (4) para suministrar potencia electrica a un consumidor de energfa electrica, es decir, a una red
    5 electrica, tambien en caso de cortocircuito en la red, en donde la potencia suministrada por el generador (12) al consumidor (6) se regula en funcion de una corriente suministrada al consumidor, caracterizado porque cuando la corriente suministrada al consumidor por el generador sobrepasa un valor maximo predeterminable (I(max)), se ajusta la potencia generada por la instalacion de energfa eolica en su totalidad y/o su generador mediante un dispositivo de regulacion de la instalacion de energfa eolica de tal manera que la corriente alimentada no sobrepase el valor maximo 10 predeterminado (I(max)), en donde, en el caso de un cortocircuito en la red, esto ocurre preferentemente porque la instalacion de energfa eolica alimenta a la red una potencia claramente inferior que antes, utilizando la potencia no alimentada a la red fuera de la red, por ejemplo para una carga de vaciado (resistencia) o para la alimentacion de la potencia no suministrada a la red a condensadores u otros acumuladores intermedios.
    15 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la potencia suministrada por el generador
    (12) al consumidor se regula en funcion del valor de la corriente suministrada al consumidor.
  2. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la corriente es una corriente alterna con una frecuencia predeterminable y que la frecuencia predeterminable preferentemente se corresponde
    20 sustancialmente con la frecuencia de la red.
  3. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la corriente suministrada no supera un valor predeterminable, presenta una posicion de fase predeterminable y/o contiene una proporcion de corriente reactiva predeterminable.
    25
  4. 5. Procedimiento la reivindicacion 4, caracterizado porque para sistemas multifasicos, el valor, la posicion de fase y/o la proporcion de corriente reactiva no superan el valor predeterminable para cada una de las fases.
  5. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizado porque para cada fase se puede 30 predeterminar un valor independiente de las fases restantes.
  6. 7. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la corriente se limita para cada fase afectada por un cortocircuito al valor instantaneo en el momento del cortocircuito.
    35 8. Instalacion de energfa eolica (2) con un rotor (4) y un generador electrico acoplado con el rotor para el
    suministro de potencias electricas a una red electrica (6), un dispositivo de regulacion con un captador de corriente para captar la corriente electrica suministrada a la red (6), de tal forma que la potencia suministrada por el generador a la red se puede regular en funcion de la corriente captada por el captador de corriente, caracterizada porque el dispositivo de regulacion presenta un microprocesador que realiza un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
    40
  7. 9. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion 8, caracterizada porque el dispositivo de regulacion presenta una entrada de control externa (22) para la transmision de datos al dispositivo de regulacion.
  8. 10. Instalacion de energfa eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizada por un 45 dispositivo para la deteccion de un cortocircuito en la red.
    II. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion 10, caracterizada por un dispositivo de deteccion de tension para detectar la tension de al menos una fase en la red.
    50 12. Instalacion de energfa eolica segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizada por un monitor de fase para
    detectar la posicion de fase de las corrientes y/o tensiones de al menos una fase en la red.
  9. 13. Instalacion de energfa eolica, especialmente con una de las caractensticas de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con un generador para suministrar potencia electrica a una red electrica, caracterizada
    55 porque la instalacion de energfa eolica permanece conectada a la red cuando se produce en la red un cortocircuito o una perturbacion comparable en el funcionamiento, por ejemplo, la tension adopta un valor que se desvfa en mas de un 20 % o preferentemente mas de un 40 % del valor nominal.
  10. 14. Instalacion de energfa eolica, especialmente segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con un
    generador para suministrar potencia electrica a una red electrica y una entrada de control externa con transmision de datos a un dispositivo de regulacion de la instalacion de energfa eolica, en donde el explotador de la red o la empresa suministradora de ene^a que explota la red reciben ordenes de conexion a traves de la entrada de control externa y en donde el explotador de la red controla la instalacion de energfa eolica en funcion de estas senales de control segun la 5 necesidad del explotador de la red y de este modo se alimenta a la red potencia electrica, por ejemplo, la potencia activa, la potencia eolica, la posicion de la corriente, la posicion de la tension o la posicion de fase, en la forma en que es requerida por el explotador de la red.
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