FR3132185A1 - Method for controlling a power generation system with an energy storage system for fast response services - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de contrôle d'un système de production d'énergie (1), comprenant : - une liaison de connexion (6) ; - un système de turbine (3) comprenant une machine électrique (31), une turbine (32) et un contrôleur de turbine (9), appliquant une consigne de paramètre de fluide à la turbine (32) influençant la puissance électrique délivrée ; - un système de stockage d'énergie (14) ; comprenant les étapes suivantes : -a) la réception d'un premier point de consigne Ps0 ; et -b) la réception d'un point de consigne de puissance ultérieur Ps1; c) sur la base d’un contrôle par modèle prédictif de la puissance électrique générée par le système de turbine (3), déterminer des paramètres de fonctionnement successifs pour que Ph atteigne Ps1 avec une quantité minimale d’énergie complémentaire ; d) jusqu’à Ph=Ps1, appliquer une puissance électrique Pb sur la liaison de connexion (6). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a method for controlling a power generation system (1), comprising: - a connecting link (6); - a turbine system (3) comprising an electric machine (31), a turbine (32) and a turbine controller (9), applying a fluid parameter setpoint to the turbine (32) influencing the electrical power delivered; - an energy storage system (14); comprising the following steps: -a) receiving a first setpoint Ps0; and -b) receiving a subsequent power setpoint Ps1; c) based on a predictive model control of the electric power generated by the turbine system (3), determining successive operating parameters so that Ph reaches Ps1 with a minimum amount of additional energy; d) up to Ph=Ps1, apply an electrical power Pb to the connecting link (6). Figure to be published with abstract: Fig. 1
Description
L'invention concerne une stratégie de surveillance afin d'optimiser le fonctionnement d'un système de production d'énergie hybride utilisant un système de turbine produisant de l'énergie électrique à un réseau à courant alternatif, comme source primaire d'énergie, et un système de stockage d'énergie, comme source secondaire. En particulier, l'invention porte sur la gestion des variations importantes du point de consigne de puissance électrique.The invention relates to a monitoring strategy for optimizing the operation of a hybrid power generation system using a turbine system producing electrical power to an alternating current grid, as a primary source of power, and an energy storage system, as a secondary source. In particular, the invention relates to the management of significant variations in the electrical power set point.
De nombreuses centrales électriques, notamment des barrages hydroélectriques, comprennent un système de turbine afin de produire de l'énergie électrique transférée à un réseau CA par une liaison de connexion. Des variations importantes de la puissance électrique peuvent être demandées par le gestionnaire de réseau CA au système de production d'énergie. En raison de ses limites physiques, le système de turbine ne peut pas fournir instantanément une variation significative de sa puissance électrique de sortie. Par exemple, la réactivité d'un système hydraulique à une variation importante du point de consigne de puissance est généralement supérieure à 30 secondes, compte tenu notamment de l'inertie de la colonne d'eau dans les conduits en amont reliés à la turbine.Many power plants, including hydroelectric dams, include a turbine system to produce electrical energy transferred to an AC grid through a feeder link. Significant variations in electrical power may be requested by the AC network manager from the energy production system. Due to its physical limitations, the turbine system cannot instantly provide a significant variation in its electrical power output. For example, the responsiveness of a hydraulic system to a significant variation in the power set point is generally greater than 30 seconds, taking into account in particular the inertia of the water column in the upstream conduits connected to the turbine.
Les fournisseurs d'énergie électrique peuvent tirer des revenus à partir d’exigences du gestionnaire de système. Ces besoins se définissent sous la forme de requêtes de fourniture d'énergie à un réseau, requêtes qui imposent parfois des temps d'activation très courts, typiquement inférieurs à 1s. De telles requêtes de puissance peuvent être demandées afin de compenser la différence entre la production et la consommation à l'échelle du réseau électrique. De tels services peuvent procurer des revenus importants aux fournisseurs d'électricité si ces délais d’ajustement de la puissance de sortie sont respectés.Electric power suppliers can earn revenue from system manager requirements. These needs are defined in the form of requests to supply energy to a network, requests which sometimes impose very short activation times, typically less than 1s. Such power requests may be requested in order to compensate for the difference between production and consumption at the scale of the electricity network. Such services can provide significant revenue to electricity suppliers if these output power adjustment deadlines are respected.
Le système hydraulique peut être associé à un système de stockage d'énergie pour augmenter la réactivité du système de turbine pour un nouveau point de consigne de puissance électrique appliqué. Un circuit de commande reçoit un point de consigne de puissance électrique envoyé par le gestionnaire de réseau CA ou calculé à partir de la déviation de fréquence observée au niveau du point de connexion et, en fonction de ce point de consigne, commande un transfert de puissance transitoire entre la liaison de connexion et le système de stockage d'énergie en pilotant de manière sélective la charge ou la décharge du système de stockage d'énergie. Lorsqu'un nouveau point de consigne est soudainement reçu, le système de stockage d'énergie contribue à cette variation en participant immédiatement à la variation de puissance avec la turbine.The hydraulic system may be combined with an energy storage system to increase the responsiveness of the turbine system for a new applied electrical power set point. A control circuit receives an electrical power set point sent by the AC network manager or calculated from the frequency deviation observed at the connection point and, based on this set point, controls a power transfer transient between the connection link and the energy storage system by selectively controlling the charging or discharging of the energy storage system. When a new set point is suddenly received, the energy storage system contributes to this variation by immediately participating in the power variation with the turbine.
Cependant, un tel système repose actuellement sur un système de stockage d'énergie ayant une capacité importante, ce qui augmente son coût et son encombrement. Afin d'améliorer la diffusion des systèmes de production d'énergie comprenant un système de stockage d'énergie, il est important de maintenir leur coût aussi bas que possible.However, such a system currently relies on an energy storage system having a large capacity, which increases its cost and its size. In order to improve the diffusion of energy production systems including an energy storage system, it is important to keep their cost as low as possible.
L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte donc sur un procédé de contrôle d'un système de production d’électricité, comprenant :
-une liaison de connexion comprenant une interface de connexion pour la connexion à un réseau CA ;
- un système de turbine comprenant une machine électrique, une turbine et un contrôleur de turbine, le contrôleur de turbine étant configuré pour délivrer au moins une consigne de paramètre de fluide à la turbine influençant la puissance électrique délivrée par la machine électrique, la machine électrique délivrant une puissance électrique instantanée Ph au lien de connexion ;
- un système de stockage d'énergie connecté à la liaison de connexion, le procédé de contrôle comprenant les étapes suivantes :
-a) recevoir une première consigne de puissance électrique Ps0 à délivrer à l'interface de connexion et contrôler le système de turbine afin de délivrer une puissance électrique Ph0 = Ps0 sur l'interface de connexion ; et
- b) recevoir une consigne de puissance électrique ultérieure Ps1, avec ΔPs = Ps1 - Ps0, avec Ps1 > Ps0 ;The invention aims to resolve one or more of these drawbacks. The invention therefore relates to a method for controlling an electricity production system, comprising:
-a connection link comprising a connection interface for connection to an AC network;
- a turbine system comprising an electric machine, a turbine and a turbine controller, the turbine controller being configured to deliver at least one fluid parameter setpoint to the turbine influencing the electrical power delivered by the electric machine, the electric machine delivering instantaneous electrical power Ph to the connection link;
- an energy storage system connected to the connection link, the control method comprising the following steps:
-a) receive a first electrical power instruction Ps0 to be delivered to the connection interface and control the turbine system in order to deliver an electrical power Ph0 = Ps0 to the connection interface; And
- b) receive a subsequent electrical power instruction Ps1, with ΔPs = Ps1 - Ps0, with Ps1 >Ps0;
c) en se basant sur un contrôle à modèle prédictif de la puissance électrique générée par le système de turbine, déterminer des paramètres de fonctionnement successifs du contrôleur de turbine de façon à ce que Ph atteigne Ps1 avec une quantité minimale d’énergie complémentaire ;c) based on predictive model control of the electrical power generated by the turbine system, determining successive operating parameters of the turbine controller such that Ph reaches Ps1 with a minimum amount of complementary energy;
-d) Jusqu’à ce que Ph=Ps1, appliquer une puissance électrique Pb sur la liaison de connexion (6) au moyen du système de stockage d’énergie, avec Pb+Ph=Ps1, et appliquer les paramètres de fonctionnement successifs au contrôleur de turbine.-d) Until Ph=Ps1, apply electrical power Pb to the connection link (6) by means of the energy storage system, with Pb+Ph=Ps1, and apply the successive operating parameters to the turbine controller.
L’invention concerne également les variantes suivantes. Un homme du métier comprendra que chacune des caractéristiques des variantes des variantes suivantes peut être combinée indépendamment avec les caractéristiques qui précèdent, sans constituer une généralisation intermédiaire.The invention also relates to the following variants. A person skilled in the art will understand that each of the characteristics of the variants of the following variants can be combined independently with the preceding characteristics, without constituting an intermediate generalization.
Selon encore une variante, le système de stockage d'énergie dispose d'une énergie disponible instantanée Eess, le procédé comprenant en outre la détermination de l'énergie complémentaire Emin que le système d'énergie électrique doit fournir au lien de connexion pour remplir la condition Ps1=Pb+Ph jusqu’à ce que Ph=Ps1, dans lequel l’étape d) est déclenchée seulement lorsque Eess> Emin.According to yet another variant, the energy storage system has instantaneous available energy Eess, the method further comprising determining the complementary energy Emin that the electrical energy system must provide to the connection link to fill the condition Ps1=Pb+Ph until Ph=Ps1, in which step d) is triggered only when Eess> Emin.
Selon encore une autre variante, l’étape d) est déclenchée moins de 5 secondes après l’étape b).According to yet another variant, step d) is triggered less than 5 seconds after step b).
Selon encore une autre variante, l’étape d) est déclenchée moins de 1 seconde après l’étape b).According to yet another variant, step d) is triggered less than 1 second after step b).
Selon encore une autre variante, l’étape c) est réalisée en évaluant itérativement la puissance instantanée Ph, en comparant la puissance instantanée évaluée Ph à la puissance électrique anticipée par le contrôle par modèle prédictif, déterminer des paramètres de fonctionnement successifs mis à jour pour le contrôleur de turbine de sorte que Ph atteigne Ps1 avec une quantité minimale d’énergie complémentaire.According to yet another variant, step c) is carried out by iteratively evaluating the instantaneous power Ph, by comparing the evaluated instantaneous power Ph to the electrical power anticipated by the predictive model control, determining successive operating parameters updated for the turbine controller so that Ph reaches Ps1 with a minimum amount of complementary energy.
Selon encore une autre variante, le contrôleur de turbine est un contrôleur PID, les paramètres de fonctionnement successifs étant des valeurs successives d’au moins une variable de gain choisie parmi un gain proportionnel, un gain d’intégration et un gain de dérivation.According to yet another variant, the turbine controller is a PID controller, the successive operating parameters being successive values of at least one gain variable chosen from a proportional gain, an integration gain and a bypass gain.
Selon encore une autre variante, ladite turbine est une turbine hydraulique, et dans lequel ladite consigne de paramètre de fluide est une consigne d'ouverture de vanne directrice de la turbine hydraulique.According to yet another variant, said turbine is a hydraulic turbine, and in which said fluid parameter setpoint is a guide valve opening setpoint of the hydraulic turbine.
Selon encore une autre variante, la première consigne de puissance électrique reçue Ps0 est reçue du réseau CA.According to yet another variant, the first received electrical power instruction Ps0 is received from the AC network.
Selon encore une autre variante, la première consigne de puissance électrique reçue Ps0 est calculée par le système de production de puissance.According to yet another variant, the first electrical power setpoint received Ps0 is calculated by the power production system.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront plus clairs à partir de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et de manière non limitative, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will be clearer from the description given below, for information only and in a non-limiting manner, with reference to the appended drawings, in which:
La
Le système de turbine 3 comprend une machine électrique 31 (généralement une machine synchrone) et une turbine 32 couplée à la machine électrique 31. Le système de turbine 3 est essentiellement conçu pour fournir une puissance électrique à la liaison de connexion 6. Le système de turbine 3 peut également être réversible et être conçu pour fonctionner comme une pompe-turbine.The turbine system 3 comprises an electrical machine 31 (generally a synchronous machine) and a turbine 32 coupled to the electrical machine 31. The turbine system 3 is essentially designed to provide electrical power to the connecting link 6. The turbine system 3 is essentially designed to provide electrical power to the connecting link 6. turbine 3 can also be reversible and be designed to operate as a pump-turbine.
La liaison de connexion 6 comprend une interface de connexion 62 pour un réseau CA 2. La machine électrique 31 et le système de stockage d'énergie 14 sont reliés électriquement à la liaison de connexion 6. La machine électrique 31 est configurée pour générer de l'énergie électrique et la transférer au réseau CA 2 via l'interface de connexion 62.The connection link 6 includes a connection interface 62 for an AC network 2. The electrical machine 31 and the energy storage system 14 are electrically connected to the connection link 6. The electrical machine 31 is configured to generate energy. electrical energy and transfer it to the AC network 2 via the connection interface 62.
Le système de stockage d'énergie 14 est configuré pour fournir ou absorber de la puissance électrique vers/depuis l'interface de connexion 62. Dans ce mode de réalisation de l'invention, le système de stockage d'énergie 14 comprend un transducteur électrique CA/CC 12 et un convertisseur CC 13. L'interface CA du convertisseur CA/CC 12 est connectée à la liaison de connexion 6 et l'interface CC du convertisseur CA/CC 12 est connectée au transducteur électrique CC 13 qui permet le transfert de puissance entre la liaison de connexion 6 et le transducteur CC 13.The energy storage system 14 is configured to provide or absorb electrical power to/from the connection interface 62. In this embodiment of the invention, the energy storage system 14 includes an electrical transducer AC/DC converter 12 and a DC converter 13. The AC interface of the AC/DC converter 12 is connected to the connection link 6 and the DC interface of the AC/DC converter 12 is connected to the DC electrical transducer 13 which allows the transfer power between the connection link 6 and the CC transducer 13.
L'interface de connexion 6 est connectée à un réseau CA 2, généralement un réseau CA triphasé. Le réseau CA 2 peut demander de la puissance électrique en fournissant des points de consigne de puissance correspondants au système de production d'énergie 1.The connection interface 6 is connected to an AC network 2, generally a three-phase AC network. The AC network 2 can request electrical power by providing corresponding power set points to the power generation system 1.
Le fonctionnement du système de production d'énergie 1 est piloté par un système de contrôle. Le système de contrôle de l'exemple illustré comprend un superviseur principal 7, un contrôleur 8 pour la machine électrique 31, un contrôleur 141 du système de stockage d'énergie et un contrôleur 9 pour la turbine 32.The operation of the energy production system 1 is controlled by a control system. The control system of the illustrated example includes a main supervisor 7, a controller 8 for the electrical machine 31, a controller 141 of the energy storage system and a controller 9 for the turbine 32.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le système de production d'énergie 1 est contrôlé comme suit.According to a first embodiment of the invention, the energy production system 1 is controlled as follows.
Le contrôleur 9 est configuré pour appliquer une consigne d’un paramètre de fluide à la turbine 32, ce paramètre influençant la puissance électrique fournie par la machine électrique 31. Plus précisément, pour une turbine hydraulique 32, la consigne de paramètre de fluide peut être une consigne d’ouverture de vanne directrice de la turbine 32. La machine électrique 31 fournit ainsi une puissance électrique instantanée Ph au lien de connexion 6.The controller 9 is configured to apply a fluid parameter setpoint to the turbine 32, this parameter influencing the electrical power supplied by the electrical machine 31. More precisely, for a hydraulic turbine 32, the fluid parameter setpoint can be an instruction to open the guide valve of the turbine 32. The electric machine 31 thus supplies instantaneous electrical power Ph to the connection link 6.
Le contrôleur 7 reçoit du réseau alternatif 2 une consigne P* à délivrer sur l'interface de connexion 62 (la consigne P* peut également être calculée localement par le contrôleur 7, par exemple en tenant compte des variations de fréquence). Avant l'instant t=0, la valeur de la consigne P* est Ps0. Le système de turbine 3 est donc commandé pour délivrer une puissance Ph0 = Ps0 sur l'interface de connexion 62. Le système de stockage d'énergie 14 n'est donc pas utilisé, ou peut être chargé ou utilisé transitoirement.The controller 7 receives from the alternative network 2 a setpoint P* to be delivered on the connection interface 62 (the setpoint P* can also be calculated locally by the controller 7, for example by taking into account frequency variations). Before time t=0, the value of the setpoint P* is Ps0. The turbine system 3 is therefore controlled to deliver a power Ph0 = Ps0 on the connection interface 62. The energy storage system 14 is therefore not used, or can be charged or used transiently.
A l'instant t = 0, la valeur de la consigne P* est Ps1. ΔPs=Ps1-Ps0, avec Ps1 >Ps0. Ainsi, à l'instant t=0, une augmentation brutale de la valeur de consigne P* est demandée.At time t = 0, the value of the setpoint P* is Ps1. ΔPs=Ps1-Ps0, with Ps1 >Ps0. Thus, at time t=0, a sudden increase in the setpoint P* is requested.
A partir d'un contrôle par modèle prédictif de la puissance électrique générée par le système de turbine 3, des paramètres de fonctionnement successifs du contrôleur de turbine 9 sont déterminés, afin que la puissance Ph atteigne la valeur Ps1 avec une quantité minimale d'énergie complémentaire à fournir par le système de stockage d'énergie 14. Ainsi, le contrôleur 7 envoie successivement des consignes de puissance hydraulique Ph* au contrôleur de turbine 9 jusqu'à ce que le système atteigne l'équilibre. Le contrôleur 7 envoie également des consignes de puissance successives Pb* au système de stockage d'énergie 14 jusqu'à ce que le système atteigne l'équilibre. Les consignes de puissance sont définies pour suivre la relation Ph*+Pb*= Ps1.From a predictive model control of the electrical power generated by the turbine system 3, successive operating parameters of the turbine controller 9 are determined, so that the power Ph reaches the value Ps1 with a minimum quantity of energy complementary to be provided by the energy storage system 14. Thus, the controller 7 successively sends hydraulic power instructions Ph* to the turbine controller 9 until the system reaches equilibrium. The controller 7 also sends successive power instructions Pb* to the energy storage system 14 until the system reaches balance. The power instructions are defined to follow the relationship Ph*+Pb*= Ps1.
Les contrôleurs à modèles prédictifs (pour MPC soit Model predictive controllers en langue anglaise) s'appuient sur des modèles dynamiques d'un processus, le plus souvent des modèles empiriques linéaires obtenus par identification d’un système. Les modèles utilisés dans les contrôleurs à modèles prédictifs sont généralement destinés à représenter le comportement de systèmes dynamiques complexes. Les contrôleurs à modèles prédictifs sont basés sur une optimisation itérative à horizon fini sous les contraintes d'un modèle de système. A l'instant t, l'état courant du système est échantillonné et une stratégie de contrôle minimisant les coûts est calculée (par un algorithme de minimisation numérique) pour un horizon temporel relativement court dans le futur : [ t , t + T ], t étant l'instant courant et T le temps de prédiction ou l'horizon de prédiction. Plus précisément, un calcul en ligne ou à la volée est utilisé pour explorer les trajectoires d'état qui émanent de l'état actuel et pour trouver (via la solution des équations d'Euler-Lagrange par exemple) une stratégie de contrôle minimisant les coûts jusqu'au temps t + T. Seule la première étape de la stratégie de contrôle est mise en œuvre sur l’intervalle temporel [t, t+Ts], Ts étant le temps d'échantillonnage du contrôleur, puis l'état du système est à nouveau échantillonné, et les calculs sont répétés à partir du nouvel état courant, donnant un nouveau contrôle et un nouveau chemin d'état prédit. L'horizon de prédiction continue d'être décalé vers le futur et pour cette raison, les contrôleurs à modèles prédictifs sont également appelés contrôleurs d'horizon fuyant.Model predictive controllers (MPC) rely on dynamic models of a process, most often linear empirical models obtained by identifying a system. Models used in predictive model controllers are generally intended to represent the behavior of complex dynamic systems. Predictive model controllers are based on finite horizon iterative optimization under the constraints of a system model. At time t, the current state of the system is sampled and a cost-minimizing control strategy is calculated (by a numerical minimization algorithm) for a relatively short time horizon in the future: [t, t + T], t being the current instant and T the prediction time or the prediction horizon. More precisely, an online or on-the-fly calculation is used to explore the state trajectories that emanate from the current state and to find (via the solution of the Euler-Lagrange equations for example) a control strategy minimizing the costs until time t + T. Only the first step of the control strategy is implemented over the time interval [t, t+Ts], Ts being the sampling time of the controller, then the state of the system is sampled again, and the calculations are repeated from the new current state, giving a new check and a new predicted state path. The prediction horizon continues to be shifted into the future and for this reason, predictive model controllers are also called receding horizon controllers.
Jusqu'à ce que le système hydraulique se stabilise à la puissance de sortie visée (Ph atteint Ps1), le système de stockage d'énergie 14 applique une puissance électrique réelle Pb sur la liaison de connexion 6, avec Pb + Ph = Ps1. Simultanément, les paramètres de fonctionnement successifs fournis par le contrôleur de turbine 9 sont appliqués à la turbine 32.Until the hydraulic system stabilizes at the targeted output power (Ph reaches Ps1), the energy storage system 14 applies an actual electrical power Pb to the connection link 6, with Pb + Ph = Ps1. Simultaneously, the successive operating parameters provided by the turbine controller 9 are applied to the turbine 32.
Typiquement, les paramètres de fonctionnement successifs déterminés par le contrôleur 7 sont des consignes de puissance de la turbine 32. Ces consignes sont déterminées par le contrôle de modèle prédictif, en minimisant une fonction de coût définie comme la quantité d'énergie complémentaire à fournir durant l'horizon de prédiction à la turbine pour répondre aux exigences de haut niveau associées à la nouvelle consigne de puissance. Comme objectif secondaire, le même procédé est utilisé pour assurer l'asservissement de l'état de charge du système de stockage d'énergie 14. Le calcul du meilleur ensemble de paramètres de fonctionnement du contrôleur de turbine 9 inclut également les contraintes suivantes : i) l'énergie complémentaire à fournir ne doit pas être supérieure à ce que le système de stockage d'énergie 14 peut absorber (ou fournir) en fonction de son état de charge réel, ii) la puissance complémentaire prévue ne doit pas être supérieure à ce que le système de stockage d'énergie 14 peut absorber (ou fournir) en fonction de son état de santé réel, iii) les marges de stabilité du système de turbine 3 et de son contrôleur 9 doivent être respectées.Typically, the successive operating parameters determined by the controller 7 are power setpoints for the turbine 32. These setpoints are determined by predictive model control, by minimizing a cost function defined as the quantity of additional energy to be supplied during the prediction horizon to the turbine to meet the high-level requirements associated with the new power setpoint. As a secondary objective, the same method is used to ensure the control of the state of charge of the energy storage system 14. The calculation of the best set of operating parameters of the turbine controller 9 also includes the following constraints: i ) the additional energy to be supplied must not be greater than what the energy storage system 14 can absorb (or provide) depending on its actual state of charge, ii) the planned additional power must not be greater than what the energy storage system 14 can absorb (or provide) depending on its actual state of health, iii) the stability margins of the turbine system 3 and its controller 9 must be respected.
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Par conséquent, selon l'invention, l'énergie requise du dispositif de stockage d'énergie 14 est réduite. Ainsi, un dispositif de stockage d'énergie 14 avec une capacité réduite (et donc un coût et un encombrement inférieurs) peut être utilisé.Therefore, according to the invention, the energy required of the energy storage device 14 is reduced. Thus, an energy storage device 14 with reduced capacity (and therefore lower cost and footprint) can be used.
Pour s'assurer que le dispositif de stockage d'énergie 14 est en mesure de fournir l'énergie requise au lien de connexion 6, le contrôleur 7 détermine également la quantité d'énergie complémentaire Emin que le système de stockage d'énergie 14 doit fournir au lien de connexion 6. pour répondre à l'exigence Ps1= Pb+Ph jusqu'à Ph = Ps1. La puissance électrique satisfaisant l'exigence Pb + Ph = Ps1 et l'application des paramètres de fonctionnement successifs déterminés de la turbine 32 ne sont déclenchées que lorsque l'énergie disponible instantanée du système de stockage d'énergie 14 satisfait Eess > Emin.To ensure that the energy storage device 14 is able to supply the required energy to the connection link 6, the controller 7 also determines the quantity of complementary energy Emin that the energy storage system 14 must provide to connection link 6. to meet the requirement Ps1= Pb+Ph up to Ph = Ps1. The electrical power satisfying the requirement Pb + Ph = Ps1 and the application of the determined successive operating parameters of the turbine 32 are only triggered when the instantaneous available energy of the energy storage system 14 satisfies Eess > Emin.
En fonction des exigences fixées par les gestionnaires de réseau, la puissance électrique répondant à l'exigence Pb+Ph= PS1 et l'application des paramètres de fonctionnement successifs déterminés de la turbine 32 sont déclenchées moins de 5s après la réception de la consigne de puissance électrique Ps1, de préférence moins de 2 s, de préférence moins de 1 s, de préférence moins de 500 ms, et de préférence moins de 300 ms.Depending on the requirements set by the network managers, the electrical power meeting the requirement Pb+Ph= PS1 and the application of the determined successive operating parameters of the turbine 32 are triggered less than 5s after receipt of the setpoint. electrical power Ps1, preferably less than 2 s, preferably less than 1 s, preferably less than 500 ms, and preferably less than 300 ms.
Selon une autre variante de ce mode de réalisation de l'invention, le système de génération d'énergie 1 est commandé de la manière suivante. Dans ce mode de réalisation, le contrôleur de turbine 9 est un contrôleur PID, ayant au moins un gain variable (soit un ou plusieurs parmi un gain proportionnel, un gain d'intégration et un gain de dérivation).According to another variant of this embodiment of the invention, the energy generation system 1 is controlled in the following manner. In this embodiment, the turbine controller 9 is a PID controller, having at least one variable gain (i.e. one or more of a proportional gain, an integration gain and a bypass gain).
Comme pour la variante précédente, le contrôleur de turbine 9 est configuré pour appliquer une consigne de paramètre de fluide à la turbine 32 influençant la puissance électrique délivrée par la machine électrique 31. La machine électrique 31 délivre ainsi une puissance électrique instantanée Ph à la liaison de connexion 6.As for the previous variant, the turbine controller 9 is configured to apply a fluid parameter setpoint to the turbine 32 influencing the electrical power delivered by the electrical machine 31. The electrical machine 31 thus delivers an instantaneous electrical power Ph to the connection connection 6.
Le contrôleur 7 reçoit du réseau alternatif 2 une consigne P* à délivrer sur l'interface de connexion 62. Avant l'instant t=0, la valeur de la consigne P* est Ps0. Le système de turbine 3 est donc commandé pour délivrer une puissance Ph0 = Ps0 sur l'interface de connexion 62. Le système de stockage d'énergie 14 n'est donc pas utilisé, ou peut être chargé ou utilisé transitoirement.The controller 7 receives from the alternative network 2 a setpoint P* to be delivered on the connection interface 62. Before the time t=0, the value of the setpoint P* is Ps0. The turbine system 3 is therefore controlled to deliver a power Ph0 = Ps0 on the connection interface 62. The energy storage system 14 is therefore not used, or can be charged or used transiently.
A l'instant t = 0, la valeur de la consigne P* est Ps1. ΔPs=Ps1-Ps0, avec Ps1 >Ps0. Ainsi, à l'instant t=0, une augmentation brutale de la valeur de consigne P* est demandée.At time t = 0, the value of the setpoint P* is Ps1. ΔPs=Ps1-Ps0, with Ps1 >Ps0. Thus, at time t=0, a sudden increase in the setpoint P* is requested.
A partir d'un contrôle à modèle prédictif de la puissance électrique générée par le système de turbine 3, des valeurs successives d'un gain variable du contrôleur de turbine 9 sont déterminées, afin que la puissance Ph atteigne la valeur Ps1 avec une quantité minimale d'énergie complémentaire fournie par le système de stockage d'énergie 14. Des valeurs successives peuvent être déterminées pour plusieurs gains différents du contrôleur de turbine 9.From a predictive model control of the electrical power generated by the turbine system 3, successive values of a variable gain of the turbine controller 9 are determined, so that the power Ph reaches the value Ps1 with a minimum quantity additional energy supplied by the energy storage system 14. Successive values can be determined for several different gains of the turbine controller 9.
Claims (9)
-une liaison de connexion (6) comprenant une interface de connexion (62) pour la connexion à un réseau CA (2) ;
- un système de turbine (3) comprenant une machine électrique (31), une turbine (32) et un contrôleur de turbine (9), le contrôleur de turbine étant configuré pour délivrer au moins une consigne de paramètre de fluide à la turbine (32) influençant la puissance électrique délivrée par la machine électrique (31), la machine électrique (31) délivrant une puissance électrique instantanée Ph au lien de connexion (6) ;
- un système de stockage d'énergie (14) connecté à la liaison de connexion (6) ;
le procédé de contrôle comprenant les étapes suivantes :
-a) recevoir une première consigne de puissance électrique Ps0 à délivrer à l'interface de connexion (62) et contrôler le système de turbine (3) afin de délivrer une puissance électrique Ph0 = Ps0 sur l'interface de connexion ; et
- b) recevoir une consigne de puissance électrique ultérieure Ps1 (2) , avec ΔPs = Ps1 - Ps0, avec Ps1 > Ps0 ;
c) en se basant sur un contrôle à modèle prédictif de la puissance électrique générée par le système de turbine (3), déterminer des paramètres de fonctionnement successifs du contrôleur de turbine (9à de façon à ce que Ph atteigne Ps1 avec une quantité minimale d’énergie complémentaire ;
-d) Jusqu’à ce que Ph=Ps1, appliquer une puissance électrique Pb sur la liaison de connexion (6) au moyen du système de stockage d’énergie (14), avec Pb+Ph=Ps1, et appliquer les paramètres de fonctionnement successifs au contrôleur de turbine (9).Method for controlling an electricity production system (1) comprising:
-a connection link (6) comprising a connection interface (62) for connection to an AC network (2);
- a turbine system (3) comprising an electric machine (31), a turbine (32) and a turbine controller (9), the turbine controller being configured to deliver at least one fluid parameter setpoint to the turbine ( 32) influencing the electrical power delivered by the electrical machine (31), the electrical machine (31) delivering an instantaneous electrical power Ph to the connection link (6);
- an energy storage system (14) connected to the connection link (6);
the control process comprising the following steps:
-a) receive a first electrical power instruction Ps0 to be delivered to the connection interface (62) and control the turbine system (3) in order to deliver an electrical power Ph0 = Ps0 to the connection interface; And
- b) receive a subsequent electrical power instruction Ps1 (2), with ΔPs = Ps1 - Ps0, with Ps1 >Ps0;
c) based on predictive model control of the electrical power generated by the turbine system (3), determine successive operating parameters of the turbine controller (9à such that Ph reaches Ps1 with a minimum amount d complementary energy;
-d) Until Ph=Ps1, apply electrical power Pb to the connection link (6) by means of the energy storage system (14), with Pb+Ph=Ps1, and apply the parameters of successive operation of the turbine controller (9).
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2022
- 2022-01-25 FR FR2200640A patent/FR3132185B1/en active Active
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