ES2844532T3 - Método para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico - Google Patents

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Abstract

Método para alimentar potencia eléctrica (PS) a una red de suministro eléctrico (120) mediante al menos un primer y un segundo parque eólico (112), que comprende los pasos de: - suministrar una primera potencia eléctrica de parque (PP1) por parte del primer parque eólico (112) para alimentar a la red de suministro eléctrico (120), - suministrar una segunda potencia eléctrica de parque (PP2) por parte del segundo parque eólico (112) para alimentar a la red de suministro eléctrico (120) y - generar una potencia total (PS) a partir de al menos la primera y segunda potencia de parque (PP1, PP2) y alimentar la potencia total (PS) a la red de suministro eléctrico (120), donde - una unidad central de control (2) para controlar la potencia total alimentada controla el suministro de la al menos primera y segunda potencia de parque (PP1, PP2), donde - las potencias de parque (PP1; PP2) y la potencia total son potencias activas, caracterizado porque la unidad central de control (2) controla la alimentación a la red de suministro eléctrico (120) en función de una sensibilidad de red (NS) de la red de suministro (120) con referencia a un punto de alimentación (6), donde la sensibilidad de red se define en función de una variación de la potencia activa alimentada y de una variación de un voltaje de red de la red de suministro eléctrico que resulta de ella según la fórmula: NS=ΔU/ΔP en la que ΔP representa la variación de la potencia activa alimentada P y ΔU la variación resultante del voltaje de red, o la sensibilidad de red se define en función de una variación de una frecuencia de red que resulta de una variación de la potencia activa suministrada según la fórmula: NS=Δf/ΔP en la que DP representa la variación de la potencia activa alimentada P y Δf la variación resultante de la frecuencia de red.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico
La presente invención se refiere a un método para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico. La presente invención también se refiere a una agrupación de parques eólicos para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico.
En general, se conoce la generación de potencia eléctrica mediante instalaciones de energía eólica y su alimentación a una red de suministro eléctrico. Una correspondiente instalación de energía eólica, o aerogenerador, se muestra esquemáticamente en la figura 1. En lugar de operar sistemas individuales, se están erigiendo cada vez más varias instalaciones de energía eólica en un parque eólico que puede alimentar una cantidad correspondientemente grande de potencia a la red de suministro. Un parque eólico de este tipo se muestra esquemáticamente en la figura 2 y se caracteriza en particular por un punto de conexión de red común a través del cual todas las instalaciones de energía eólica del parque alimentan a la red de suministro eléctrico.
Tales parques eólicos no solo pueden suministrar mucha potencia a la red de suministro eléctrico, sino que también tienen un potencial de regulación correspondientemente grande para estabilizar la red de suministro eléctrico. A este respecto, por ejemplo, la solicitud estadounidense US 7.638.893, sugiere que, por ejemplo, el operador de la red de suministro eléctrico puede dar al parque eólico una especificación de potencia para reducir la potencia del parque a alimentar, con el fin de tener una opción de control adicional para su red de suministro.
Tales intervenciones de control pueden ser débiles, dependiendo del tamaño del parque eólico, y también pueden ser difíciles de administrar, debido al hecho de que las instalaciones de energía eólica y los parques eólicos son unidades generadoras descentralizadas porque están distribuidos de forma comparativamente extensa en un área en la que opera la red de suministro eléctrico respectiva.
Además, hay esfuerzos en algunos países, por ejemplo en Alemania, para reemplazar las grandes centrales eléctricas convencionales, en particular las centrales nucleares, con productores de energía renovable como instalaciones de energía eólica. Sin embargo, surge el problema de que cuando una gran central eléctrica se apaga y se desconecta de la red, también se pierde su efecto estabilizador de la red. Por lo tanto, se requiere que las unidades de generación de energía restantes o recién agregadas tengan al menos en cuenta este cambio en la estabilidad.
El documento US 2012/0101643 A1 se refiere a un sistema de control de potencia reactiva para controlar la potencia reactiva de un parque eólico. El parque eólico incluye al menos dos subredes y punto de recolección. El documente US 2010/0025994 A1 da a conocer un sistema de control de instalaciones de energía eólica que controla la salida de varios parques eólicos estrechamente acoplados que están conectados a una red de suministro eléctrico en un punto de conexión común. Un sistema maestro de control de la potencia reactiva utiliza algoritmos cuyo efecto técnico consiste en coordinar la potencia activa, la potencia reactiva y la salida de voltaje de una pluralidad de parques eólicos.
Por tanto, el objeto de la presente invención es abordar al menos uno de los problemas mencionados y, en particular, se debe crear una solución para aumentar o mejorar el apoyo de una red de suministro eléctrico mediante parques eólicos para poder crear una red de suministro lo más estable posible. Debería proponerse al menos una solución alternativa.
Por tanto, según la invención, se propone un método según la reivindicación 1. En consecuencia, se utilizan al menos dos parques eólicos como base para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico. Los parques eólicos primero y segundo descritos aquí son representativos de dos o más parques eólicos. La enseñanza se puede aplicar en consecuencia a un tercer parque eólico y a más. En consecuencia, el tercero o cada uno de los parques eólicos posteriores tiene las instalaciones, conexiones, opciones de control y comportamientos descritos para el primer y segundo parque eólico.
Por tanto, el primer parque eólico suministra al menos una primera potencia eléctrica de parque y el segundo parque eólico suministra al menos una segunda salida de parque eléctrico, y ambas potencias de parque se deben alimentar en última instancia a la red de suministro. A partir de estas al menos dos potencias de parque se genera una potencia total, es decir, la suma de estas dos potencias de parque y, cuando se utilizan más de dos parques eólicos, su respectiva potencia de parque se agrega en consecuencia a esta potencia total. Esta potencia total se alimenta a la red de suministro eléctrico.
Además, se propone una unidad central de control que para controlar la potencia total a alimentar controla el suministro de la primera y segunda potencia de parque. Si la potencia total se genera a partir de más potencias de parque, es decir, una tercera y posiblemente más potencias de parque, se prevé en consecuencia que esta unidad central de control también controle estas potencias de parque para controlar así la potencia total que se va a alimentar a la red de suministro eléctrico.
Por tanto, se propone un control centralizado de una potencia muy grande, es decir, una potencia que represente al menos la potencia de dos parques eólicos. De esta manera, se puede aumentar un potencial de regulación porque, desde el punto de vista de la red de suministro eléctrico, en lugar de dos o más potencias menores, ahora se alimenta una gran potencia a la red y también se puede controlar en función de los requisitos deseados.
El método propuesto reduce así el control descentralizado característico de las instalaciones de energía eólica y los parques eólicos. Cuantos más parques eólicos se controlen conjuntamente de esta manera, es decir, alimenten sus potencias de parque individuales conjuntamente como una potencia total y esta alimentación sea coordinada por la unidad central de control, más posibilidad habrá de convertir el control descentralizado anterior en un control central.
En particular, también se evita que cada parque eólico individual tenga su propio control y que los controles de varios parques eólicos estén mal coordinados entre sí y, en el peor de los casos, incluso funcionen unos en contra de otros.
El riesgo de que dos parques eólicos que alimentan a la misma red de suministro funcionen uno contra el otro también puede existir si ambos parques han implementado el mismo sistema de control para apoyar la red de suministro. Por ejemplo, incluso pequeñas inexactitudes de medición pueden conducir a un comportamiento de apoyo o de control diferente o de los dos parques eólicos mencionados como ejemplo. Pero incluso los desajustes temporales mínimos entre los dos parques eólicos pueden ser problemáticos. Debido a tales diferencias, incluso a las más pequeñas, puede existir el riesgo de que un parque eólico intervenga en la red para controlarla antes de que el segundo parque eólico pueda hacerlo.
Esto puede por ejemplo conducir a que tal efecto de control, en particular de apoyo, del primer parque eólico sea tan exitoso que el segundo parque eólico ni siquiera entre en una zona en la que comience su efecto de control. Como resultado, el potencial de control del segundo parque eólico se desperdicia en este ejemplo. En situaciones muy extremas, incluso puede llevar a que el segundo parque eólico intente cancelar el éxito de control del primer parque eólico y los dos parques eólicos trabajen uno contra el otro. Todo esto se evita con el método propuesto.
Cada uno de estos parques eólicos comprende preferiblemente una unidad de control de parque para controlar el parque eólico respectivo. La unidad central de control está conectada a estas unidades de control de parque y la unidad central de control controla la provisión de la primera y segunda potencia de parque - y dado el caso otras potencias de parque en consecuencia - por medio de la unidad de control de parque respectiva del parque eólico respectivo. En particular, la unidad central de control da a cada una de estas unidades de control de parque los correspondientes comandos de control. Además, las respectivas unidades de control de parque pueden devolver la información necesaria a la unidad central de control. Como resultado, el control específico del parque puede ser realizado por las unidades de control de parque individuales y la unidad central de control puede controlar la coordinación entre sí de los parques eólicos relevantes utilizando valores predeterminados, que cada parque eólico implementa en consecuencia con la ayuda de sus instalaciones de energía eólica.
Para ello, la unidad central de control registra preferentemente las variables de estado de la red de suministro que se requieren para esta coordinación. Sin embargo, también puede registrar variables de estado como frecuencia, fase y amplitud de voltaje para los parques eólicos y ponerlas a disposición de sus necesidades.
Además o como alternativa, la unidad central de control registra valores de la potencia total alimentada. La unidad central de control puede así controlar la potencia total alimentada por los parques eólicos que controla, que se denominan simplemente parques eólicos combinados, y puede realizar los controles adecuados en función de los mismos. Además o como alternativa, se propone que la unidad central de control pueda detectar valores predeterminados externos, en particular, por ejemplo, que pueda recibirlos del operador de la red de suministro. De este modo, se puede recibir un valor predeterminado en un punto central y tenerlo en cuenta para coordinar los parques eólicos combinados basados en él. Por ejemplo, se puede especificar una potencia máxima a alimentar y comparar con la potencia total alimentada. Dependiendo de esta comparación, el control central puede influir en el control de los parques eólicos y, si es necesario, proporcionar señales de control correspondientes a uno o más parques eólicos con el fin de influir en la potencia de parque correspondiente. Esto puede influir en la producción total y llevarla al valor deseado.
Según una realización, se propone que el método se caracterice porque los al menos primer y segundo parques eólicos alimentan su potencia de alimentación para suministrar a una red intermedia, donde
- la red intermedia está conectada al respectivo parque eólico mediante un transformador respectivo para aumentar un voltaje eléctrica en el parque eólico a un voltaje eléctrico mayor en la red intermedia y / o
- la red intermedia está conectada a la red de suministro eléctrico mediante un transformador para aumentar un voltaje eléctrico en la red intermedia a un voltaje eléctrico superior en la red de suministro.
Así, se propone una red intermedia que conecta los dos parques eólicos, u otros parques eólicos controlados por el método, con el fin de agrupar básicamente las potencias de parque en la red intermedia y también para formar en ella la potencia total, para luego alimentar desde la red intermedia a la red de suministro eléctrico. Un aumento de las tensiones o voltajes de parque, es decir, el voltaje del parque correspondiente, puede realizarse mediante un transformador para cada parque. De este modo, se aumenta el voltaje de cada parque antes de entregarlo a la red intermedia. Además o como alternativa, se proporciona un transformador para aumentar el voltaje en la red intermedia hasta el voltaje de la red de suministro. También puede estar previsto que el voltaje de parque correspondiente se incremente a un voltaje más alto en la red intermedia y, además, este voltaje mayor de la red intermedia se incremente aún más hasta un voltaje aún mayor en la red de suministro. La red intermedia tiene preferiblemente un voltaje medio, es decir, en el rango de 1 a 50 kV, y la red de suministro eléctrico tiene un voltaje alto, es decir, con un valor de voltaje de aproximadamente 110 kV.
La unidad central de control registra preferiblemente la potencia total alimentada a la red de suministro en la zona, o en su lugar en un punto, de conexión, en el que la red intermedia alimenta a la red de suministro. Esto se implementa ventajosamente en torno al transformador entre la red intermedia y la red de suministro o allí antes del transformador.
Otra realización de la invención propone que la unidad central de control controle la alimentación a la red de suministro eléctrico en función de al menos una variable de estado en la red de suministro, que controle la alimentación en función de una sensibilidad de red de la red de suministro en relación con el nodo de alimentación y que también o alternativamente controle la alimentación en función de un ratio de corriente de cortocircuito.
En particular, la frecuencia de red f, un cambio en la frecuencia de red df/dt y la tensión de red U entran en consideración como la variable de estado. En particular, la unidad central de control asegura que se alimenta una potencia total a la red de suministro de acuerdo con una especificación que, por ejemplo, puede haber sido especificada por el operador de la red de suministro. Además, es decir, adicionalmente, el control de la alimentación se puede proporcionar en función de una variable de estado para poder reaccionar dinámicamente a los procesos en la red de suministro. Por ejemplo, puede estar previsto que la potencia total alimentada se reduzca cuando la frecuencia de red f aumente más allá de un valor umbral que está por encima del valor nominal. Por tanto, se propone que dicho control dinámico para la estabilización dinámica o para dar apoyo a la red de suministro se produzca de forma centralizada, es decir, mediante la unidad central de control. La implementación puede tener lugar de tal manera que la unidad central de control transmita valores de control o comandos de control correspondientes a las unidades de control de parque. Por su parte, las unidades de control de parque pueden transmitir valores convertidos a las instalaciones de energía eólica individuales en el parque correspondiente.
Como resultado, estos dos parques eólicos actúan como una unidad en la red de suministro, unidad que tiene un potencial de control muy alto sobre la potencia de los al menos dos parques eólicos juntos. Se evitan los parques eólicos individuales conectados de esta manera o incluso las instalaciones de energía eólica individuales en el parque eólico operen unas contra las otras. Además, este método también simplifica el control para el operador de la red de suministro porque solo necesita transferir un valor de punto de ajuste u otros valores deseados a esta unidad central de control. De esta manera, se hace una especificación para una unidad con una línea disponible muy grande.
Las potencias de parque mencionadas y la potencia total mencionada generalmente se refieren a potencia activa. Sin embargo, preferiblemente se propone como alternativa utilizar las características del método descritas para estas potencias, es decir potencias activas, de forma análoga para el control de potencia reactiva. La unidad central de control puede especificar una alimentación de potencia reactiva deseada para el parque eólico individual con el fin de poder implementar una alimentación de potencia reactiva total deseada, es decir, la alimentación de una potencia reactiva total. Una alimentación de potencia reactiva de este tipo se considera en particular en función del voltaje U de la red de alimentación. Según un modo de realización, se propone a tal efecto que la unidad de control acometa una alimentación de potencia reactiva creciente con voltaje de red descendente cuando el voltaje de red caiga por debajo de un valor umbral por debajo del voltaje nominal, por citar sólo un ejemplo.
También existe un gran potencial de control para tal control de potencia reactiva mediante la unidad central de control, porque el potencial de control de todos los parques eólicos combinados, es decir, al menos de los dos parques eólicos citados como ejemplo, está disponible de forma conjunta para la unidad central de control. Si tal estado de red, como el voltaje de red mencionado a modo de ejemplo, tiene su valor nominal o al menos solo se desvía de él dentro de un rango de tolerancia, un control de potencia reactiva de este tipo puede proporcionar que no se alimente potencia reactiva.
Otra variable para mejorar el soporte de la red es la consideración de la sensibilidad de red.
Tal sensibilidad de red puede proporcionar información sobre la fuerza actual o sobre la estabilidad de la red de suministro, especialmente en relación al punto de alimentación de la potencia total. La sensibilidad de red puede intervenir directamente en dicho control de potencia, pero preferiblemente se propone que se seleccione, establezca y / o cambie un algoritmo de control dependiente de la sensibilidad de red, pero que el algoritmo de control como tal pueda tener otras variables de entrada. En particular, esto permite adaptar la calidad y dinámica del control de la red a las necesidades actuales de la red de suministro, a la que simplemente se hace referencia como red.
En este contexto, se entiende por sensibilidad de red la reacción de la red, en particular en relación con el punto de conexión de red común, a un cambio en una variable que actúa sobre la red. La sensibilidad de la red se puede definir como la diferencia en la reacción de una red en relación con una diferencia de una variable que influye en la red. En el presente caso, en particular, entra en consideración una definición en relación con la potencia activa alimentada y el nivel de voltaje de red. En términos simplificados, se puede definir la siguiente fórmula para la sensibilidad de la red:
NS=AU/AP
Aquí, A P denota el cambio en la potencia activa alimentada, es decir, en la potencia total alimentada, y A U el cambio resultante en el voltaje de red U. Estas diferencias se forman en un período de tiempo muy corto, en particular en el rango de un segundo o menos y, en lugar de esta fórmula sencilla de la diferencia de voltaje en función de la diferencia de potencia correspondiente, se puede utilizar una derivada parcial del voltaje de red U, en particular de su valor eficaz, con respecto a la potencia de parque P. El cambio en la frecuencia de la red f también puede considerarse como una reacción de la red. Otra posibilidad de tener en cuenta la sensibilidad de la red sería mediante la fórmula:
NS=Af/AP
Preferiblemente, también se propone tener en cuenta un ratio de corriente de cortocircuito y, en función de este, controlar la alimentación mediante la unidad central de control. También para este propósito se propone en particular seleccionar, ajustar y / o modificar un algoritmo de control en función de la relación o ratio de corriente de cortocircuito.
El ratio de corriente de cortocircuito, también conocida como SCR (Short Circuit Ratio), describe la relación entre la potencia de cortocircuito y la potencia conectada. En este caso, se entiende por potencia de cortocircuito aquella potencia que la red de suministro correspondiente puede proporcionar en el punto de conexión de la red en cuestión, al que está o están conectados la instalación de energía eólica, el parque eólico o el parque eólico combinado propuesto, si se produce un cortocircuito en este punto de conexión de la red. La potencia conectada es la potencia conectada de la instalación de energía eólica conectada, el parque eólico conectado o el parque eólico combinado propuesto y, por tanto, en particular, la potencia nominal del generador a conectar o la suma de todas las potencias nominales de los generadores del parque o parques eólicos. El ratio de corriente de cortocircuito es, por tanto, un criterio para la fuerza de la red de suministro eléctrico en relación con este punto de conexión de red considerado. Una red de suministro eléctrico fuerte relacionada con este punto de conexión de red generalmente tiene un ratio de corriente de cortocircuito grande de, por ejemplo SCR = 10 o mayor.
Se ha reconocido que el ratio de corriente de cortocircuito también puede proporcionar información sobre el comportamiento de la red de suministro relevante en el punto de conexión de la red. El ratio de corriente de cortocircuito también puede variar.
Es ventajoso tener en cuenta el ratio de corriente de cortocircuito al instalar nuevos parques eólicos combinados y adaptar el control de potencia activa y el control de potencia reactiva en consecuencia. Preferiblemente, también se propone que el ratio de corriente de cortocircuito se registre a intervalos regulares incluso después de la instalación y puesta en servicio del parque eólico combinado. La potencia de cortocircuito se puede registrar, por ejemplo, utilizando información sobre la topología de la red con la ayuda de una simulación. La potencia conectada se puede obtener simplemente conociendo las instalaciones de energía eólica instaladas en los parques eólicos combinados y / o se puede obtener midiendo la potencia total alimentada y sin reducir con viento nominal.
Preferiblemente, para el cálculo propuesto y la consideración del ratio de corriente de cortocircuito, se define y calcula una potencia conectada se define como la suma de la potencia nominal de todas las instalaciones de energía eólica actualmente disponibles. En este sentido, la carga conectada ya cambiaría, al menos temporalmente, si fallara una instalación de energía eólica. Esto también cambiaría el ratio de corriente de cortocircuito y esto podría desencadenar un cambio en el control de potencia activa y / o el control de potencia reactiva.
Una realización sugiere que el control central para alimentar a la red de suministro eléctrico controla:
- la cantidad de potencia activa que se alimenta,
- la cantidad de potencia reactiva que se alimentará y / o
- el consumo de potencia eléctrica en un dispositivo de consumo, en particular en un dispositivo resistivo de pérdidas.
La unidad central de control puede por tanto controlar la cantidad de potencia activa a alimentar y también, o alternativamente, la cantidad de potencia reactiva a alimentar, como se ha descrito anteriormente en conexión con diversas realizaciones. Además, el método puede permitir un control del consumo de potencia eléctrica en un dispositivo de consumo. En particular, se considera aquí el consumo de potencia eléctrica en un dispositivo resistivo de pérdidas. Para este propósito, un dispositivo de consumo de este tipo se puede proporcionar en uno, en varios o en todos los parques eólicos coordinados. Sin embargo, un dispositivo de consumo de este tipo se dispone preferiblemente fuera de los parques eólicos, que también pueden denominarse simplemente parques, y pueden ser controlados directamente por la unidad central de control.
En particular, si se proporciona una red intermedia, los parques eólicos se acoplan a esta red intermedia y el al menos un dispositivo de consumo se acopla a esta red intermedia. El consumo específico de potencia eléctrica se puede proporcionar para consumir temporalmente energía excesiva de uno, varios o todos los parques eólicos coordinados, por ejemplo, si la energía que se va a alimentar se va a reducir repentinamente y las instalaciones de energía eólica de los parques eólicos no pueden reducir la obtención de energía del viento con la suficiente rapidez.
Además, o como alternativa, se propone que un dispositivo de consumo de este tipo también cree específicamente la posibilidad de tomar potencia de la red de suministro si hay un exceso de oferta allí y las centrales eléctricas que alimentan este exceso de suministro no pueden reducir rápidamente su potencia de alimentación.
Si este al menos un dispositivo consumidor está conectado directamente a la red intermedia, , puede no obstante estar disponible para los parques eólicos. También puede absorber el exceso de potencia de la red de suministro sin afectar a los parques eólicos.
Preferiblemente, se propone como dispositivo de consumo un dispositivo que utiliza la energía a consumir de la manera más adecuada posible. El dispositivo puede generar trabajo o, en particular, almacenar temporalmente el exceso de potencia y, si es necesario, convertirlo en otra forma de energía para un mejor almacenamiento. Por tanto, este dispositivo de consumo es preferiblemente un convertidor de energía bidireccional y / o un acumulador de energía.
Una realización preferida sugiere que
- la unidad central de control registre las variables de estado actual en la red de suministro eléctrico, en particular la frecuencia y la amplitud de voltaje, y, dependiendo de esto, controle el suministro de al menos la primera y la segunda potencia del parque y / o
- cada unidad de control de parque proporcione información sobre al menos una variable de estado del parque eólico respectivo y contenga al menos información sobre
- la potencia disponible actualmente,
- la potencia disponible que se espera durante de un período de pronóstico predeterminado y - los cambios esperados en la potencia disponible.
Por tanto, la unidad central de control también se utiliza como unidad de medición, en particular para registrar la frecuencia y la amplitud de voltaje del voltaje en la red de suministro. Estas variables pueden usarse para controlar la provisión de la primer y segunda y posiblemente otras potencias de parque en función de los mismos. El cambio de voltaje df/dt descrito en relación con una realización también se puede determinar a partir de esta frecuencia detectada del voltaje de la red de suministro. Esta información también puede ponerse a disposición de los parques eólicos coordinados, en particular a sus unidades de control de parques, para su uso.
Además, o como alternativa, cada unidad de control de parque proporciona a la unidad central de control información sobre el estado actual del parque eólico, es decir, las variables de estado del parque eólico respectivo, a saber, en particular, la potencia disponible actualmente, la potencia disponible esperada y los cambios esperados en la potencia disponible. La unidad central de control puede evaluar esta información sobre la potencia y combinarla en consecuencia a la luz de dicha información de todos los parques eólicos coordinados. La información sobre la potencia esperada y los cambios esperados en la potencia se puede determinar en el parque eólico respectivo, en particular a través de pronósticos de viento. En un caso, esto puede ser una evaluación meteorológica. En otros casos, especialmente si el parque eólico se distribuye en un área comparativamente grande, se puede registrar el aumento o la disminución del viento en algunas instalaciones de energía eólica en el lado de barlovento. A partir de esto, el parque, que controla y monitorea todas estas instalaciones de energía eólica, puede derivar una previsión para las instalaciones de energía eólica que se encuentran detrás de ellas, y luego una previsión de potencia puede derivarse de la misma y ponerse a disposición de la unidad central de control a tiempo. Dado el caso, la unidad central de control puede enviar la información correspondiente al operador de la red de suministro basándose en esta o en otra información.
Preferiblemente, la unidad central de control está preparada para funcionar como un desfasador. La unidad central de control extrae potencia de la red de suministro y la alimenta a la red de suministro eléctrico como una corriente de alimentación con un ángulo de fase modificado o deseado. Una unidad central de control de este tipo puede realizar esta función incluso si los parques eólicos no están suministrando potencia, por ejemplo porque hay una situación de calma en lo referente al viento. Sin embargo, la unidad central de control está preparada preferiblemente para realizar dicha operación de desplazamiento de fase al mismo tiempo que se alimenta la potencia total. La posibilidad de soporte de red se puede aumentar mediante esta operación combinada de la unidad central de control.
La alimentación a la red se realiza preferiblemente de tal manera que las perturbaciones en la red de suministro se compensen total o parcialmente. Para ello, la unidad central de control detecta perturbaciones, como por ejemplo armónicos, y alimenta compensándolas. En este caso, se alimenta una corriente no ideal, es decir, no sinusoidal, que se desvía de la curva sinusoidal ideal de tal manera que estas desviaciones, que representan básicamente perturbaciones, compensen en la medida de lo posible las perturbaciones presentes en la red o al menos las reduzcan.
Además, se propone una agrupación de parques eólicos según la reivindicación 9. Esta está preparada para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico y comprende al menos un primer y un segundo parque eólico, cada uno de los cuales comprende una pluralidad de instalaciones de energía eólica. También comprende una red eléctrica intermedia conectada a los parques eólicos para la transmisión de potencia eléctrica de parque que es proporcionada por el parque eólico correspondiente. Por tanto, los parques eólicos están preparados para alimentar a esta red intermedia. Esta agrupación de parques eólicos también incluye una unidad central de control que controla la alimentación de una potencia total. Esta potencia total está compuesta por las potencias de parque que fueron alimentadas a la red intermedia o puestas a disposición a través de la red intermedia, y la unidad central de control está preparada para controlar estas potencias de parque suministradas. En particular, la unidad central de control está conectada en red a través de una conexión de datos con los parques individuales, en particular con una unidad de control de parque en cada parque. Esto se puede realizar de manera cableada o inalámbrica.
En particular, se prevé que la agrupación del parque eólico esté diseñada para llevar a cabo al menos un método de acuerdo con una de las realizaciones descritas anteriormente.
Para ello, las funciones de control adecuadas, en particular los programas de control, deben implementarse en la unidad central de control y se requieren canales de comunicación apropiados entre la unidad central de control y las unidades de control de parque. Dependiendo de la forma de realización del método a utilizar, se pueden proporcionar otros elementos, en particular sensores y / o un inversor de frecuencia y / o un dispositivo de cambio de fase.
También se propone que la red intermedia esté conectada al parque eólico a través de un transformador con el fin de aumentar una tensión o voltaje eléctrico en el parque eólico a un voltaje eléctrico mayor en la red intermedia y que también, o alternativamente, se disponga que la red intermedia esté conectada a la red de suministro eléctrico a través de un transformador, para aumentar un voltaje eléctrico en la red intermedia a un voltaje eléctrico superior en la red de suministro. Por tanto, se propone que una agrupación de parques eólicos pueda realizar tales transformaciones de alta tensión entre el parque eólico y la red intermedia y / o la red intermedia y la red de suministro, como se ha descrito en relación con algunas realizaciones del método propuesto.
Preferiblemente se propone, tanto para la agrupación de parques eólicos como para el método que se utilizará para la alimentación, que se dé a la unidad central de control un punto de ajuste de voltaje deseado como valor de referencia para el voltaje de la red de suministro desde una fuente externa, en particular un operador de la red de suministro. Además, o como alternativa, se propone que se especifique un valor máximo de potencia y / o un valor de potencia deseado para la unidad central de control. Además, se propone como realización que una potencia de reserva deseada se transmita a la unidad central de control como valor predeterminado. Dicha potencia de reserva es aquella potencia por la cual la potencia total que se alimenta está por debajo de la potencia total que se puede alimentar actualmente. Para este propósito, por ejemplo, se puede transferir un porcentaje o información absoluta para la potencia de reserva a la unidad central de control.
Preferiblemente, la unidad central de control transmite a las unidades de control de parque un valor de potencia reactiva a alimentar como un punto de ajuste de potencia reactiva, un valor superior de potencia activa como el valor de potencia que el parque en cuestión no debe superar actualmente, y también o alternativamente se propone que la unidad central de control proporcione como punto de ajuste a la unidad de control de parque una reserva de potencia, que también se conoce como potencia de reserva. Los parques individuales y, por lo tanto, la potencia total en su conjunto se pueden operar por debajo de un valor de potencia actualmente posible. Por tanto, esta potencia de reserva está potencialmente disponible como potencia de control positivo, es decir, como potencia que también se puede alimentar si es necesario.
Según otra realización, se propone que cada unidad de control de parque y / o cada instalación de energía eólica del parque pueda proporcionar de forma independiente un control en función del estado de la red, en particular puede proporcionar un control de potencia dependiente de la frecuencia, si por ejemplo falla la unidad central de control o una unidad de control de parque correspondiente. Si aquí solo fallaron elementos del procesamiento de la información, pero la conexión física a la red de suministro aún está disponible, la alimentación puede continuar e incluso se puede realizar el soporte dinámico de la red o la estabilización de la red.
Por tanto, en base a la presente invención, se han descrito muchas realizaciones tanto para un método como para una agrupación de parques eólicos que, entre otras cosas, también prevén la posibilidad de que varios parques eólicos puedan alimentar la red de suministro eléctrico de forma coordinada y así comportarse como una gran central eléctrica en la red. Meramente como precaución, se señala que un control central también puede tener un efecto ventajoso, a saber, los descritos anteriormente, si físicamente se proporcionan varios puntos de alimentación para alimentar la red de suministro eléctrico, pero siempre que la alimentación se controle de manera centralizada y en particular por igual. Sin embargo, preferiblemente, toda la potencia total se alimenta a la red de suministro eléctrico en un punto de conexión de la red.
A continuación, se explica la invención utilizando ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 muestra esquemáticamente una instalación de energía eólica.
La figura 2 muestra esquemáticamente un parque eólico.
La Figura 3 muestra esquemáticamente una agrupación de parque eólico.
La figura 1 muestra una instalación de energía eólica 100 con una torre 102 y una góndola 104. Un rotor 106 con tres aspas de rotor 108 y un buje 110 está dispuesto en la góndola 104.
El rotor 106 se pone en rotación por el viento durante el funcionamiento y por lo tanto acciona un generador en la góndola 104.
La figura 2 muestra un parque eólico 112 con, a modo de ejemplo, tres instalaciones de energía eólica 100, que pueden ser iguales o diferentes. Las tres instalaciones de energía eólica 100 son, por tanto, representativas de prácticamente cualquier número de instalaciones de energía eólica en un parque eólico 112. Las instalaciones de energía eólica 100 proporcionan su potencia, en particular la corriente generada, a través de una red eléctrica de parque 114. Las corrientes o potencias correspondientes generadas en cada instalación de energía eólica 100 individual se suman y normalmente se proporciona un transformador 116, que aumenta el voltaje en el parque para luego alimentarlo a la red de suministro 120 en el punto de alimentación 118, que también se conoce generalmente como PCC. La figura 2 es sólo una representación simplificada de un parque eólico 112, que, por ejemplo, no muestra ningún control, aunque por supuesto hay un control presente. Por ejemplo, la red de parque 114 también se puede diseñar de manera diferente, por ejemplo, disponiendo un transformador a la salida de cada instalación de energía eólica 100, por nombrar sólo otro ejemplo de realización.
La figura 3 muestra una agrupación de parques eólicos 1 con, a modo de ejemplo, dos parques eólicos, que también se pueden diseñar de manera diferente, una unidad central de control 2 y un dispositivo de consumo 4. La agrupación de parques eólicos 1 está conectada en el punto de conexión de red común 6 a la red de suministro eléctrico 120, que aquí solamente se nombra.
Para la agrupación de parque 1, la figura 3 muestra, a modo de ejemplo, dos parques eólicos 112 que presentan una pluralidad de instalaciones de energía eólica 100. Las instalaciones de energía eólica 100 de cada parque eólico 112 generan, cada una, una potencia de parque Pp1 o Pp2, que se proporciona a una red intermedia 10 a través de un transformador de parque 8 y está disponible como potencia total Ps para alimentar a la red de suministro 120. Bajo el supuesto simplificador inicial de que el dispositivo de consumo 4 no está activo, la potencia total Ps es la suma de la potencia de parque Pp1 y Pp2 y, por tanto, satisface la ecuación Ps = Pp1 Pp2.
Esta potencia total Ps se alimenta correspondientemente a la red de suministro 120 a través del transformador de alimentación 12 en el punto de conexión a la red 6.
La unidad central de control está dispuesta en este ejemplo en la zona del punto de conexión a la red 6, antes del transformador de alimentación 12. La unidad central de control también puede registrar allí la potencia alimentada Ps .
La unidad 2 de control central está conectada a una unidad 16 de control del operador de la red 120 de suministro eléctrico a través de una conexión de datos EVU 14. A través de esta conexión de datos EVU 14, la unidad central de control 2 puede recibir datos de la unidad de control 16 del operador de red, como un valor para la potencia total Ps a alimentar, y transmitir datos, como por ejemplo, información sobre la potencia total Ps actualmente disponible. En general, todas las conexiones de datos se trazan como una línea discontinua en la figura 3.
La unidad de control central está conectada a una unidad de control de parque 20 del correspondiente parque eólico 112 a través de conexiones de control de parque 18. La unidad central de control 2 puede transmitir datos a la respectiva unidad de control de parque 20 a través de estas conexiones de control de parque 18, en particular valores de consigna o de ajuste para la potencia de parque PP1 o PP2. Cabe señalar que los números de referencia de ambos parques eólicos 112, a excepción de las potencias de parque Pp1 y Pp2, se eligen de forma idéntica para explicar las analogías entre los dos parques. Sin embargo, los elementos individuales, como por ejemplo el transformador de parque 8, se pueden diseñar de manera diferente.
Dentro de su respectivo parque 112, cada unidad de control de parque 20 está conectada con las instalaciones de energía eólica correspondientes para intercambiar datos a través de una red de datos de parque 22. Así la unidad de control de parque 20 puede proporcionar a las instalaciones de energía eólica 100 los respectivos valores predeterminados recibidos de la unidad central de control 2 para controlar el parque 112. Además, la unidad de control de parque 20 puede recibir información de las instalaciones de energía eólica 100 a través de este y, si es necesario, evaluarla y, si se desea, transmitirla a la unidad de control central 2.
La unidad central de control 2 puede así controlar la alimentación de la potencia total Ps controlando las potencias de parque individuales Pp1 y Pp2 mediante el control de las unidades de control de parque 20.
Además, el dispositivo de consumo 4 está conectado al dispositivo de consumo 4 a través de una conexión de control de consumo 24. La unidad central de control puede utilizar esto para controlar, en particular, cuando el exceso de potencia debe consumirse por medio del dispositivo de consumo 4. Esto puede ser un exceso de potencia de los parques eólicos 112, así como un exceso de potencia de la red de suministro 120. Para ello, el dispositivo de consumo 4 se conecta a la red intermedia 10 a través de la conexión de consumo 26. La conexión de consumo 26 también puede formar parte de la red intermedia 10.
El dispositivo de consumo 4 está marcado aquí con diferentes símbolos para diferentes configuraciones. Un circuito chopper 28 simboliza una unidad de consumo puro que convierte la potencia eléctrica o energía eléctrica en calor, lo que se puede hacer mediante resistencias térmicas controladas adecuadamente.
Además, se simboliza un dispositivo de conversión 30, que puede convertir la potencia eléctrica en otro medio, como gas, por ejemplo. Este dispositivo de conversión 30 está diseñado preferiblemente de tal manera que la energía de este otro medio, por ejemplo, el gas, también se puede convertir nuevamente en energía eléctrica, al menos en parte. En este caso, tal conversión inversa daría como resultado que el dispositivo de consumo 4 también pudiera poner potencia a disposición de la red intermedia 10 y, en esta medida, la potencia total Ps además de los servicios de parque Pp1 y Pp2 también tendría una potencia de consumo devuelta.
Finalmente, un dispositivo de almacenamiento también está simbolizado en el dispositivo de consumo 4 como un dispositivo de almacenamiento de batería 32, que puede almacenar potencia eléctrica directamente.
La figura 3 ilustra así una agrupación de parques eólicos que está preparada para implementar un método según la invención para alimentar potencia eléctrica según al menos una realización descrita.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Método para alimentar potencia eléctrica (Ps ) a una red de suministro eléctrico (120) mediante al menos un primer y un segundo parque eólico (112), que comprende los pasos de:
- suministrar una primera potencia eléctrica de parque (Pp-i) por parte del primer parque eólico (112) para alimentar a la red de suministro eléctrico (120),
- suministrar una segunda potencia eléctrica de parque (Pp2) por parte del segundo parque eólico (112) para alimentar a la red de suministro eléctrico (120) y
- generar una potencia total (Ps ) a partir de al menos la primera y segunda potencia de parque (Pp i , Pp2) y alimentar la potencia total (Ps ) a la red de suministro eléctrico (120), donde
- una unidad central de control (2) para controlar la potencia total alimentada controla el suministro de la al menos primera y segunda potencia de parque (Pp i , Pp2), donde
- las potencias de parque (Pp i ; Pp2) y la potencia total son potencias activas,
caracterizado porque
la unidad central de control (2) controla la alimentación a la red de suministro eléctrico (120) en función de una sensibilidad de red (NS) de la red de suministro (120) con referencia a un punto de alimentación (6), donde
la sensibilidad de red se define en función de una variación de la potencia activa alimentada y de una variación de un voltaje de red de la red de suministro eléctrico que resulta de ella según la fórmula:
NS=AU/AP
en la que A P representa la variación de la potencia activa alimentada P y A U la variación resultante del voltaje de red, o
la sensibilidad de red se define en función de una variación de una frecuencia de red que resulta de una variación de la potencia activa suministrada según la fórmula:
NS=Af/AP
en la que A P representa la variación de la potencia activa alimentada P y A f la variación resultante de la frecuencia de red.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque
- cada uno de los al menos primer y segundo parques eólicos (112) comprende una unidad de control de parque (20) para controlar el respectivo parque eólico (112),
- la unidad central de control (2) está conectada a estas unidades de control de parque (20) y
- la unidad central de control (2) controla el suministro de la primera y segunda potencia de parque (Pp i , Pp2) por medio de la unidad de control de parque respectiva (20) de al menos el primer y segundo parque eólico (112).
3. Método según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque
la unidad central de control (2) registra
- variables de estado (U, f) de la red de suministro (120),
- valores de la potencia total alimentada (Ps ) y / o
- valores predeterminados externos.
4. Método según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
los al menos primer y segundo parques eólicos (112) alimentan su potencia de alimentación (Pp i , Pp2) para suministrar a una red intermedia (10), donde
- la red intermedia (10) está conectada al respectivo parque eólico (112) mediante un transformador (8) respectivo para aumentar un voltaje eléctrica (U) en el parque eólico (112) a un voltaje eléctrico mayor en la red intermedia (10) y / o
- la red intermedia (10) está conectada a la red de suministro eléctrico (120) mediante un transformador (12) para aumentar un voltaje eléctrico en la red intermedia (10) a un voltaje eléctrico superior (U) en la red de suministro (120).
5. Método según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
la unidad central de control (2) controla la alimentación a la red de suministro eléctrico (120)
- en función de un ratio de corriente de cortocircuito (SCR).
6. Método según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
el control central (2), para alimentar la red de suministro eléctrico (120), controla
- la cantidad de potencia activa (P) a alimentar,
- la cantidad de potencia reactiva (Q) a alimentar y / o
- el consumo de potencia eléctrica (P) en un dispositivo de consumo (4), en particular en un dispositivo resistivo de pérdidas (4).
7. Método según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
- la unidad central de control (2) registra las variables de estado actuales (U, f) en la red de suministro eléctrico (120), en particular la frecuencia (f) y la amplitud de voltaje (U), y controla en función de ellas el suministro de al menos la primera y segunda potencia de parque (Pp1, Pp2) y / o
- cada unidad de control de parque (20) proporciona información sobre al menos una variable de estado (U, f) del parque eólico correspondiente (112) y la información contiene al menos una información de la lista que comprende
- la potencia disponible actualmente (Pp1, Pp2),
- la potencia disponible esperada (P) durante un periodo de pronóstico predeterminado, y
- cambios esperados en la potencia disponible (P).
8. Método según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
- la unidad central de control (2) funciona como un desfasador y / o
- la alimentación a la red (120) se efectúa de tal manera que las perturbaciones en la red de suministro (120) se compensan total o parcialmente.
9. Agrupación de parques eólicos (1) para alimentar potencia eléctrica (Ps ) a una red de suministro eléctrico (120), que comprende,
- al menos un primer y un segundo parque eólico (112), cada uno de los cuales comprende una pluralidad de instalaciones de energía eólica (100),
- una red eléctrica intermedia (10) conectada a los parques eólicos (12) para la transmisión de potencia eléctrica del parque (Pp1, Pp2) suministrada por los parques eólicos conectados (12) y
- una unidad central de control (2) para controlar la alimentación de una potencia total (Ps ) generada al menos parcialmente por las potencias de parque (Pp1, Pp2) y para controlar las potencias de parque individuales (Pp1, Pp2) suministradas por los parques eólicos conectados (112), donde
la agrupación de parques eólicos (1) está configurada para ejecutar un método según una de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Agrupación de parques eólicos (1) según la reivindicación 9,
caracterizada porque
- la red intermedia (10) está conectada al respectivo parque eólico (112) a través de un respectivo transformador (8) para aumentar un voltaje eléctrico en el parque eólico (112) a un voltaje eléctrico mayor en la red intermedia (10) y / o
- la red intermedia (10) está conectada a través de un transformador (12) a la red eléctrica para aumentar un voltaje eléctrico en la red intermedia (10) a un voltaje eléctrico mayor (U) en la red de suministro (120).
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