ES2605561T3 - Instalación de energía eólica y procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica - Google Patents

Instalación de energía eólica y procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el control de una instalación de energía eólica conectada con una red eléctrica, con un generador con un rotor aerodinámico con un número de revoluciones ajustable, en el que la instalación de energía eólica puede hacerse funcionar con un punto de funcionamiento óptimo respecto a las condiciones de viento existentes con un número de revoluciones óptimo, haciéndose funcionar la instalación de energía eólica durante un período de transición o durante largo tiempo con un punto de funcionamiento no óptimo con un número de revoluciones no óptimo y siendo el número de revoluciones no óptimo más elevado que el número de revoluciones óptimo y por que en el funcionamiento de carga parcial está depositada una primera curva característica de funcionamiento para el ajuste de un punto de funcionamiento respectivamente óptimo y por que para el control de la instalación de energía eólica con el número de revoluciones no óptimo se usa una segunda curva característica de funcionamiento y el número de revoluciones no óptimo se ajusta con ayuda de la segunda curva característica de funcionamiento, pudiendo ajustarse basado en la curva característica de funcionamiento no óptima un número de revoluciones más elevado con la misma potencia que con el punto de funcionamiento óptimo correspondiente.

Description

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DESCRIPCION
Instalacion de energfa eolica y procedimiento para el funcionamiento de una instalacion de ene^a eolica
La presente invencion se refiere a un procedimiento para el control de una instalacion de energfa eolica, asf como a una instalacion de energfa eolica correspondiente.
Las instalaciones de energfa eolica son generalmente conocidas y sirven para tomar ene^a cinetica del viento y transformarla en ene^a electrica, para alimentarla a una red electrica. Hoy d^a, las instalaciones de energfa eolica tambien tienen la funcion de estabilizar la red electrica a la que alimentan energfa.
Por ejemplo en la solicitud de patente alemana DE 100 22 974 A1 del ano 2000 (fecha de publicacion para informacion de solicitud de patente 22/11/2001) esta descrita una regulacion de la potencia en funcion de la frecuencia. Por consiguiente, se propone que a medida que aumenta la frecuencia de red se reduce la potencia que la instalacion de energfa eolica alimenta a la red, en cuanto la frecuencia de red haya rebasado un valor lfmite.
De este modo se tiene en cuenta una situacion de red en la que existe un exceso de oferta de energfa, lo que por el comportamiento de centrales electricas grandes conduce a un aumento de la frecuencia, para lo que se busca una solucion con la invencion segun dicha publicacion para informacion de solicitud de patente DE 100 22 974.
En caso de una oferta insuficiente de energfa o una mayor necesidad de energfa en la red, resultana una cafda de frecuencia, a la que podrfa reaccionarse en un caso ideal con un aumento de la potencia alimentada. No obstante, para una instalacion de energfa eolica es diffcil realizar un aumento de la potencia a alimentar, porque en el caso optimo, la instalacion de energfa eolica ya alimenta la potencia maxima que puede tomar del viento. Para permitir a pesar de ello un aumento de la potencia de corta duracion, se propone por ejemplo segun la solicitud de patente alemana DE 10 2009 014 012 A1 realizar un aumento de potencia de corta duracion, aprovechandose la energfa de rotacion almacenada en el momento de inercia del sistema de rotor-generador. Un procedimiento de este tipo depende, no obstante, de la energfa de rotacion almacenada en el sistema rotor-generador.
Como otro estado de la tecnica se indican en este punto en general los siguientes documentos: DE 103, 41 504 A1, US 2003/185665 A1, WO 2011/000531 A2, asf como WO 2005/025026 A1.
Por lo tanto, la presente invencion tiene el objetivo de resolver o reducir al menos uno de los problemas arriba indicados. En particular, debe proponerse una solucion que proponga una posibilidad mejorada de una estabilizacion de la red. Al menos debe proponerse una solucion alternativa.
De acuerdo con la invencion se propone un procedimiento segun la reivindicacion 1.
Se propone, por lo tanto, un procedimiento para el control de una instalacion de energfa eolica conectada con una red electrica, que presenta un generador y un rotor aerodinamico con un numero de revoluciones ajustable. El rotor aerodinamico es diferente a un rotor electrodinamico, que es parte del generador. El generador y por lo tanto la instalacion de energfa eolica en conjunto son del tipo en el que puede ajustarse el numero de revoluciones. Por consiguiente, el numero de revoluciones no esta acoplado fijamente a la frecuencia de la red electrica, que como sinonimo tambien puede denominarse estructura de red electrica, sino que puede ajustarse independientemente de esta.
Una instalacion de energfa eolica de este tipo puede funcionar y funciona habitualmente con un punto de funcionamiento optimo respecto a las condiciones de viento existentes. Las condiciones de viento existentes se refieren en particular a la velocidad del viento existente, lo que se describira en lo sucesivo para simplificar como unica caractenstica de las condiciones de viento existentes. En la realidad habrfa que tener en cuenta mas condiciones, como por ejemplo si el viento llega por rafagas o tambien la densidad del aire, lo que aqrn se omite para simplificar. Por lo tanto, puede asignarse en principio un punto de funcionamiento optimo a cualquier velocidad del viento. Por punto de funcionamiento optimo ha de entenderse el punto en el que la instalacion de energfa eolica toma la maxima energfa posible del viento y la alimenta a una red electrica, aunque tambien se tienen en cuentan condiciones supletorias, como en particular la estabilidad del punto de funcionamiento y la carga de la instalacion, como en particular tambien el desgaste de la instalacion. Un punto de funcionamiento optimo de este tipo esta garantizado, en particular, por un numero de revoluciones correspondientemente optimo y un suministro de potencia optimo, lo que a continuacion bastara para la descripcion. El suministro de potencia se refiere aqrn a la potencia que se alimenta a la red electrica. La potencia que suministra el generador aqrn puede ser mayor, ya que han de deducirse por ejemplo perdidas.
Aunque un punto de funcionamiento optimo este tipo con un numero de revoluciones optimo existe en principio para cualquier velocidad del viento para la instalacion en cuestion, de acuerdo con la invencion se propone hacer funcionar la instalacion de energfa eolica durante un penodo de transicion con un punto de funcionamiento no optimo, siendo el numero de revoluciones con este punto de funcionamiento no optimo, es decir, el numero de revoluciones no optimo, mas elevado que el numero de revoluciones optimo del punto de funcionamiento optimo de la velocidad del viento existente.
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Un funcionamiento de este tipo con un numero de revoluciones mas elevado se propone, en particular, cuando ha de esperarse o cuando hay una probabilidad elevada que la instalacion de ene^a eolica deba alimentar potencia activa adicional a la red, es decir, potencia activa adicional que vaya mas alla de la potencia activa que podrfa alimentarse actualmente por las condiciones de viento existentes, es decir, en particular la velocidad del viento a la red. Para este caso, la instalacion de energfa eolica se hace funcionar en particular durante un penodo de transicion con un numero de revoluciones mas elevado, por lo que queda almacenada mas energfa cinetica, tanto en el rotor aerodinamico como en el rotor electrodinamico del generador. EL penodo de transicion puede durar en principio desde por ejemplo 10-30 segundos, 2-10 minutos o tambien 1-5 horas o 1-5 dfas. En funcion de la situacion, aqrn ha de decidirse respectivamente hasta que punto esta justificado el funcionamiento con un punto de funcionamiento no optimo para la duracion correspondiente del penodo de transicion. En principio, la instalacion de energfa eolica tambien puede hacerse funcionar durante largo tiempo con el punto de funcionamiento no optimo con un numero de revoluciones mas elevado. No obstante, esto puede tener efectos tan negativos en la instalacion de energfa eolica que un funcionamiento de larga duracion de este tipo con el punto de funcionamiento no optimo no sena proporcionado. No obstante, tecnicamente sena posible.
En principio es posible hacer funcionar la instalacion de energfa eolica con un numero de revoluciones mas elevado que el numero de revoluciones optimo, sin que se reduzca la potencia alimentada a la red en comparacion con el punto de funcionamiento optimo. Este punto de funcionamiento no optimo puede ser, no obstante, poco favorable, porque un numero de revoluciones mas elevado conlleva por ejemplo un mayor desgaste. Ademas, el numero de revoluciones mas elevado puede ser tan desfavorable desde el punto de vista aerodinamico que el punto de funcionamiento es menos estable que el punto de funcionamiento optimo. Esto puede requerir posiblemente un mayor esfuerzo para la regulacion y, por lo tanto, un mayor uso de elementos de ajuste, como para el ajuste de un par o de un angulo del rotor, lo que tambien puede aumentar por ejemplo el desgaste.
Se usa preferentemente una instalacion de energfa eolica sin engranaje. Una instalacion de energfa eolica sin engranaje de este tipo presenta un momento de inercia muy grande del rotor del generador, que puede usarse de forma ventajosa para el almacenamiento de energfa cinetica. Por lo tanto, mediante un aumento del numero de revoluciones puede almacenarse mas energfa cinetica. Hay que tener en cuenta que la energfa cinetica que esta almacenada en una parte giratoria de este tipo es proporcional al cuadrado del numero de revoluciones. El momento de inercia al que la energfa almacenada es proporcional aumenta en caso de un cilindro macizo homogeneo a medida que aumenta el radio con la cuarta potencia. Un cilindro macizo con un diametro de dos metros tiene, por lo tanto, en comparacion con un cilindro macizo de mismo material y la misma longitud con un diametro de un metro un momento de inercia 16 veces mayor. Esto muestra que una instalacion de energfa eolica sin engranaje puede almacenar mucha energfa cinetica y que esta energfa cinetica almacenada puede aumentarse de forma sobreproporcional cuando se aumenta el numero de revoluciones.
De acuerdo con la invention se propone que en el regimen de carga parcial esta depositada una primera curva caractenstica de funcionamiento en la instalacion de energfa eolica para el ajuste de un punto de funcionamiento respectivamente optimo. La instalacion de energfa eolica puede ajustar con ayuda de esta curva caractenstica de funcionamiento respectivamente un punto de funcionamiento optimo. Para ello, la curva caractenstica de funcionamiento puede estar depositada como curva caractenstica de numero de revoluciones - potencia. Una realization puede efectuarse de tal modo que se mide el numero de revoluciones y se ajusta para el mismo una potencia correspondiente segun la curva caractenstica de funcionamiento. Cuando puede tomarse por ejemplo mas potencia del viento, el numero de revoluciones sigue aumentando y se ajusta un nuevo valor de potencia correspondiente segun la curva caractenstica de funcionamiento. La potencia puede ajustarse mediante el ajuste del par del generador. El ajuste del par depende del tipo de instalacion. Si se usa por ejemplo un generador smcrono con un rotor excitado por corriente continua, el par se ajusta mediante la corriente continua correspondiente para el ajuste de la excitation.
Una curva caractenstica de funcionamiento optima de este tipo es en el fondo una secuencia de muchos puntos de funcionamiento optimos, que son respectivamente optimos para una condition de viento existente, en particular una velocidad del viento existente. Correspondientemente, segun la presente solicitud ha de entenderse por un punto de funcionamiento optimo o por el punto de funcionamiento optimo, esto tambien es valido de forma analoga para un punto de funcionamiento no optimo o para el punto de funcionamiento no optimo, el punto de funcionamiento para la condicion de viento o la velocidad del viento respectivamente existente. Por lo tanto, el punto de funcionamiento optimo no es un unico punto de funcionamiento absoluto para la instalacion de energfa eolica para condiciones de cualquier tipo, sino solo uno de muchos para la condicion de viento respectivamente actual.
Una curva caractenstica de funcionamiento de este tipo esta depositada en particular para el funcionamiento de carga parcial. En el funcionamiento de carga parcial de una instalacion de energfa eolica con numero de revoluciones variable, que se presenta aqrn, el angulo de la pala de rotor, si es ajustable, se mantiene constante para este funcionamiento de carga parcial, independientemente de las condiciones de viento, es decir, de la velocidad del viento. Como se ha descrito anteriormente, solo se produce el ajuste del punto de funcionamiento respectivamente valido, es decir, de la potencia y del numero de revoluciones. Para ajustar ahora en el funcionamiento de carga parcial durante un penodo de transicion un numero de revoluciones mas elevado, se propone basarse en lugar de en una primera curva caractenstica de funcionamiento optima, en una segunda curva caractenstica de funcionamiento no optima. Basada en esta curva caractenstica de funcionamiento no optima se ajusta a continuation un numero de revoluciones mas elevado,
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preferentemente con la misma potencia que en caso del punto de funcionamiento optimo correspondiente. Esta segunda curva caractenstica de funcionamiento es, por lo tanto, una secuencia de muchos punto de funcionamiento no optimos, que presentan respectivamente un numero de revoluciones mas elevado que los puntos de funcionamiento optimos correspondientes. La realization del funcionamiento de la instalacion de ene^a eolica con un numero de revoluciones mas elevado puede realizarse, por lo tanto, de forma sencilla en el regimen de carga parcial, depositandose una segunda curva caractenstica de funcionamiento correspondiente.
Ademas, segun otra configuration se propone que en caso de una disminucion de la velocidad del viento, en la transition del funcionamiento de plena carga al funcionamiento de carga parcial, se reduce en primer lugar, en particular para un intervalo de velocidades del viento predeterminado, la potencia, manteniendose constante el numero de revoluciones. El funcionamiento de plena carga es el funcionamiento en el que la velocidad del viento ha alcanzado el valor de la velocidad del viento nominal y la instalacion de energfa eolica se hace funcionar en el caso optimo con la potencia nominal y el numero de revoluciones nominal. En caso de aumentar mas el numero de revoluciones, se produce un cambio del angulo de la pala de rotor, llamado ajuste del angulo de paso, para empeorar la aerodinamica del rotor, para tomar menos energfa del viento, para impedir que siga aumentando el numero de revoluciones. Si vuelve a disminuir la velocidad del viento, de modo que la instalacion de energfa eolica vuelve a pasar del funcionamiento de plena carga al funcionamiento de carga parcial, aqu se propone reducir en primer lugar solo la potencia, no reduciendose en cambio el numero de revoluciones, o reduciendose este en un grado menor del habitual. La no reduction del numero de revoluciones en un primer momento significa que este no se reduce hasta que la velocidad del viento haya quedado un valor predeterminado por debajo de la velocidad del viento nominal. En este sentido, no reducir el numero de revoluciones en primer lugar no ha de entenderse, por lo tanto, relativo al tiempo.
Segun una forma de realizacion se propone, ademas, hacer funcionar la instalacion de energfa eolica en el funcionamiento de plena carga durante un penodo de transicion con un numero de revoluciones que es superior al numero de revoluciones nominal. Un funcionamiento de este tipo con un numero de revoluciones excesivo puede acortar la vida util de la instalacion de energfa eolica, por lo que debena durar el tiempo mas corto posible. Por lo tanto, el penodo de transicion debena ser lo mas corto posible, como por ejemplo de solo l0 minutos o de solo 1 minuto.
Es favorable que la instalacion de energfa eolica presente una pala de rotor o varias palas de rotor con un angulo de pala de rotor ajustable y que el angulo de la pala de rotor del punto de funcionamiento no optimo cambie respectivamente en comparacion con el angulo de la pala de rotor del punto de funcionamiento optimo. El uso de una instalacion de energfa eolica con una o varias palas de rotor con un angulo de la pala de rotor ajustable describe en este sentido tambien un tipo de instalacion. Por ajuste del angulo de la pala de rotor ha de entenderse un ajuste activo, determinista del angulo de la pala de rotor. Dicho de otro modo, esto se refiere a un ajuste del angulo de la pala de rotor mediante un motor u otro actuador. La instalacion de energfa eolica presenta preferentemente un eje de rotor horizontal o sustancialmente horizontal. Tambien por este eje de rotor horizontal ha de entenderse un tipo de instalacion, es decir, una llamada instalacion de energfa eolica con eje horizontal. Tambien esta incluido un ligero angulo de inclination del eje de rotor respecto a la horizontal de pocos grados, como por ejemplo de aproximadamente 5° o 10°.
El ajuste de un numero de revoluciones mas elevado en comparacion con el numero de revoluciones optimo se realiza, por lo tanto, mediante o con ayuda de un ajuste del angulo de la pala de rotor correspondiente. La curva caractenstica de funcionamiento no optima puede basarse en el funcionamiento de carga parcial en otro angulo de la pala de rotor de lo que sena el caso para la curva caractenstica de funcionamiento optima. A diferencia de una curva caractenstica de funcionamiento optima conocida y tambien depositada, en el funcionamiento de carga parcial puede usarse para la curva caractenstica de funcionamiento no optima una regulation en la no se supone que el angulo de la pala de rotor sea constante.
Se cambia preferentemente de un funcionamiento con el punto de funcionamiento optimo a un funcionamiento con el punto de funcionamiento no optimo. Esto se propone, en particular, para el caso en el que se espera que pudiera ser necesaria una mayor energfa cinetica. El cambio puede activarse preferentemente mediante la reception de una senal de aviso o senal de cambio. Una senal de aviso o de cambio de este tipo puede ser transmitida por un operador externo de la red. El operador de red puede transmitir por ejemplo una senal de este tipo cuando preve que sera necesaria una estabilizacion de la red electrica. Se conocen por ejemplo situaciones especiales, que pueden conducir a un estado cntico de la red o que pueden indicar un estado cntico de la red. Por ejemplo, la separation de una lmea de transmision de la red electrica, que se realiza de forma transitoria, por ejemplo para fines de reparation o por otras razones, puede hacer pasar la red electrica a un estado cntico. Para este caso, el operador de red puede transmitir una senal de aviso o de cambio de este tipo a la instalacion de energfa eolica o a un parque eolico con varias instalaciones de energfa eolica.
Preferentemente, se propone que cuando la instalacion de energfa eolica no funciona con el punto de funcionamiento optimo, se toma energfa cinetica de la instalacion de energfa eolica y se usa esta energfa para alimentar durante poco tiempo mas potencia activa a la red electrica de la que la instalacion de energfa eolica puede tomar del viento momentaneo por la condition de viento existente. Por lo tanto, se aprovecha la energfa cinetica almacenada por el numero de revoluciones mas elevado a la que funciona la instalacion de energfa eolica para estabilizar la red electrica.
Para ello se propone preferentemente que esta toma de energfa cinetica se realice de tal modo que el numero de revoluciones de la instalacion de energfa eolica se reduce del numero de revoluciones no optimo al menos al numero de
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revoluciones optimo gracias a la toma de la energfa cinetica para la alimentacion de la potencia activa adicional a la red electrica. El numero de revoluciones se reduce preferentemente aun mas que hasta el numero de revoluciones optimo. Por lo tanto, en un primer momento puede alimentarse con la energfa cinetica almacenada adicional la potencia activa adicional a la red para estabilizarla, por lo que puede alimentarse mas energfa de la que puede tomarse actualmente del viento.
El numero de revoluciones no optimo esta situado preferentemente aproximadamente 0,5 a 1,5 r.p.m. mas elevado que el numero de revoluciones optimo. De forma aun mas preferible es aproximadamente 1 r.p.m. mas elevado que el numero de revoluciones optimo. Por lo tanto, puede proponerse un aumento significante del numero de revoluciones y un aumento significante de la energfa cinetica que va unido a este, sin hacerse funcionar la instalacion de energfa eolica con un punto de funcionamiento demasiado desfavorable, en particular sin alcanzar un desgaste demasiado elevado y sin correr un riesgo excesivo respecto a la estabilidad de la instalacion de energfa eolica.
La invention descrita se refiere, por lo tanto, a un procedimiento para controlar una instalacion de energfa eolica. Por un procedimiento de control de este tipo ha de entenderse un control en general, que puede presentar una realimentacion, para formar por lo tanto una regulation, o que puede funcionar sin realimentacion. Dicho de otro modo, una regulation es un control con realimentacion y comprende por lo tanto un control. El concepto control se usa como concepto generalizado.
De acuerdo con la invencion se propone, ademas, una instalacion de energfa eolica con un generador electrico y un rotor aerodinamico con un numero de revoluciones ajustable, que se hace funcionar con un procedimiento de acuerdo con la invencion. Aqu se usa preferentemente una instalacion de energfa eolica sin engranaje.
Segun una forma de realization se propone que la instalacion de energfa eolica sea apta para FACTS. El concepto FACTS significa “Flexible-AC-Transmission-System” (sistema flexible de transmision de corriente alterna) y los expertos lo usan habitualmente en el idioma aleman. En la tecnica de energfa electrica se entiende por ello un sistema de control, que se usa en redes de suministro de corriente para influir de forma selectiva en flujos de potencia. En particular, un sistema de este tipo es capaz de alimentar de forma selectiva potencia activa y/o potencia reactiva. Ademas, una alimentacion de este tipo puede realizarse en funcion de mediciones en la red, para reaccionar de este modo por ejemplo directamente a cambios de la frecuencia. Por lo tanto, se propone una instalacion de energfa eolica que puede usarse de forma ventajosa para la estabilizacion de la red Gracias a la posibilidad de prever un numero de revoluciones mas elevado para un penodo de transition se crea la posibilidad de poner a disposition mas energfa en forma de energfa cinetica para la estabilizacion de la red. De este modo, un sistema de este tipo que estabiliza la red puede poner a disposicion una potencia activa adicional para la estabilizacion y alimentarla en caso necesario a la red electrica.
La instalacion de energfa eolica presenta preferentemente al menos un ondulador, que rectifica la energfa electrica generada por el generador y la vuelve a rectificar de forma inversa para la alimentacion a la red electrica, para realizar de este modo la adaptation a la frecuencia, la tension y la fase de la red electrica. Una instalacion de energfa eolica con uno o varios onduladores de este tipo, en la que, con exception de las perdidas, toda la energfa electrica generada pasa por uno o varios onduladores, se denomina tambien un llamado sistema de convertidor de frecuencia total.
De acuerdo con la invencion se propone ademas un parque eolico con al menos dos instalaciones de energfa eolica con un procedimiento de control de acuerdo con la invencion. Un parque eolico es en este sentido una agrupacion de varias instalaciones de energfa eolica, que estan acopladas, y que presentan en particular un punto de alimentacion comun o varios puntos de alimentacion comunes para la alimentacion de energfa electrica a la red electrica. Las ventajas descritas en relation con el procedimiento de acuerdo con la invencion y con la instalacion de energfa eolica de acuerdo con la invencion pueden ser concentradas por este parque eolico, para poder poner a disposicion de este modo una potencia de reserva significantemente elevada.
A continuation, la invencion se explicara a tftulo de ejemplo con ayuda de unos ejemplos de realizacion haciendose referencia a las Figuras adjuntas.
La Figura 1 muestra una instalacion de energfa eolica de eje horizontal.
La Figura 2 muestra un diagrama con dos curvas caractensticas de numero de revoluciones - potencia.
La Figura 3 muestra tres diagramas en funcion de la velocidad del viento.
La Figura 1 muestra una instalacion de energfa eolica de eje horizontal, como es conocida en principio por el estado de la tecnica. De acuerdo con la invencion, esta instalacion de energfa eolica de eje horizontal de la Figura 1 esta provista de un procedimiento, es decir, un procedimiento de control de funcionamiento segun la presente invencion.
La Figura 2 muestra dos curvas caractensticas de funcionamiento, es decir, dos curvas caractensticas de numero de revoluciones - potencia en una representation esquematica. En este diagrama esta dibujada una curva caractenstica de funcionamiento optima 1 con una lmea de trazo continuo y una curva caractenstica de funcionamiento no optima 2 con una lmea de trazo interrumpido. Las dos curvas caractensticas de funcionamiento 1
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y 2 representan solo un desarrollo esquematico, que puede diferir del desarrollo real. En particular, el desarrollo real puede diferir de la representacion recta simplificada. Esta representacion debe ilustrar sustancialmente la relacion entre la curva caractenstica de funcionamiento optima 1 y la curva caractenstica de funcionamiento no optima 2. Por lo demas, esto tambien es valido para los diagramas de la Figura 3, que tambien pueden estar fuertemente simplificados en comparacion con un desarrollo real.
En el diagrama de la Figura 2 puede verse ahora que la curva caractenstica de funcionamiento no optima 2 presenta en comparacion con la curva caractenstica de funcionamiento optima 1 con la misma potencia P respectivamente un numero de revoluciones n mas elevado. Un aumento del numero de revoluciones en comparacion con el numero de revoluciones respectivamente optimo puede conseguirse, por lo tanto, mediante el uso de la curva caractenstica de funcionamiento no optima 2 en lugar de la curva caractenstica de funcionamiento optima 1.
Las dos curvas caractensticas de funcionamiento 1 y 2 coinciden en el punto nominal 4, en el que la instalacion de energfa eolica se hace funcionar con el numero de revoluciones nN y la potencia nominal Pn. Este punto nominal o punto de funcionamiento nominal 4 puede estar funcionando a partir de alcanzarse la velocidad del viento nominal. No debena aumentar ni la potencia P ni el numero de revoluciones N mas alla de esto, para evitar una sobrecarga de la instalacion. No obstante, al menos durante un penodo de tiempo corto, puede ser proporcionado aumentar el numero de revoluciones n a pesar de ello. Esto se ilustra mediante un tramo de curva caractenstica alternativo 6, que esta dibujado como lmea punteada.
La Figura 3 muestra tres diagramas para explicar un control de funcionamiento de una instalacion de energfa eolica. Los tres diagramas representan respectivamente una magnitud de funcionamiento en funcion de la velocidad del viento Vw, es decir, la potencia suministrada P en el diagrama A, el numero de revoluciones n de la instalacion de energfa eolica, es decir, del rotor aerodinamico en el diagrama B y el angulo de la pala de rotor a en el diagrama C. Todos los diagramas estan basados en la misma abscisa, en la que se indica la velocidad del viento.
El diagrama A muestra un desarrollo caractenstico de la potencia P en funcion de la velocidad del viento Vw. Con la velocidad del viento de conexion Vwcon comienza la produccion de potencia. La potencia P aumenta hasta la potencia nominal Pn a la velocidad del viento nominal Vwn. Este intervalo se denomina tambien regimen de carga parcial. Desde la velocidad del viento nominal Vwn hasta la velocidad del viento maxima Vwmax se mantiene constante la potencia suministrada P y la instalacion de energfa eolica suministra la potencia nominal Pn. A partir de la velocidad del viento maxima Vwmax, la potencia P se reduce para proteger la instalacion en caso de seguir aumentando la velocidad del viento Vw. En caso del aumento del numero de revoluciones de acuerdo con la invencion, la potencia se mantiene de forma ideal sin cambios, al menos segun una realizacion, y en este sentido el diagrama A solo muestra una curva caractenstica para la potencia P, que es valida para el uso de puntos de funcionamiento optimos asf como de puntos de funcionamiento no optimos. Segun una realizacion, la potencia del punto de funcionamiento respectivamente optimo puede ser, no obstante, diferente a la potencia del punto de funcionamiento no optimo correspondiente, en particular puede ser algo mas elevada.
El diagrama B muestra de forma esquematica el desarrollo del numero de revoluciones n como curva caractenstica del numero de revoluciones optima 31, que esta representada con una lmea de trazo continuo y el desarrollo de una curva caractenstica del numero de revoluciones no optima 32, que esta representada como lmea de trazo interrumpido. Las dos curvas caractensticas del numero de revoluciones 31 y 32 se corresponden con la curva caractenstica de potencia P del diagrama A, repitiendose tambien en este contexto que las representaciones son esquematicas e idealizadas para ilustrar mejor la idea de la invencion.
Segun el diagrama B de la Figura 3, el numero de revoluciones segun la curva caractenstica del numero de revoluciones no optima 32 queda por lo tanto hasta alcanzar la velocidad del viento nominal Vwn, es decir, en el regimen de carga parcial, por encima del numero de revoluciones segun la curva caractenstica del numero de revoluciones optima 31. Al alcanzar la velocidad del viento nominal Vwn, la instalacion alcanza su punto de funcionamiento y, por lo tanto, el numero de revoluciones n alcanza el numero de revoluciones nominal nN, tanto segun la curva caractenstica del numero de revoluciones optima 31 como segun la curva caractenstica del numero de revoluciones no optima 32, que esta representada con lmea de trazo interrumpido. Como alternativa puede estar previsto aumentar el numero de revoluciones n por encima del numero de revoluciones nominal nN, lo que esta representado mediante la derivacion de la curva caractenstica alternativa 34, que esta representada con lmea punteada. Aqrn se acepta al menos durante un penodo determinado una sobrecarga de la instalacion de energfa eolica por un numero de revoluciones correspondientemente alto.
Por lo demas, coinciden los numeros de revoluciones n del funcionamiento optimo y no optimo en el regimen de plena carga o funcionamiento de plena carga, es decir, a partir de la velocidad del viento Vwn hasta la velocidad del viento maxima Vwmax, es decir, presentan el numero de revoluciones nominal nN, Tambien son iguales para el llamado regimen de tormenta, es decir, para velocidades del viento superiores a la velocidad del viento maxima
VWmax.
El desarrollo basico de la potencia mostrado segun el diagrama A y el desarrollo del numero de revoluciones segun el diagrama B pueden estar basados en un desarrollo del angulo de la pala de rotor a segun el diagrama C. Tambien
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el diagrama C muestra los desarrollos representados de forma esquematica. Una curva caractenstica del angulo de la pala de rotor optima 41 esta indicada con una lmea de trazo continuo en el diagrama C. Esta se extiende en el regimen de carga parcial o en el funcionamiento de carga parcial, es decir, hasta la velocidad del viento nominal Vwn en la direccion horizontal, es decir, el angulo de la pala de rotor permanece invariable. En el regimen de plena carga o en el funcionamiento de plena carga, es decir, a partir de la velocidad del viento nominal Vwn, aumenta el angulo de la pala de rotor para girar las palas de rotor retirandolas del viento para protegerlas. A partir de alcanzarse la velocidad del viento maxima Vwmax, se sigue con el ajuste del angulo de la pala de rotor, en particular se aumenta, para seguir protegiendo la instalacion. En lugar de un aumento del angulo de la pala de rotor tambien se conocen representaciones de una disminucion del angulo de la pala de rotor para el funcionamiento de plena carga, aunque esto no describe otro efecto sino que solo esta basado en otra nomenclatura. El ajuste del angulo de la pala de rotor en el funcionamiento de plena carga, lo que se denomina en general ajuste del angulo de paso, es en principio conocido por el experto.
La curva caractenstica del angulo de la pala de rotor no optima 42 esta representada con lmea de trazo interrumpido y muestra en el regimen de carga parcial un angulo de pala de rotor algo mas pequeno que el que muestra la curva caractenstica del angulo de pala de rotor optima 41 en el mismo tramo. Este angulo de la pala de rotor mas pequeno puede considerarse a primera vista “menos favorable”. A continuacion puede conseguirse un mayor numero de revoluciones gracias a un par mas pequeno, es decir, un par antagonista. Gracias a un par mas pequeno del generador, que representa correspondientemente tambien un par antagonista, puede resultar un numero de revoluciones mas elevado, como se muestra en el diagrama B, lo que puede conducir a su vez a un angulo de ataque cambiado. Esto se debe a que el angulo de ataque no solo depende de la velocidad del viento Vw sino tambien de la velocidad del rotor y se compone de forma vectorial por estas dos velocidades. Por lo demas, se indica la relacion generalmente conocida entre la potencia P, el numero de revoluciones n y el par N segun la siguiente formula:
P = 2 nnM.
Al alcanzarse la velocidad del viento nominal Vwn, el angulo de la pala de rotor se adapta segun la curva caractenstica de la pala de rotor no optima 42 al angulo de la pala de rotor de la curva caractenstica del angulo de la pala de rotor optima 41. Cuando en el intervalo de la velocidad del viento nominal Vwn se debe usar un numero de revoluciones mas elevado que el numero de revoluciones nominal, en primer lugar no aumentana el angulo de la pala de rotor al alcanzarse la velocidad del viento nominal Vwn, no se adaptana el angulo de paso, lo que se ilustra mediante la derivacion de la curva caractenstica alternativa 44, que esta representada como lmea punteada. Como se ha descrito anteriormente, se acepta en este caso una sobrecarga de la instalacion, al menos durante un penodo determinado.
Por lo tanto, de acuerdo con la invencion se propone hacer funcionar la instalacion de energfa eolica durante un penodo de transicion con un numero de revoluciones al menos ligeramente mas elevado, para tener disponible una reserva de energfa determinada como energfa cinetica.

Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el control de una instalacion de ene^a eolica conectada con una red electrica, con un generador con un rotor aerodinamico con un numero de revoluciones ajustable, en el que la instalacion de energfa eolica puede hacerse funcionar con un punto de funcionamiento optimo respecto a las condiciones de viento existentes con un numero de revoluciones optimo, haciendose funcionar la instalacion de energfa eolica durante un penodo de transicion o durante largo tiempo con un punto de funcionamiento no optimo con un numero de revoluciones no optimo y siendo el numero de revoluciones no optimo mas elevado que el numero de revoluciones optimo y
    por que en el funcionamiento de carga parcial esta depositada una primera curva caractenstica de funcionamiento para el ajuste de un punto de funcionamiento respectivamente optimo y por que para el control de la instalacion de energfa eolica con el numero de revoluciones no optimo se usa una segunda curva caractenstica de funcionamiento y el numero de revoluciones no optimo se ajusta con ayuda de la segunda curva caractenstica de funcionamiento, pudiendo ajustarse basado en la curva caractenstica de funcionamiento no optima un numero de revoluciones mas elevado con la misma potencia que con el punto de funcionamiento optimo correspondiente.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que al disminuir la velocidad del viento, en la transicion del funcionamiento de plena carga al funcionamiento de carga parcial, se reduce en primer lugar la potencia, en particular durante un intervalo de velocidades del viento determinado, manteniendose constante el numero de revoluciones.
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la instalacion de energfa eolica presenta una pala de rotor o varias palas de rotor con el angulo de la pala de rotor ajustable y por que esta cambiado respectivamente el angulo de la pala de rotor del punto de funcionamiento no optimo en comparacion con el angulo de la pala de rotor con el punto de funcionamiento optimo.
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de la reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se cambia del funcionamiento con el punto de funcionamiento optimo al funcionamiento con el punto de funcionamiento no optimo, en particular activado por la recepcion de una senal de aviso, en particular de una senal de aviso externa, transmitida por un operador de red.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, cuando la instalacion de energfa eolica se hace funcionar con el punto de funcionamiento no optimo, se toma energfa cinetica de la instalacion de energfa eolica y se usa esta energfa cinetica para alimentar durante poco tiempo mas potencia activa a la red electrica de la que puede tomar la instalacion de energfa eolica del viento momentaneo, debido a las condiciones de viento existentes.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que el numero de revoluciones de la instalacion de energfa eolica se reduce por la toma de la energfa cinetica para la alimentacion de mas potencia activa a la red electrica de un numero de revoluciones no optimo al menos hasta el numero de revoluciones optimo.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el numero de revoluciones no optimo es aproximadamente 0,5 a 1,5 revoluciones por minuto, en particular aproximadamente una revolucion por minuto mas elevado que el numero de revoluciones optimo.
  8. 8. Instalacion de energfa eolica con un generador electrico con un rotor aerodinamico con un numero de revoluciones ajustable, caracterizada por que la instalacion de energfa eolica se hace funcionar con un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
  9. 9. Instalacion de energfa eolica de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizada por que entre el rotor aerodinamico y el generador electrico no esta previsto ningun engranaje.
  10. 10. Instalacion de energfa eolica de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, caracterizada por que la instalacion de energfa eolica es apta para FACTS y/o presenta uno o varios onduladores, para rectificar la energfa electrica generada por el generador y para rectificarla de forma inversa para la alimentacion a la red electrica adaptandose la misma a la frecuencia, la tension y la fase en la red electrica.
  11. 11. Parque eolico, que comprende al menos dos instalaciones de energfa eolica de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10 y al menos un punto de alimentacion comun para la alimentacion de potencia electrica de al menos dos o de las dos instalaciones de energfa eolica.
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