ES2701826T3 - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica - Google Patents

Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica Download PDF

Info

Publication number
ES2701826T3
ES2701826T3 ES14175194T ES14175194T ES2701826T3 ES 2701826 T3 ES2701826 T3 ES 2701826T3 ES 14175194 T ES14175194 T ES 14175194T ES 14175194 T ES14175194 T ES 14175194T ES 2701826 T3 ES2701826 T3 ES 2701826T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
power
control system
average
instantaneous
unit according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES14175194T
Other languages
English (en)
Inventor
Sayés José Miguel García
Gabeiras Teresa Arlabán
Aldama Alfonso Ruiz
Barace Alberto Garcia
García De Iturrospe Ana Fernández
Claramunt Diego Otamendi
Murua Alejandro González
Polo Miguel Núñez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nordex Energy Spain SA
Original Assignee
Nordex Energy Spain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nordex Energy Spain SA filed Critical Nordex Energy Spain SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2701826T3 publication Critical patent/ES2701826T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/048—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller controlling wind farms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • F03D9/257—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor the wind motor being part of a wind farm
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/103—Purpose of the control system to affect the output of the engine
    • F05B2270/1033—Power (if explicitly mentioned)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/335—Output power or torque
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica que comprende medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pinst_med (3), medios para determinar una señal indicativa de la potencia instantánea generada y medios (4) para determinar, a partir de la señal indicativa de la potencia instantánea generada Pinst_med (3) en un intervalo de tiempo (21), una señal de potencia media generada Pmed (5), donde el sistema de control de potencia comprende además medios de regulación (6) de potencia media configurados para modificar un parámetro de funcionamiento Xref (7) de los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pinst_med (3) en función del error entre una señal de potencia media de referencia Pref (17), y la señal de potencia media generada Pmed (5).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se puede incluir en el campo técnico de los sistemas de control de potencia de unidades de generación eléctrica.
El objeto de la invención es un sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica, y más concretamente de un aerogenerador o de un parque eólico, que comprende un lazo de regulación supervisor aplicable a una unidad de generación que calcula parámetros de funcionamiento o consignas en base a medias temporales de la medida de potencia.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los aerogeneradores incorporan hoy en día sistemas de control cuyo objetivo es maximizar la producción de energía mediante una solución de compromiso que asegure que se mantienen las cargas asociadas al viento dentro de un rango asumible por el diseño de los componentes. Es por ello que el control sobre el par demandado al generador para funcionar a velocidad variable y el control del ángulo de paso de pala se han convertido en los sistemas de control convencional.
Por una parte, el control de ángulo de paso de pala o control del ángulo de pitch se controla mediante actuadores dispuestos en la raíz de cada pala, que hacen girar la pala en torno a su eje longitudinal. Dicha actuación consigue variar el comportamiento aerodinámico de la pala modificando el ángulo de paso de la pala para mantener la velocidad de giro entorno a la velocidad de giro nominal una vez alcanzado el par nominal.
Por otra parte, el sistema de control sobre el par demandado modula dicho par demandado al generador desde el convertidor en función de la velocidad del generador.
De esta manera, los aerogeneradores de velocidad variable funcionan maximizando el rendimiento aerodinámico en un régimen de vientos bajos gracias a su capacidad de trabajar a velocidad variable de giro del rotor, donde controlan su velocidad de giro modulando el par en el generador eléctrico en determinado régimen de vientos medios y a vientos altos limitan la velocidad de giro del rotor ante ráfagas gracias al control del ángulo de paso de pala logrando limitar la potencia generada en un valor sustancialmente igual a la potencia nominal.
Generalmente, los lazos de regulación del aerogenerador calculan consignas en ciclos de trabajo cuyo periodo de cálculo es inferior al segundo, con la finalidad de conseguir una gran agilidad de respuesta. Así, el documento US6420795B2 presenta un sistema de control de par como los descritos anteriormente.
Dicho sistema de control puede implicar una pérdida de energía con respecto a la producible en muchas ocasiones debido a que dichos lazos de regulación incorporan unos limitadores que, en cada paso de cálculo, impiden que la potencia o el par superen su respectivo valor máximo en cualquier momento..
Para solventar dicho problema, existen propuestas que incluyen dos tipos de regulación: una regulación como la convencional, con los diferentes tramos de control de velocidad típicos de los aerogeneradores de velocidad variable, y una regulación alternativa empleada en determinados períodos de tiempo, en la que se emplea como límite de potencia un valor más elevado que el nominal del lazo de regulación convencional como vía para la compensación de pérdidas de energía previas que pueden ser debidas a situaciones en las que no había viento disponible para alcanzar la potencia nominal.
Entre los anteriores se encuentra el documento EP2336558A2 relativo a un método de control de aerogeneradores que comprende medios de control para llevar a cabo una regulación estándar siguiendo una curva potencia-velocidad del generador, que comprende una primera zona sub-nominal en la que se mantiene constante la velocidad del generador a su valor de acoplamiento, una segunda zona subnominal en la que se permite que tanto la velocidad del generador como la potencia aumenten o disminuyan en línea con la velocidad del viento, una tercera zona sub-nominal en la que se mantiene constante la velocidad del generador en su valor nominal y una zona nominal en la que se mantiene constante la potencia en su valor nominal, donde durante determinados períodos de tiempo se usa una regulación alternativa a una potencia más alta que la determinada por la regulación estándar para optimizar la producción de energía compensando pérdidas previas.
Se conoce también la solicitud de patente US2006273595A1 relativa a un sistema y método para operar un parque eólico bajo condiciones de viento elevado, donde el método lleva a cabo un incremento intermitente de la potencia nominal de salida del aerogenerador basado en una estimación de un conjunto de parámetros de operación con respecto a las condiciones de diseño de dichos parámetros de operación.
De la misma manera, en lazos de control de parque eólico que envían consignas de limitación de potencia nominal, para operar por debajo de unos valores de consigna, se aplican los límites superiores nominales a lazos de regulación de rápida actuación o instantáneos, con ciclos de cálculo para las consignas de par en el rango de 10-100 ms y de las consignas de pitch en el rango de 100-200 ms y los lazos de regulación se hacen en base a medidas instantáneas, por lo que la producción se puede extralimitar.
El documento “Performance and control of converter interfaced distribution resources” Power Electronics (IICPE), 2010 India International Conference On, IEEE, 28 January 2011, de Alka Singh et al. divulga un sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica que comprende medios de regulación de la potencia media configurados para obtener una salida variable de los medios de regulación de potencia media de acuerdo con el error entre la señal de potencia media de referencia y la señal de potencia media generada.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención resuelve el problema técnico planteado, mediante un sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica que comprende medios de regulación de la potencia instantánea generada P£ns£_med, medios para determinar una señal indicativa de la potencia instantánea generada y medios para determinar, a partir de la señal indicativa de la potencia instantánea generada P£ns£_med en un intervalo de tiempo, una señal de potencia media generada Pmed.
A lo largo de la presente memoria descriptiva, cuando se haga uso del término potencia, ya sea instantánea o media, como norma general se estará haciendo referencia a la potencia activa. Para hacer referencia a otro tipo de potencia, como la aparente o la reactiva, se emplearan, a lo largo de la memoria los términos potencia aparente y potencia reactiva respectivamente.
El sistema de control de acuerdo a la presente invención comprende además medios de regulación de potencia media configurados para modificar un parámetro de funcionamiento Xref de los medios de regulación de la potencia instantánea generada en función del error entre una señal de potencia media de referencia Pre f , que puede ser la potencia nominal de la unidad de generación, y la señal de potencia media generada Pmed, de manera que se elimina dicho error.
Para el cálculo de la potencia media P med se tiene en cuenta el histórico de valores de la señal de potencia instantánea generada Pinst_med, durante un intervalo de tiempo. Dicho intervalo de tiempo puede ser o bien configurable o bien predeterminado, por ejemplo, igual a diez minutos.
Los medios de regulación de potencia media así configurados permiten que los límites instantáneos pueden sobrepasar transitoriamente los límites estacionarios mientras que éstos no se sobrepasan como norma general. Debido a que los límites estacionarios son normalmente térmicos o de cargas, se garantiza que no se sobrecarguen ni térmica ni mecánicamente los componentes, mientras que, a su vez, los periodos de generación por debajo de los límites estacionarios nominales, que son de menor duración que el intervalo de tiempo configurable mediante los medios de regulación de potencia media, se compensan por otros, también de menor duración que el intervalo de tiempo configurable, en que la potencia es mayor que los límites estacionarios normales.
De esta manera, los medios de regulación de potencia media del sistema de la presente invención llevan a cabo un control continuo, donde debido a esta compensación de los periodos de generación por debajo de los límites estacionarios nominales dicha compensación se maximiza la energía producida por la instalación mientras se garantiza la integridad de sus componentes.
El parámetro de funcionamiento de los medios de regulación de la potencia instantánea generada que es modificado por los medios de regulación de potencia media del sistema de la presente invención puede ser, pero no está limitado a uno de los siguientes: potencia máxima instantánea Pmax_¡ns£, velocidad de giro de referencia, ángulo de paso o pitch de referencia, incremento de potencia o par sobre la potencia de referencia o par de referencia respectivamente calculados en un lazo de regulación instantáneo.
Opcionalmente, la unidad de generación eléctrica es un aerogenerador que comprende un rotor formado por al menos dos palas y un generador eléctrico conectado a dicho rotor y a la red eléctrica, donde los medios de regulación de la potencia instantánea comprenden medios de control del par eléctrico del generador y/o medios de control de paso de pala.
De manera también opcional, la unidad de generación es un parque eólico que comprende unos aerogeneradores y donde el parámetro de funcionamiento Xref de los medios de regulación de la potencia instantánea generada Pinstmed es una referencia de potencia media Pref j para los aerogeneradores del parque eólico.
Opcionalmente, los medios de regulación de la potencia instantánea generada llevan a cabo el cálculo de una potencia media global Pmed_ciobai en base a la medida de potencia instantánea global Pinst_med_Giobai, y en función del error entre dicha potencia media global P med_ciobai y la potencia media de referencia P ref_Giobai, que puede ser recibida desde una central de telemando del cliente o bien directamente del operador de la red eléctrica o bien ser una referencia de potencia media igual a la nominal del parque eólico, calcula el parámetro de referencia de potencia media Pref j para los aerogeneradores del parque eólico, pudiéndose llevar a cabo el control central del parque eólico desde una subestación.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra un esquema de los medios de regulación de la potencia media del sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica de la presente invención.
Figura 2.- Muestra un gráfico de la evolución de la potencia instantánea y de la potencia media en base a la evolución de la medida de potencia media con respecto a la potencia media de referencia y al parámetro de funcionamiento de los medios de regulación de la potencia instantánea generada P¡ns£_med.
Figura 3.- Muestra un esquema de una realización preferente de invención donde la unidad de generación está formada por un parque eólico.
Figura 4.- Muestra un esquema del sistema de la presente invención donde los medios de regulación de potencia media son un regulador proporcional-integral.
Figura 5.- Muestra un esquema del sistema de la presente invención donde los medios de regulación de potencia media son discontinuos, por ejemplo un ciclo de histéresis.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Seguidamente se describe, con ayuda de las figuras 1 a 5 anteriormente referidas, una descripción en detalle de una realización preferente de la invención.
El sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica que comprende medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada P¡ns£_med (3), medios para determinar una señal indicativa de la potencia instantánea generada y medios (4) para determinar una señal de potencia media generada Pmed (5) a partir de la señal indicativa de la potencia instantánea generada P¡ns£_med (3), tiene en cuenta el histórico de valores de señal de potencia instantánea generada P¡ns£_med (3) durante intervalo de tiempo (21), calculándose en este ejemplo de realización preferente de acuerdo a la siguiente fórmula:
Figure imgf000004_0001
El sistema de control comprende además medios de regulación (6) de potencia media configurados para modificar un parámetro de funcionamiento Xref (7) de los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pmstmed (3), en función del error entre una señal de potencia media de referencia Pref (17), y la señal de potencia media generada Pmed (5).
La figura 2 muestra un ejemplo del funcionamiento del sistema de control propuesto para un aerogenerador en un intervalo At igual al empleado para el cálculo de la potencia media generada Pmed (5). En este caso, los medios de regulación (6) de potencia media calculan un valor máximo de potencia instantánea Pmax_¡ns£ en función del error entre la potencia media de referencia Pref (17) y la potencia media generada Pmed (5) en base a la potencia instantánea generada P¡ns£_med (3). En el caso mostrado, en la primera parte del intervalo, la potencia media generada Pmed (5) es menor que la potencia media de referencia P ref (17), y por tanto los medios de regulación (6) de potencia media calculan el parámetro de funcionamiento Xref (7), que en este ejemplo es la potencia máxima instantánea Pmax_¡ns£, mayor que la potencia media de referencia Pref (17).
Dicha potencia media de referencia Pref (17), como se ha dicho, puede ser la potencia activa nominal del aerogenerador o un valor superior a este como por ejemplo un valor nominal de potencia aparente del aerogenerador. En el caso de que los requisitos de integración en red impliquen otorgar prioridad a la generación de potencia reactiva para contribuir al control de la tensión de la red eléctrica frente a la generación de potencia activa, la potencia media de referencia Pref (17) se calcula como la diferencia entre la potencia aparente nominal y la potencia reactiva media en dicho intervalo de tiempo (21).
El parámetro de funcionamiento Xref (7) de los medios de regulación de la potencia instantánea generada P inst_med (3), que es modificado por los medios de regulación (6) de potencia media del sistema de la presente invención puede ser, pero no está limitado a uno de los siguientes: potencia máxima instantánea f ’max_¡ns£, par máximo instantáneo, velocidad de giro de referencia, ángulo de paso o pitch de referencia (18), incremento de potencia o par sobre la potencia de referencia o par de referencia (19) respectivamente calculados en un lazo de regulación instantáneo.
Preferentemente, el parámetro de funcionamiento Xref (7) es un límite máximo de potencia instantánea a partir del cual, para una referencia de velocidad de giro constante, se calcula un límite de par máximo que se aplica en el lazo de control de velocidad con par. En este caso, el control de velocidad con pitch se sincroniza para no activarse hasta que se alcanza el nuevo límite de par máximo.
Preferentemente también, el parámetro de funcionamiento Xref (7) es un límite máximo de potencia instantánea a partir del cual, para un límite máximo de par constante se calcula una nueva referencia de velocidad de giro (20), que se aplica en el lazo de control de velocidad con par y pitch.
La unidad de generación es preferentemente un aerogenerador, que comprende un rotor formado por al menos dos palas y un generador eléctrico (1) conectado a dicho rotor y a la red eléctrica, donde los medios de regulación de la potencia instantánea generada Pinst_med (3), comprenden medios de control del par eléctrico del generador y/o medios de control de paso de pala.
En otro ejemplo de realización preferente, la unidad de generación es un parque eólico (8) que comprende unos aerogeneradores y donde el parámetro de funcionamiento Xref (7) de los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pinst_med (3) es una referencia de potencia media Pref j (15) para los aerogeneradores del parque eólico (8).
Los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada P£ns£_med (3) llevan a cabo el cálculo de una potencia media global Pmed Giobai (9) en base a la medida de potencia instantánea global Plnst med Global (10), y en función del error entre dicha potencia media global Pmed Giobai (9) y una potencia media de referencia Pref_Giobai (11), que puede ser recibida desde una central de telemando del cliente o bien directamente del operador de la red eléctrica o bien ser una potencia media de referencia Pref_Giobai (11) igual a la nominal del parque eólico, calcula el parámetro de referencia de potencia media Pref_t (15) para los aerogeneradores del parque eólico, pudiéndose llevar a cabo el control central del parque eólico desde una subestación (16).
En un ejemplo de realización, como señal de potencia media de referencia Pref (17), los medios de regulación (6) de potencia media pueden emplear transitoriamente un valor superior al de la potencia nominal del aerogenerador que opcionalmente puede provenir de una consigna recibida del control de parque eólico.
En otro ejemplo de realización, como señal de potencia media de referencia Pref (17), los medios de regulación (6) de potencia media pueden emplear transitoriamente un valor inferior al de la potencia nominal del aerogenerador que opcionalmente puede provenir de una consigna recibida del control de parque eólico.
Cuando la señal de potencia media de referencia Pref (17), es superior, se permite compensar pérdidas en el parque eólico, debidas por ejemplo, a la parada de una de las máquinas del parque o a las propias pérdidas eléctricas que tienen lugar en él.
Cuando es inferior, permite limitar la potencia, por ejemplo debido a limitaciones por saturación de las líneas eléctricas de transmisión, empleando también medidas de potencia medias y permitiendo compensar incluso con ese límite periodos de generación inferior a él. Como estas limitaciones responden generalmente a sobrecargas de líneas, también limitadas por fenómenos térmicos, se puede sobrepasar dicho límite instantáneamente sin provocar ningún daño.
Preferentemente, los medios de regulación (6) de la potencia media empleados para el cálculo del parámetro de funcionamiento (7) puede ser de tipo continuo comprendiendo por ejemplo un regulador proporcional-integral (12), que permite llevar a cabo una regulación más suave mediante valores intermedios, lo que reduce el ciclado y es más ventajoso desde el punto de vista térmico.
Preferentemente también, los medios de regulación (6) de la potencia media empleados para el cálculo del parámetro de funcionamiento (7) pueden ser de tipo discontinuo, comprendiendo un ciclo de histéresis (13) o conmutador que selecciona entre dos valores del parámetro de funcionamiento (7) en función de la comparación entre la potencia media de referencia Pref (17), y la potencia media generada Pmed (5). Además, para suavizar las transiciones entre los dos valores del parámetro de funcionamiento (7), incorpora un bloque de rampeo (14).
Más preferentemente, los medios de regulación (6) de la potencia media empleados para el cálculo del parámetro de funcionamiento (7) comprenden además un bloque limitador, donde el valor máximo empleado para la limitación tiene en cuenta límites instantáneos de potencia activa, reactiva, tensión, temperatura, cargas, etc. Esto permite tener en cuenta limitaciones instantáneas de los componentes del aerogenerador o parque eólico.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica que comprende medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pinst_med (3), medios para determinar una señal indicativa de la potencia instantánea generada y medios (4) para determinar, a partir de la señal indicativa de la potencia instantánea generada Pinst_med (3) en un intervalo de tiempo (21), una señal de potencia media generada P med (5),
donde el sistema de control de potencia comprende además medios de regulación (6) de potencia media configurados para modificar un parámetro de funcionamiento Xref (7) de los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pinst_med (3) en función del error entre una señal de potencia media de referencia Pref (17), y la señal de potencia media generada Pmed (5).
2. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 1 donde la unidad de generación es un aerogenerador que comprende un rotor formado por al menos dos palas y un generador eléctrico (1) conectado a dicho rotor y a la red eléctrica, donde los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pinst_med (3), comprenden medios de control del par eléctrico del generador y/o medios de control de paso de pala.
3. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicaciones 1 ó 2 donde la unidad de generación es un parque eólico (8) que comprende unos aerogeneradores y donde el parámetro de funcionamiento Xref (7) de los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada Pinst_med (3) es una referencia de potencia media Pref_i (15) para los aerogeneradores del parque eólico (8).
4. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 1 donde la señal de potencia media de referencia Pref (17) es la potencia nominal de la unidad de generación.
5. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 3 donde la señal de potencia media de referencia Pref (17) es un valor superior al de la potencia nominal del aerogenerador empleado transitoriamente.
6. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 3 donde la señal de potencia media de referencia Pref (17) es un valor inferior al de la potencia nominal del aerogenerador empleado transitoriamente.
7. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicaciones 5 ó 6 donde el valor de la señal de potencia media de referencia P ref (17) es obtenido de una consigna recibida del control de parque eólico.
8. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 1 donde la señal de potencia media de referencia Pref (17) es la diferencia entre la potencia aparente nominal y la potencia reactiva media en el intervalo de tiempo (21).
9. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde los medios de regulación (6) de la potencia media empleados para el cálculo del parámetro de funcionamiento (7) son de tipo continuo comprendiendo un regulador proporcional-integral (12).
10. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 donde los medios de regulación (6) de la potencia media empleados para el cálculo del parámetro de funcionamiento (7) son de tipo discontinuo, comprendiendo un ciclo de histéresis (13) o conmutador que selecciona entre dos valores del parámetro de funcionamiento (7) en función de la comparación entre la potencia media de referencia P ref (17), y la potencia media generada Pmed (5).
11. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 10, comprendiendo además un bloque de rampeo (14).
12. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 donde los medios de regulación (6) de la potencia media empleados para el cálculo del parámetro de funcionamiento (7) comprenden además un bloque limitador.
13. - Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el parámetro de funcionamiento (7) de los medios de regulación (2) de la potencia instantánea generada que es modificado por los medios de regulación (6) de potencia media es uno de los siguientes: potencia máxima instantánea Pmax_inst, velocidad de giro de referencia, ángulo de paso o pitch de referencia (18), incremento de potencia o par sobre la potencia de referencia o par de referencia (19) respectivamente calculados en un lazo de regulación instantáneo.
14.- Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 13 donde el parámetro de funcionamiento Xref (7) es la potencia máxima instantánea PIBax_lnst, a partir del cual, para una referencia de velocidad de giro constante, se calcula un límite de par máximo que se aplica en el lazo de control de velocidad con par.
15.- Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según reivindicación 13 donde el parámetro de funcionamiento Xref (7) es la potencia máxima instantánea Pmax_¡ns£, a partir de la cual, para un límite máximo de par constante se calcula una nueva referencia de velocidad de giro (20), que se aplica en el lazo de control de velocidad con par y pitch.
16.- Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el intervalo de tiempo (21) en el que se calcula el error entre la señal de potencia media de referencia Pref (17), y la señal de potencia media generada Pmed (5) es un intervalo de tiempo (21) predeterminado o configurable por el sistema.
ES14175194T 2013-07-31 2014-07-01 Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica Active ES2701826T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201331197A ES2528065B1 (es) 2013-07-31 2013-07-31 Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2701826T3 true ES2701826T3 (es) 2019-02-26

Family

ID=51454523

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201331197A Expired - Fee Related ES2528065B1 (es) 2013-07-31 2013-07-31 Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica
ES14175194T Active ES2701826T3 (es) 2013-07-31 2014-07-01 Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201331197A Expired - Fee Related ES2528065B1 (es) 2013-07-31 2013-07-31 Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9382901B2 (es)
EP (1) EP2840703B1 (es)
DK (1) DK2840703T3 (es)
ES (2) ES2528065B1 (es)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2528065B1 (es) * 2013-07-31 2015-11-13 Acciona Windpower, S.A. Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica
US10615608B2 (en) 2017-04-07 2020-04-07 General Electric Company Low-wind operation of clustered doubly fed induction generator wind turbines
CN111577539B (zh) * 2019-02-15 2022-07-05 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组功率控制方法、装置和存储介质
CN109861252B (zh) * 2019-04-02 2020-08-11 西南交通大学 基于自重置积分器的双馈风电机组参与电网调频控制方法
EP4102057A1 (en) * 2021-06-11 2022-12-14 Wobben Properties GmbH Method for controlling the rotor speed of a wind turbine
EP4102056A1 (en) * 2021-06-11 2022-12-14 Wobben Properties GmbH Method of operating a wind turbine, corresponding wind turbine and wind farm
CN113612261B (zh) * 2021-09-01 2024-06-21 中船海装风电有限公司 风电场能量管理平台一次调频性能提升方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5353372A (en) * 1992-01-27 1994-10-04 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Accurate pitch measurement and tracking system and method
US6420795B1 (en) 1998-08-08 2002-07-16 Zond Energy Systems, Inc. Variable speed wind turbine generator
DE10134883A1 (de) * 2001-07-18 2003-01-30 Abb Research Ltd Verfahren und Vorrichtung zur drehzahlstellbaren leistungselektronischen Regelung einer getriebelosen Windkraftanlage
US8649911B2 (en) 2005-06-03 2014-02-11 General Electric Company System and method for operating a wind farm under high wind speed conditions
US7199482B2 (en) * 2005-06-30 2007-04-03 General Electric Company System and method for controlling effective wind farm power output
ES2693433T3 (es) * 2006-07-06 2018-12-11 Acciona Windpower, S.A. Sistemas, procedimientos y aparatos para un controlador de turbina eólica
EP2307715B2 (en) * 2008-06-30 2019-01-16 Vestas Wind Systems A/S Power curtailment of wind turbines
WO2010010477A1 (en) * 2008-07-22 2010-01-28 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling a variable speed wind turbine
ES2392226B1 (es) 2009-12-16 2013-10-10 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía.
JP2011135347A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Panasonic Corp 送信回路及び通信機器
EP2603695B1 (en) * 2010-08-12 2015-09-30 Vestas Wind Systems A/S Control of a wind power plant
JP6098178B2 (ja) * 2013-01-17 2017-03-22 富士通株式会社 増幅装置、歪補償装置および歪補償方法
ES2528065B1 (es) * 2013-07-31 2015-11-13 Acciona Windpower, S.A. Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica

Also Published As

Publication number Publication date
ES2528065A1 (es) 2015-02-03
DK2840703T3 (en) 2018-12-17
US9382901B2 (en) 2016-07-05
ES2528065B1 (es) 2015-11-13
US20150035282A1 (en) 2015-02-05
EP2840703A2 (en) 2015-02-25
EP2840703A3 (en) 2015-07-29
EP2840703B1 (en) 2018-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2701826T3 (es) Sistema de control de potencia de una unidad de generación eléctrica
ES2404146T3 (es) Control de la energía reactiva para hacer funcionar una granja eólica
ES2893314T3 (es) Método y disposición para controlar una turbina eólica
ES2411355T3 (es) Restricción de potencia en turbinas eólicas
ES2798288T3 (es) Procedimiento para el control de un generador eléctrico
CA2833974C (en) System and method for providing yaw backup to a wind farm
ES2765186T3 (es) Procedimiento para el control de turbinas eólicas
ES2388335T5 (es) Procedimiento para la operación y el control de un aerogenerador y método de suministro de potencia de control primario con aerogeneradores
ES2605561T5 (es) Instalación de energía eólica y procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica
ES2813590T3 (es) Procedimiento para alimentar potencia eléctric a una red de suministro eléctrico
ES2849023T3 (es) Sistema y procedimiento para velocidad de respuesta de potencia reactiva mejorada para un parque eólico
ES2954931T3 (es) Procedimiento para controlar una instalación de energía eólica
ES2640715T3 (es) Control de frecuencia de central eólica
ES2901733T3 (es) Procedimiento para operar una central de energía eléctrica de ciclo combinado y central eléctrica de ciclo combinado
ES2383849T3 (es) Aparato y procedimiento para controlar la potencia reactiva de un grupo de turbinas eólicas conectadas a una red eléctrica
CN110268592B (zh) 风力发电厂中无功供电的改进
ES2950986T3 (es) Procedimiento para hacer funcionar una instalación de energía eólica
EP2451073B1 (en) Variable-speed power generation device and control method therefor
ES2841729T3 (es) Método de control de un aerogenerador
ES2643162T3 (es) Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía
US20110285130A1 (en) Power System Frequency Inertia for Wind Turbines
RU2708646C1 (ru) Способ, а также ветроэнергетическая установка для подачи электрической мощности
ES2710528T3 (es) Aerogeneradores con puesta a disposición de una reserva de potencia mejorada
ES2737026T3 (es) Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de generación de energía fluctuante
JP2013158192A (ja) 発電出力の適正制御方法