PL212098B1 - Sposób eksploatacji farmy wiatrowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu eksploatacji farmy wiatrowej. Farma wiatrowa zawiera, co najmniej jedną instalację wiatrową posiadającą generator elektryczny napędzany wirnikiem i dostarczającą moc elektryczną do sieci elektrycznej, a w szczególności do podłączonych do niej odbiorców.

Początkowo instalacje wiatrowe (elektrownie wiatrowe) były budowane, jako pojedyncze urządzenia i tylko w ostatnich latach, z powodu również przepisów administracyjnych i budowlanych, instalacje wiatrowe instalowane są w farmach elektrowni wiatrowych. Najmniejsza jednostka farmy wiatrowej zawiera, zatem układ, co najmniej dwóch instalacji wiatrowych, ale najczęściej znacznie więcej. Tytułem przykładu można wspomnieć farmę elektrowni wiatrowych zwany Holtriem (Wschodnia Fryzja), gdzie zainstalowano w układzie zespolonym ponad 50 instalacji wiatrowych. Przypuszcza się, że w nadchodzących latach ilość jednostek, a również wielkość zainstalowanej mocy instalacji wiatrowych ulegnie znacznemu zwiększeniu. W większości przypadków potencjał instalacji wiatrowych jest największy w rejonach gdzie istnieją sieci energetyczne o niskim poziomie mocy zwarciowej i gdzie jest niska gęstość zaludnienia. To tam właśnie szybko osiągnięte zostają, przez instalacje wiatrowe, techniczne limity przyłączeń instalacji wiatrowych, w wyniku czego w takich miejscach nie da się już zainstalować dalszych instalacji wiatrowych.

Konwencjonalna farma wiatrowa podłączona jest przykładowo do transformatora 50 MW, zatem jej sumaryczna moc może wynosić max 50 MW, czyli na przykład 50 instalacji, każda po 1 MW mocy nominalnej.

Instalacje wiatrowe nie pracują w sposób ciągły w znamionowym punkcie pracy, a zatem cała farma wiatrowa nie osiąga w sposób ciągły maksymalnych wartości mocy. Jeżeli moc znamionowa farmy wiatrowej odpowiada maksymalnej wartości całej możliwej mocy zasilania, znaczy to, że farma wiatrowa nie jest ustawiona na optymalne wykorzystanie.

W opisie zgłoszenia patentowego PCT/EP00/06493 (WO0125630 A1) przedstawiony jest sposób eksploatacji farmy wiatrowej, zgodnie z którym całkowita moc wyjściowa farmy wiatrowej jest większa niż maksymalna możliwa moc zasilania sieciowego. Zastosowanie tego rozwiązania do powyższego przykładu wymaga podwyższenia mocy do wartości przewyższającej 50 MW, na przykład 53 MW. Przy prędkościach wiatru wystarczająco wysokich, aby osiągnąć pułap mocy 50 MW, system sterowania farmy wiatrowej - gdy przekraczana jest cała maksymalna moc - włącza sterowanie w celu zmniejszenia mocy poszczególnych instalacji lub całej farmy wiatrowej, tak aby moc wyjściowa była stale pod kontrolą. Oznacza to, że przy prędkości wiatru powyżej wartości znamionowej (prędkość wiatru, przy której moc instalacji osiąga wartość znamionową), co najmniej jedna lub wszystkie siłownie pracują z (nieco) zdławioną mocą wyjściową (na przykład 940 kW zamiast 1 MW).

Według wspomnianego wyżej opisu PCT/EP00/06493 wszystkie składniki sieci zasiłowej (składnikami sieci są na przykład transformatory i linie) mogą być w sposób optymalny wykorzystane albo mogą mieć obciążenie zrównoważone w sposób optymalny (wykorzystanie ich aż do ograniczenia termicznego też jest pewną możliwością). W ten sposób istniejąca farma wiatrowa może być lepiej wykorzystana za pomocą instalowania maksymalnej możliwej ilości instalacji wiatrowych. Ilość instalacji wiatrowych nie jest zatem (tak ściśle) ograniczona istniejącą chłonnością sieci.

Zgodnie z cytowanym opisem sterowanie instalacją wiatrową posiada wejście danych, za pomocą którego moc elektryczna może być ustawiana w granicach 0 do 100% (mocy znamionowej). Jeżeli na przykład, na tym wejściu danych, wartość mocy odniesienia wynosi 350 kW, to maksymalna moc wyjściowa tej instalacji wiatrowej nie przekroczy wartości odniesienia 350 kW. Wartością mocy odniesienia może być każda wartość od 0 do wartości znamionowej (na przykład od 0 do 1 MW). To wejście danych jest wykorzystane bezpośrednio do celów ograniczania mocy. Możliwa jest również regulacja mocy wyjściowej generatora za pomocą regulatora, zależnie od napięcia sieci (sieci farmy wiatrowej lub sieci zasiłowej).

Przy założeniu, że farma wiatrowa zawiera 10 instalacji wiatrowych, z których każda posiada znamionową moc wyjściową 600 kW, dzięki reaktancji pojemnościowej składników sieci (reaktancji pojemnościowej linii) albo ograniczonej reaktancji transformatora zrobiono założenie, że maksymalna moc, jaka ma być dostarczona (ograniczenie mocy) wynosi 5200 kW. Istnieje możliwość ograniczenia mocy wszystkich instalacji wiatrowych do max 520 kW za pomocą wartości odniesienia (na wejściu). Dzięki temu wymaganie ograniczenie mocy jest zawsze spełnione. Inną możliwością jest niedopuszczenie do przekroczenia maksymalnej mocy jako sumy mocy wszystkich instalacji przy jednoczesnym wytwarzaniu maksymalnej ilości energii (kilowatogodzin (praca)).

PL 212 098 B1

W zakresie niskich do umiarkowanych pr ędkości wiatru, często zdarza się, że na terenie farmy wiatrowej, instalacje wiatrowe znajdujące się na korzystnej stronie farmy (to znaczy na stronie, którą wiatr napotyka jako pierwszą w farmie wiatrowej) otrzymują całkiem silny powiew wiatru. Jeżeli zaś wszystkie instalacje wiatrowe są jednocześnie sterowane w kierunku zmniejszania mocy do swych wartości dławionych (na przykład wszystkie do 520 kW), ta wytwarzana moc jest faktycznie osiągana przez niektóre instalacje wiatrowe usytuowane na dobrej stronie farmy, podczas gdy inne instalacje wiatrowe, które chociaż są „w cieniu wiatru względem tych dobrze usytuowanych instalacji wiatrowych (w drugim i trzecim rzędzie) otrzymują mniejszy wiatr i w rezultacie pracują z mniejszą mocą na przykład tylko 460 kW i nie osiągają wartości maksymalnej dławionej mocy 520 kW. Zatem cała moc wyjściowa farmy wiatrowej jest znacznie niższa niż dozwolona graniczna moc wyjściowa 5200 kW.

W takim przypadku, regulacja mocy farmy wiatrowej wed ług cytowanego opisu patentowego polega na tym, że reguluje się moc poszczególnych instalacji wiatrowych, w taki sposób, aby uzyskać maksymalne możliwe wytwarzanie energii. Zatem całkowita moc elektryczna farmy wiatrowej wzrasta. Regulacja mocy farmy wiatrowej zakłada regulację mocy na poszczególnych instalacjach wiatrowych w taki sposób, aby nie przekroczyć maksymalnej dozwolonej mocy połączeń, a jednocze ś nie uzyskać wartość maksymalną wyprodukowanej pracy (kWh).

Zarządzanie farmą wiatrową według cytowanego opisu patentowego pozwala każdorazowo na łatwe dostosowane do powstałej sytuacji. Zatem na przykład, można łatwo dokonać różnego dławienia mocy poszczególnych instalacji, gdy pojedyncza instalacja albo wiele instalacji farmy wiatrowej jest (musi być) usunięta z sieci, gdy z powodu konserwacji lub innych przyczyn pojedyncza instalacja lub wiele instalacji muszą zostać czasowo zatrzymane.

W celu sterowania farm ą wiatrow ą lub poszczeg ó lnymi instalacjami wiatrowymi mo ż liwe jest zastosowanie urządzenia przetwarzania danych względnie urządzenia sterującego połączonego z wejściami danych poszczególnych instalacji i które na podstawie danych o prędkości wiatru na każdej z tych instalacji, ustala odpowiednio korzystną wartość dławienia mocy dla ka żdej instalacji wiatrowej albo dla całej farmy wiatrowej.

Omawiany opis PCT/EP00/06493 zawiera rysunek, przedstawiony w niniejszym opisie jako: Pos. 1, który jest schematem blokowym układu sterowania farmy wiatrowej, oraz Pos. 2, który przedstawia farmę wiatrową;

Pos. 1 jest schematem blokowym układu sterowania farmy wiatrowej z mikroprocesorem μΡ połączonym z falownikiem (PWR) za pomocą którego wielofazowy prąd przemienny może dostarczać moc do sieci zasilającej. Mikroprocesor posiada wejście mocy P, wejście współczynnika mocy (cos φ), jak również wejście gradientu mocy (dP/dt).

Urządzenie falownika, zawierające prostownik, obwód pośredni prądu stałego oraz przemiennik częstotliwości, jest połączone z generatorem instalacji wiatrowej i otrzymuje stamtąd energię wytwarzaną przez generator o zmiennej prędkości obrotowej, czyli w zależności od prędkości obrotowej instalacji wiatrowej.

Rozwiązanie przedstawione na tym rysunku służy do ilustracji, jak moc dostarczana za pomocą instalacji wiatrowej może być ograniczana do maksymalnej możliwej wartości zasilania sieciowego.

Pos. 2 przedstawia farmę wiatrową zawierającą trzy instalacje wiatrowe 1, 2 i 3, z których - patrząc z kierunku wiatru - dwie są usytuowane obok siebie, a trzecia jest umiejscowiona za nimi. Ponieważ każda z poszczególnych instalacji wiatrowych posiada wejście mocy do nastawy mocy odpowiedniej instalacji (fig. 1), poziom mocy indywidualnej instalacji wiatrowej może być nastawiony na żądaną wartość za pomocą urządzenia przetwarzania danych, za pomocą którego sterowana jest cała farma wiatrowa. Na pos. 2 korzystne strony usytuowania instalacji wiatrowych to te, które wiatr napotyka jako pierwsze, czyli instalacje 1 i 2.

W przypadku sieci energetycznej niskiej mocy (wyspa), jeżeli stosunkowo wielki odbiorca jest odłączany od sieci elektrycznej, częstotliwość wzrasta bardzo szybko (uderzeniowo). Napędy takie jak na przykład silniki Diesla, koła wodne i podobne wymagają pewnego czasu w celu obniżenia swojej mocy (mechanicznej i elektrycznej). W tym czasie generatory te wytwarzają więcej energii niż pobierają z sieci elektrycznej. Energia ta jest następnie zużywana do przyspieszania generatorów. Oznacza to, że prędkość obrotowa a zatem i częstotliwość sieci wzrasta.

Wiele urządzeń elektrycznych, na przykład komputery, serwomotory i tym podobne, które są podłączone do sieci energetycznej, nie jest jednak zaprojektowanych do pracy w sieciach o częstotliwości podlegającej wahaniom lub zmieniającej się gwałtownie, co może powodować uszkodzenia tych urządzeń elektrycznych aż do ich zniszczenia.

PL 212 098 B1

Wyeliminowaniem problemów związanych z wahaniami częstotliwości oraz napięcia w zadanym punkcie sieci zajmuje się opis patentowy zgłoszenia polskiego nr P.358384 (którego podstawą jest zgłoszenie międzynarodowe PCT/EP/003705, publikacja nr WO01/86143 A1). Stabilność częstotliwości osiągnięto w ten sposób, że moc dostarczana do sieci przez farmę elektrowni wiatrowych jest regulowana albo nastawiana w zależności od częstotliwości sieci energetycznej, przy czym moc zasilającą instalacji wiatrowej zmniejsza się, gdy częstotliwość sieci jest większa albo mniejsza korzystnie o około 3%, a korzystniej 6% od jej wartości zadanej. Stan techniki według tego opisu patentowego jest zilustrowany na rysunkach na których:

Pos. 3 przedstawia wykres częstotliwości/mocy w funkcji czasu dla instalacji wiatrowej;

Pos. 4 przedstawia widok z boku instalacji wiatrowej;

Pos. 5 przedstawia schemat blokowy przemiennika częstotliwości instalacji wiatrowej, sterowanego przez mikroprocesor;

Pos. 6 przedstawia urządzenie sterujące instalacji wiatrowej;

Pos. 7 przedstawia połączenie instalacji wiatrowej do sieci elektrycznej;

Pos. 8 przedstawia alternatywę układu z fig. 13;

Gdy instalacje wiatrowe pracują z sieciami o tak niskiej mocy, ich moc (mechaniczna i) elektryczna jest sterowana w zależności od wzrostu częstotliwości sieci. Ma to na celu zapobieżenie dalszemu wzrostowi częstotliwości sieci albo uzyskanie zmniejszenia częstotliwości sieci.

Pos. 3 ilustruje potrzebę redukcji mocy wyjściowej P instalacji wiatrowej (farmy wiatrowej) w zależności od częstotliwości f sieci. W tym przypadku wartość 100% odpowiada częstotliwości odniesienia lub docelowej (50 Hz, 60 Hz) sieci elektrycznej. Wartości 100,6% lub 102% odpowiadają wyższym wartościom częstotliwości f sieci.

Moc elektryczna instalacji wiatrowej (albo farmy wiatrowej) nie jest jeszcze zmniejszona, na przykład, gdy częstotliwość wzrośnie o 0.6% (to znaczy do 100,6%). Jeżeli częstotliwość sieci nadal rośnie, moc elektryczna instalacji wiatrowej jest zmniejszana. W ilustrowanym przykładzie moc elektryczna instalacji wiatrowej jest zredukowana do zera, gdy częstotliwość sieci wzrośnie do 102%.

Pos. 5 przedstawia przykład wykonania instalacji wiatrowej, która spełnia te wymagania. Ta instalacja wiatrowa posiada ustawiane łopaty wirnika (regulacja kąta ustawienia łopat wirnika), tak że moc mechaniczna instalacji wiatrowej może zostać zmniejszona. Jeżeli na przykład ustawiony jest kąt natarcia łopat wirnika w zależności od wiatru, siła łopat wirnika może zostać zmniejszona do wymaganej wartości. Prąd przemienny z generatora (niepokazanego) połączonego z wirnikiem, który jest zaopatrzony w łopaty wirnika jest prostowany za pomocą prostownika 2 i wygładzany za pomocą kondensatora 3. Falownik 4 przemienia prąd stały w prąd przemienny, który jest dostarczany do sieci L1, L2, L3. Częstotliwość tego prądu wyjściowego jest określona przez sieć. Urządzenie sterujące 5 zawierające mikroprocesor dokonuje pomiaru częstotliwości sieci i steruje przełącznikami mocy przemiennika częstotliwości w taki sposób, że częstotliwość wyjściowa odpowiada napięciu sieci (częstotliwości sieci). Jeżeli -jak opisano powyżej - częstotliwość sieci wzrasta, moc elektryczna jest zmniejszana, jak pokazano na pos. 3.

Przedstawiony schematycznie na pos. 5 wirnik 4 instalacji wiatrowej sprzężony jest z generatorem G, dostarczającym moc elektryczną zależną od prędkości wiatru, a więc od mocy wiatru. Prąd przemienny wytwarzany przez generator G jest za pomocą przemiennika częstotliwości najpierw prostowany, a następnie zamieniany w prąd przemienny o częstotliwości odpowiadającej częstotliwości sieci. Napięcie sieci w punkcie zasilania sieci jest ustalane za pomocą detektora częstotliwości sieci. Jak tylko częstotliwość sieci przekroczy zadaną wartość - patrz pos. 3 - moc elektryczna na wyjściu jest zmniejszana w celu przeciwdziałania wzrostowi częstotliwości sieci. Zatem za pomocą urządzenia sterującego, częstotliwość sieci jest regulowana do osiągnięcia wymaganej wartości albo przynajmniej dalszy wzrost częstotliwości jest uniemożliwiony.

Taki sposób regulacji mocy zasilającej dostarczanej przez instalację wiatrową pozwala na uniknięcie lub znaczne ograniczenie wahań częstotliwości sieci.

Pos. 7 przedstawia połączenie instalacji wiatrowej z siecią elektryczną, przy czym moc elektryczna, wytwarzana przez instalację wiatrową dostarczana jest do sieci w punkcie zasilania. Do sieci podłączeni są liczni odbiorcy przedstawieni w przykładzie schematycznie w postaci domów.

Pos. 8 przedstawia ważniejsze części składowe urządzenia sterująco-regulacyjnego w nieco inny sposób niż pos. 5. Układ sterowania posiada prostownik, w którym prostowany jest prąd przemienny wytwarzany w generatorze. Falownik połączony z prostownikiem przekształca prąd stały, początkowo przekształcony w układzie pośrednim, na prąd przemienny zasilający sieć w formie prądu trójfazowego

PL 212 098 B1 przemiennego za pomocą linii L1, L2 i L3. Falownik sterowany jest za pomocą mikroprocesora, który jest częścią całego urządzenia sterującego. W tym celu mikroprocesor połączony jest z falownikiem. Parametrami wejściowymi do regulacji napięcia, którym dyspozycyjna moc elektryczna instalacji wiatrowej 2 zasila sieć, są chwilowa wartość napięcia sieci, częstotliwość sieci f, moc elektryczna P generatora, współczynnik mocy cos φ, jak również gradient mocy dP/dt. W mikroprocesorze realizuje się regulacja napięcia zasilania o zadanej częstotliwości sieci.

W znanych instalacjach wiatrowych wytwarzających energię elektryczną, generator pracuje równolegle z odbiorcą energii, często siecią energetyczną. Podczas pracy instalacji wiatrowej czynna moc elektryczna wytwarzana przez generator może zmieniać się w zależności od przeważających wiatrów. W rezultacie napięcie sieci (wielkość i faza) może również podlegać zmianom, na przykład w punkcie zasilania, w zależności od aktualnie przeważającej prędkości wiatru. To samo dotyczy również prądu zasilania.

W sytuacji wymagającej zasilania mocą elektryczną produkowaną dla sieci energetycznej, na przykład publicznej energetycznej sieci zasilającej, wahania napięcia sieci mogą jednak wystąpić. Jednakże, w interesie niezawodnej pracy podłączonych odbiorców, takie wahania są dopuszczalne tylko w wąskim zakresie.

Stosunkowo duże odchylenia od wartości odniesienia dotyczące napięcia w sieci zasilającej, w szczególności dla średnich napięć, mogą zostać skompensowane na przykład za pomocą włączania urządzeń przełączających takich jak transformatory regulacyjne, przy czym są one uruchamiane, gdy wartość przekracza zadaną wartość graniczną lub spada poniżej niej. W ten sposób, w określonych granicach tolerancji, napięcie sieci utrzymywane jest na zasadniczo stałym poziomie.

Według wynalazku sposób eksploatacji farmy wiatrowej zawierającej wiele instalacji wiatrowych, połączonej z siecią energetyczną, którą zasila mocą elektryczną wytwarzaną przez tę farmę wiatrową i ta farma wiatrowa i/albo co najmniej jedna z jej instalacji wiatrowych posiada wejście sterowania, za pomocą którego moc elektryczna farmy wiatrowej albo jednej lub więcej poszczególnych instalacji wiatrowych może zostać nastawiona na dostarczanie w zakresie 0 i 100% mocy dyspozycyjnej, w szczególności mocy znamionowej, przy czym wartość zadaną nastawia się za pomocą urządzenia przetwarzania danych połączonego z wejściem sterowania, za pomocą którego wartość zadaną ustawia się w zakresie od 0 do 100%, w zależności od mocy, którą cała farma dostarcza do sieci energetycznej na swoim wyjściu zasilania, zaś operator (zakład energetyczny) energetycznej sieci zasilającej, do której przyłączona jest farma wiatrowa, nastawia moc produkowaną w farmie wiatrowej za pomocą wejścia sterowania, charakteryzuje się tym, że zawiera etap, w którym ogranicza się moc dostarczaną przez instalacje wiatrowe do maksymalnej możliwej wartości zasilania sieci, która jest określona przez zdolność przepustową sieci, którą zasila oraz/albo przez zdolność przepustową urządzenia przesyłowego albo transformatora, za pomocą których energia wytworzona w instalacjach wiatrowych jest przekazywana do sieci, przy czym ograniczenie przeprowadza się dla każdej oddzielnie regulowanej sekcji farmy wiatrowej, ponadto na podstawie wartości aktualnie dostępnej mocy, którą to wartość uzyskuje się z danych instalacji wiatrowej oraz na podstawie parametrów wiatru, oblicza się różnicę pomiędzy aktualnie dostępną mocą, która mogłaby być dostarczona, ale została zredukowana, a mocą dostarczoną, tworząc wirtualny miernik prądu.

Wzrost albo redukcję mocy w farmie wiatrowej ogranicza się korzystnie do wartości pomiędzy 5 a 15%, korzystnie 10% mocy przyłącza do sieci farmy wiatrowej na minutę.

Instalacjom wiatrowym, które są jako pierwsze wystawione na wiatr wewnątrz farmy wiatrowej ogranicza się moc korzystnie w mniejszym stopniu, niż instalacjom wiatrowym, które w linii wiatru znajdują się z tyłu wymienionych instalacji wiatrowych.

Korzystnie jest, jeżeli w sytuacji, gdy częstotliwość sieci przekracza wartość zadaną lub spada poniżej wartości zadanej o określoną wartość, korzystnie 2% wartości zadanej nie oddaje się mocy do sieci.

Dławienie mocy przeprowadza się korzystnie w co najmniej jednej albo więcej instalacji wiatrowych farmy wiatrowej albo we wszystkich instalacjach wiatrowych farmy wiatrowej, gdy osiągnięta zostaje maksymalna wartość mocy zasilającej sieć. Dławienie mocy przeprowadza się korzystniej przy tej samej wartości dławienia we wszystkich instalacjach wiatrowych albo przy różnej wartości dławienia. Jeżeli napięcie w sieci zasilającej spada poniżej wartości znamionowej najkorzystniej odłącza się farmę wiatrową od sieci w bardzo krótkim czasie.

Instalacja wiatrowa albo farma wiatrowa, nawet przy wahaniach dostarczanej mocy czynnej jest w stanie, w porównaniu z sytuacją, gdy sieć energetyczna jest bez instalacji wiatrowej lub wiatrowych,

PL 212 098 B1 zmniejszyć albo przynajmniej nie dopuścić do znacznego zwiększenia niepożądanych wahań napięcia w zadanym punkcie sieci.

Za pomocą zmiany kąta fazowego (p mocy elektrycznej wytwarzanej przez instalację wiatrową albo instalacje wiatrowe w zależności od napięcia u odbiorcy albo w sieci, można w zależności od pomiarów w sieci co najmniej jednego napięcia zmniejszyć albo przynajmniej nie dopuścić do znacznego zwiększenia niepożądanych wahań napięcia w zadanym punkcie sieci. Uzyskuje się w ten sposób wyrównywanie niepożądanych wahań napięcia, które powstają w wyniku zmian mocy czynnej dostarczanej przez instalację wiatrową albo instalacje wiatrowe i/lub mocy pobieranej z sieci przez odbiorców.

Szczególnie korzystne jest dokonywanie zmian kąta fazowego w taki sposób, że napięcie w co najmniej jednym zadanym punkcie sieci zasadniczo pozostaje stałe. W takim przypadku celem uzyskania wymaganego parametru sterowania dokonuje się pomiaru napięcia w co najmniej jednym punkcie sieci. W szczególności punkt ten może nie być punktem zasilania. Pomiary wartości napięcia i odpowiednia zmiana k ąta fazowego mocy elektrycznej dostarczanej przez instalacj ę wiatrową albo instalacje wiatrowe pozwala na uzyskanie szybko reagującego i efektywnego systemu sterowania.

W szczeg ó lnie korzystnym przyk ł adzie wykonania, warto ś ci kt ó re maj ą być podane w celu nastawy kąta fazowego są wyprowadzone z zadanych parametrów. Te parametry mogą korzystnie być dostarczone w formie tablicy, w której zadane rodziny charakterystyk są przedstawione w formie wartości dyskretnych, które pozwalają na wyprowadzenie nastawy kąta fazowego.

W korzystnym rozwinięciu wynalazku system sterowania może bezpośrednio lub poś rednio powodować, że przy przekroczeniu zadanej granicznej wartości wahań napięcia, jest ono sprowadzane z powrotem do zakresu tolerancji za pomocą uruchomienia w sieci urządzenia przełączającego, na przykład transformatora regulacyjnego. Jednocześnie albo ponadto, kąt fazowy jest nastawiany w zadanym okresie na stałą wartość - korzystnie wartość średnią, na przykład zero, w celu umo żliwienia wyrównania pojawiających się następnie wahań napięcia, znowu za pomocą odpowiedniej zmiany kąta fazowego.

Jak było powiedziane odpowiednie czynności pomiarów napięcia i dokonywania nastaw kąta fazowego są według wynalazku przeprowadzone oddzielnie w elektrycznie oddzielonych sekcjach sieci, w celu sterowania każdą sekcją w taki sposób, aby napięcie w każdej z tych sekcji pozostawało zasadniczo stałe.

Urządzenie sterujące korzystnie posiada mikroprocesor, jako że w ten sposób możliwe jest zastosowanie sterowania cyfrowego.

Korzystny rozwój farm elektrowni wiatrowych, przewiduje odpowiednie urządzenia umożliwiające zastosowanie sposobu według wynalazku i pomiary napięcia dla każdej, oddzielnie regulowanej części farmy wiatrowej, tak że elektrycznie oddzielone sekcje sieci mogą być również oddzielnie regulowane w taki sposób, że napięcie w każdej z tych sekcji sieci pozostaje zasadniczo stałe.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia w uproszczeniu instalację wiatrową zasilającą sieć,

Fig. 2 przedstawia urządzenie sterownia przeznaczone do pracy z instalacją wiatrową;

Fig. 3 przedstawia zależność pomiędzy napięciem sieci a kątem fazowym;

Fig. 4 przedstawia podstawowe części składowe urządzenia regulacyjnego pokazanego na fig. 2 oraz

Fig. 5 przedstawia w uproszczeniu układ sterownia wielu instalacji wiatrowych.

Instalacja wiatrowa 2 pokazana schematycznie na fig. 1 posiada wirnik 4 i połączona jest z siecią 6, która może być na przykład główną siecią publiczną. Do sieci podłączonych jest wielu odbiorców 8. Generator elektryczny (niepokazany na fig. 1) instalacji wiatrowej 2 połączony jest z urządzeniem sterownia 10, które na początku prostuje prąd przemienny wytwarzany w generatorze a następnie przemienia go w prąd przemienny, którego częstotliwość odpowiada częstotliwości sieci.

Napięciowy przyrząd pomiarowy może być przewidziany w każdym punkcie pomiarowym 22 sieci 6, dokonuje pomiaru (oprócz fazy) w szczególności wartości napięcia sieci i podaje tę zmierzoną wartość z powrotem do urządzenia sterującego 10, jako odpowiedni parametr sterowania.

Fig. 2 przedstawia urządzenie sterujące według wynalazku. Schematycznie przedstawiony wirnik 4 sprzężony jest z generatorem 12, który wytwarza moc elektryczną, która może zależeć od prędkości wiatru. Prąd przemienny wytwarzany w generatorze 12 może najpierw być prostowany a następnie przemieniany w prąd przemienny, którego częstotliwość odpowiada częstotliwości sieci.

PL 212 098 B1

Napięcie sieci mierzone jest w punkcie pomiarowym 22 sieci 6 za pomocą przyrządu pomiarowego napięcia (niepokazanego). W zależności od wartości zmierzonego napięcia sieci - możliwie za pomocą mikroprocesora pokazanego na fig. 4 - obliczany jest optymalny kąt fazowy φ. Napięcie U sieci jest następnie, za pomocą urządzenia sterującego, regulowane do uzyskania zadanej wartości Uref.

Moc elektryczna dostarczana przez generator 12 do sieci 6 jest regulowana za pomocą zmiany kąta fazowego.

Na fig. 3 przedstawiona jest zależność pomiędzy napięciem w sieci i kątem fazowym. Jeżeli napięcie odbiega od swej wartości zadanej Uref, znajdującej się pomiędzy wartościami napięcia Umin i Umax, wtedy zgodnie z krzywą charakterystyczną wykresu, kąt fazowy jest zmieniany w taki sposób, że zależnie od znaku wychylenia, albo indukcyjna albo pojemnościowa moc bierna jest dostarczana do sieci w celu stabilizacji napięcia w punkcie pomiaru napięcia (punkt pomiarowy 22 na fig. 1).

Fig. 4 przedstawia główne części składowe urządzenia sterowania 10 przedstawionego na fig. 21. Urządzenie sterownia 10 posiada prostownik 16, w którym prostowany jest prąd przemienny wytwarzany w generatorze. Falownik 18 połączony z prostownikiem 16 przemienia wstępnie wyprostowany prąd stały w prąd przemienny, który zasila sieć 6 w formie trójfazowego prądu przemiennego za pomocą linii L1, L2 i L3.

Falownik 18 jest sterowany za pomocą mikroprocesora 20, który jest częścią całego urządzenia regulującego. W tym celu mikroprocesor 20 jest połączony z falownikiem 18. Wielkościami wejściowymi do mikroprocesora 20 są -aktualna wartość napięcia sieci U, moc elektryczna P generatora, wartość zadana napięcia sieciowego U_ref oraz gradient mocy dP/dt. Zmiana mocy, która ma być dostarczona, jest według wynalazku realizowana w mikroprocesorze 20.

Fig. 5 pokazuje dwie instalacje wiatrowe 2, jako przykład farmy wiatrowej. Urządzenie sterownia 10 jest połączone z każdą z instalacji wiatrowych 2, które oczywiście mogą również symbolizować wiele instalacji wiatrowych. Urządzenie sterownia 10 mierzy napięcie w zadanych punktach pomiarowych 22, 27 sieci 6, 7 i przesyła te dane liniami 25, 26 do odpowiednio przydzielonych urządzeń sterujących 10.

Sekcje 6, 7 sieci mogą być ze sobą połączone albo też rozdzielone za pomocą urządzenia wyłączającego 23. Równolegle z urządzeniem wyłączającym 23 przewidziane jest urządzenie wyłączające 24, które umożliwia łączenie lub rozłączanie dwóch urządzeń sterownia 10, zgodnie ze stanem urządzenia wyłączającego 23.

Jeżeli zatem dwie sekcje 6, 7 sieci są połączone ze sobą, wtedy dwa urządzenia sterujące 10 są również połączone ze sobą, tak że cała sieć może być traktowana jako jedna całość i jest zasilana przez całą farmę elektrowni wiatrowych jako całość, przy czym farma wiatrowa jest regulowana w jednolity sposób w zależności od napięcia w punktach pomiarowych 22, 27.

Natomiast jeżeli dwie sekcje 6, 7 sieci są rozdzielone za pomocą urządzenia wyłączającego 23, urządzenia sterujące 10 są również rozdzielone od siebie w ten sposób, że część farmy wiatrowej jest monitorowana w punkcie pomiarowym 22 za pomocą linii 25 i odpowiadająca część farmy wiatrowej może być stosownie regulowana z urządzenia sterownia 10, zaś druga sekcja 7 sieci jest monitorowana w punkcie 27 za pomocą linii 26 i odpowiednio regulowana za pomocą urządzenia sterownia 10, celem stabilizacji napięcia w sekcji 7 sieci.

Podział sieci nie musi być ograniczony do dwóch sekcji. Może on iść dalej przez przypisanie jednej instalacji jednej sekcji sieci.

Centralne sterowanie farmą wiatrową, według wynalazku, przewiduje, że farma wiatrowa nie tylko zasila energią energetyczną sieć zasilającą, ale jednocześnie może być sterowana w taki sposób, że wspomaga sieć, korzystnie przy pomocy operatora sieci publicznej (zakładu elektroenergetycznego). W zasadzie, gdy w niniejszym opisie jest mowa o farmie wiatrowej, dotyczy to również pojedynczych instalacji wiatrowych, a gdy jest mowa o wielości instalacji wiatrowych nie zawsze dotyczy to farmy wiatrowej.

W celu centralnego sterowania farmą wiatrową, według wynalazku, operator publicznej sieci zasilającej ma nie tylko dostęp do sterowania za pomocą odpowiedniej linii sterującej (system magistral) do farmy wiatrowej/instalacji wiatrowych, ale również otrzymuje dane farmy wiatrowej/instalacji wiatrowych, takie jak na przykład mierzone parametry wiatru, dane dotyczące stanu farmy wiatrowej i również na przykład dane o dyspozycyjnej mocy (aktualnej mocy (mocy czynnej)) farmy wiatrowej.

Takie centralne sterowanie może również oznaczać na przykład, że w pewnych okolicznościach farma wiatrowa została całkiem odłączona od sieci, na przykład w sytuacji, gdy ze strony operatora nie mogą być zachowane przepisy pozwalające na podłączenie do sieci farmy wiatrowej.

PL 212 098 B1

Jeżeli na przykład napięcie sieci spada poniżej zadanej wartości, na przykład do wartości pomiędzy 70 a 90% napięcia sieci, farma wiatrowa musi zostać odłączona od sieci w określonym czasie, na przykład w dwie do sześciu sekund.

Ważne jest, aby zmiana mocy dP farmy wiatrowej była zadawana nie tylko przez wiatr, ale mogła się zmieniać również w danych odstępach czasu. Ten parametr mocy nazywany jest również gradientem mocy i określa o ile procent może się zmienić dana moc dyspozycyjna w określonym czasie (na przykład na minutę). Może być na przykład przewidziane, że gradient mocy farmy wiatrowej wynosi maksimum 5 do 15 %, korzystnie 10% mocy przyłącza sieci na minutę.

Sterowanie farmą wiatrową może następować przykładowo we wszystkich instalacjach wiatrowych albo w farmie jednocześnie albo równomiernie, zwiększając zasilanie mocą z zadanym gradientem mocy. Oczywiście alternatywnie możliwe jest założenie, że w przypadku farmy wiatrowej o na przykład 10 do 20 instalacjach, najpierw jedna lub dwie instalacje (w odpowiedniej kolejności względem wartości gradientu mocy) zaczynają zasilać sieć z całą mocą a następnie zależnie od swoich założonych gradientów mocy dalsze instalacje są włączane, w zakresie założonego czasu, dotąd aż wszystkie moce dyspozycyjne farmy wiatrowej mogą przystąpić do zasilania sieci.

Innym aspektem sterowania farmą wiatrową według wynalazku jest oddanie do dyspozycji mocy rezerwowej na poziomie na przykład 10% bieżąco dyspozycyjnej mocy farmy wiatrowej albo ustalonej wartości na przykład 500 kW i 1 MW albo więcej na jedną instalację wiatrową. Nie należy mylić tej mocy rezerwowej z mocą farmy wiatrowej, która przekracza sieciową moc połączenia farmy wiatrowej. Ta moc rezerwowa zdecydowanie dotyczy rezerwy mocy (zarówno mocy czynnej jak i biernej), która nie przekracza zakresu sieciowej mocy połączenia. Ta moc rezerwowa jest zalecana przez operatora publicznej sieci zasilającej. Znaczy to, że gdy wiatr jest z punktu widzenia farmy wiatrowej wystarczający do zasilania sieci sieciową mocą połączenia, zakład energetyczny może zadecydować, drogą zalecenia będącego ingerencją w sterowanie farmą elektrowni wiatrowych, że nie zostanie wykorzystana cała teoretycznie możliwa moc dyspozycyjna i część z niej pozostanie w charakterze rezerwy. W szczególności ta rezerwa mocy dotyczy przypadku, gdy z powodu nieoczekiwanej awarii mocy w elektrowni (w innych miejscach zasilania sieci), sieć może być stabilizowana przez żądanie włączenia odpowiedniej rezerwowej mocy.

Zatem, przy powyżej przedstawionym centralnym sterowaniu farmą elektrowni wiatrowych, moc dostarczana do sieci jest w normalnych warunkach niższa niż możliwa do uzyskania moc farmy wiatrowej (maksymalna moc dyspozycyjna) i zależna od zapotrzebowania na moc w sieci.

Tak więc powyżej opisana procedura sterowania mocą może być zastosowana przez operatora sieci, który potrzebuje również opisanych powyżej danych, takich jak prędkość wiatru, stan instalacji w farmie wiatrowej (ilość pracujących aktualnie instalacji, ilość niepracujących lub uszkodzonych) oraz korzystnie również maksymalna wartość możliwego zasilania mocą czynną. Ponadto w odniesieniu do maksymalnej wartości możliwego zasilania mocą czynną, istotne jest, że musi być ona przedstawiona w formie danych tylko wtedy, gdy nie jest mo ż liwe jej okre ś lenie z pr ę dko ś ci wiatru i stanu instalacji.

Przy sterowaniu farmą elektrowni wiatrowych, jak również przy dostarczaniu danych dla zakładu elektroenergetycznego może zostać użyty normalny system magistral oraz standardowy system magistral. Istnieją standardowe interfejsy dla takiego standardowego systemu magistral, na przykład system Profibus, tak że sterowanie centralne farmy wiatrowej może być również zrealizowane za pomocą odpowiednich standardowych poleceń sterowania.

Dodatkowo można również ustalić, że farma wiatrowa przy zaprojektowanej mocy, na przykład całkowitej mocy wyjściowej większej niż 50 MW jest traktowana jak elektrownia wielkiej mocy a zatem musi spełniać warunki wymagane dla takiej elektrowni. Ustala się zatem, że farma wiatrowa jest regulowana tak, że nie przekracza się wartości łączeniowej (zdolności łączeniowej). Ważne jest, aby przy wyłączaniu/włączaniu w farmie wiatrowej nie występowały niepożądane skutki oddziaływania wstecznego sieci. Na przykład, przy włączaniu/wyłączaniu farmy wiatrowej, prąd nie powinien być wyższy od zadanej wartości w porównaniu z mocą znamionową odpowiadającą zdolności łączeniowej. Wartość ta może mieścić się na przykład w zakresie 1,0 i 1,4.

Jeżeli częstotliwość publicznej sieci zasilania wzrasta, wtedy - jak już opisano - ważne jest, aby od osiągnięcia zadanej częstotliwości na przykład od 50,25 Hz (przy częstotliwości znamionowej 50 Hz) dostarczana moc czynna farmy wiatrowej była automatycznie redukowana aż częstotliwość sieci znowu ustabilizuje się na wartości podanej powyżej.

Zatem musi być zawsze możliwe, aby farma wiatrowa pracowała przy niższym poziomie mocy zasilania, aby móc sprostać wymaganiom sieci. Ta regulacja mocy farmy wiatrowej oznacza również,

PL 212 098 B1 że zasilanie mocą (w szczególności mocą czynną) może zostać zredukowane do każdej zadanej wartości w jakichkolwiek warunkach pracy i z każdego punktu.

Tak więc, możliwe jest na przykład ograniczanie mocy zasilania do wartości poniżej dyspozycyjnej mocy zasilania, jeżeli zagrożona jest niezawodność pracy systemu, istnieją wąskie gardła, względnie przy ryzyku przeciążenia w sieciach usytuowanych pod prąd istnieje niebezpieczeństwo utworzenia się sieci wyspowej, statyczna lub dynamiczna stabilność jest zagrożona, wzrost częstotliwości może zagrozić całemu systemowi sieci oraz na przykład mają być podjęte przez zakład elektroenergetyczny czynności naprawcze lub inne zatrzymania eksploatacyjne.

Oprócz, powyżej szeroko opisanego i będącego odpowiedzią na zapotrzebowanie, zasilania mocą czynną, powinna również istnieć możliwość dostarczania mocy biernej, która może być nastawiana na życzenie zakładu elektroenergetycznego zarówno w zakresie mocy indukcyjnej jak i pojemnościowej, to znaczy przy niedowzbudzeniu i przewzbudzeniu, przy czym odpowiadające im wartości mogą być zadawane przez zakład elektroenergetyczny.

Wartości zadane mocy biernej mogą być ustawiane jako zmienne, przy czym nastawianie wartości zadanej współczynnika mocy (cos φ) albo napięcia ma miejsce w węzłach przyłączeniowych sieci. Możliwe jest również określenie ustalonej wartości odniesienia.

Jak już opisano powyżej moc zasilania jest redukowana i/lub farma wiatrowa całkowicie odłączana od sieci, jeżeli wartość częstotliwości sieci przekracza lub jest poniżej określonego poziomu. Zatem na przykład farma wiatrowa może być wyłączona z sieci, gdy wartości częstotliwości w sieci przekroczą lub znajdą się poniżej określonych poziomów. Tak na przykład farma wiatrowa może zostać odłączona od sieci, gdy częstotliwość sieci spadnie poniżej 48 Hz (przy częstotliwości sieciowej 50 Hz) albo wzrośnie do 51 względnie 52 Hz. Przy wartościach poniżej założonego zakresu, wciąż jest możliwe zmieszczenie się wewnątrz zakresu granicznego, wtedy gdy tylko jedna część aktualnej mocy dyspozycyjnej zasilać będzie sieć, na przykład 80 do 95% aktualnej mocy dyspozycyjnej.

Jeżeli na przykład napięcie sieci spadłoby poniżej założonej wartości, sytuacja byłaby analogiczna, jak w przypadku częstotliwości. Innymi słowy, gdy napięcie spadnie poniżej albo przekroczy założone napięcie sieci o określoną wartość, najpierw ma miejsce zredukowane zasilanie, a gdy napięcie sieci spadnie poniżej albo przewyższy daną granicę wartości, instalacje wiatrowe są całkowicie odłączane od sieci albo przynajmniej moc zasilania sieci zostaje nastawiona na zero.

Ustala się zatem, że gdy osiągnięte zostanie określone napięcie sieci i/lub częstotliwość sieci, następuje próba wyłączenie farmy wiatrowej bez dostarczania mocy, która już została zredukowana uprzednio.

Oznacza to jednak również, że przy zadanych odchyleniach częstotliwości albo napięcia, które mieszczą się wewnątrz zadanego zakresu wokół częstotliwości/napięcia sieci, nie dopuszczalne jest automatyczne odłączanie farmy wiatrowej od sieci.

W celach ochrony sieci można również ustalić, że czas wyłączania, gdy wartość napięcia jest przekroczona, jest znacznie krótszy (na przykład pomiędzy 50 a 200 milisekund) niż w przypadku ochrony redukcją napięcia (czas odłączenia większy niż 1 sekunda, korzystnie 2 i 6 sekund). Zatem czas wyłączania, gdy wartość wyższej lub niższej częstotliwości przekracza lub spada poniżej zadanej, wciąż dopuszczalnej granicy jest mniej więcej w zakresie czasu wyłączania, gdy napięcie przekracza zadaną wartość.

W przypadku uszkodzenia sieci, na przykład w przypadku zwarcia, nie zawsze następuje natychmiastowe automatyczne odłączenie farmy wiatrowej, ale farma wiatrowa może również być sterowana w ten sposób, że zależnie od swojego połączenia z siecią będzie wciąż zasilała sieć udziałem do mocy zwarciowej swą mocą pozorną w celu umożliwienia dostarczenia sieci pewnego wsparcia. Oznacza to, że farma wiatrowa, przynajmniej na określony czas trwania zwarcia, ale na maksimum kilka sekund ma dostarczać najwyższy możliwy prąd pozorny (moc pozorną), który odpowiada na przykład jedno- lub 1,5 krotności prądu zdolności łączeniowej.

Powyżej opisane działanie można uzależnić od poziomu znamionowego napięcia, na przykład, jeżeli napięcie przekracza założoną wartość, na przykład 50 kV.

Aby opisana procedura wyłączenia mogła następować w odpowiednim czasie, można na przykład w węźle połączeniowym zainstalować przekaźnik ochronny (zabezpieczenie odległościowe).

Należy również dostarczyć środki, które przy uruchamianiu farmy wiatrowej, synchronizują napięcie w sieci i napięcie farmy wiatrowej, ponieważ gdy farma wiatrowa uruchamiana jest ponownie, napięcie asynchroniczne dotkliwie zakłóca sieć i może spowodować jej wyłączenie.

PL 212 098 B1

Dławienie mocy do wartości poniżej mocy dystrybucyjnej farmy wiatrowej, może być to zrealizowane różnymi sposobami.

Zatem na przykład moc może być w sumie zmniejszona na poszczególnych instalacjach, tak że całkowita moc dyspozycyjna farmy wiatrowej przyjmuje żądaną zmniejszoną wartość mocy. Alternatywą tego może być przyjęcie, że tylko pojedyncze instalacje są redukowane odnośnie wartości ich mocy zasilania, tak że całkowita moc zasilania farmy wiatrowej przyjmuje znowu żądaną wartość.

Ustala się więc, że na przykład dana moc dyspozycyjna z farmy wiatrowej umieszczana jest w pośrednich przechowalniach, tak zwanych składach ładunku (oporniki) albo innych przechowalniach energii lub też jest przekształcana w inny rodzaj energii, tak że wartość zasilania farmy wiatrowej przyjmuje żądaną wartość.

Redukcja wyjścia mocy może również zostać osiągnięta, za pomocą procedury, w której jedna instalacja wiatrowa albo dane instalacje wiatrowe usuwa się całkowicie z sieci, aby całkowita moc farmy wiatrowej (w szczególności jej moc czynna) mogła zostać nastawiona na żądaną wartość i/lub poniżej żądanej wartości.

Dla przesyłania danych dotyczących farmy wiatrowej (parametry wiatru, dane stanu, dane mocy itd.) albo w celu sterowania farmą elektrowni wiatrowych, można również ustanowić porozumienie dotyczące bezprzewodowej komunikacji, aby dane sterowania albo dane informacyjne mogły być bezprzewodowo przesyłane i przetwarzane.

W przypadku powyżej wspomnianego dławienia mocy farmy wiatrowej, określana jest wartość, która może być do dyspozycji jako maksymalna energia i następnie jest również określane, jaką ilością energii zasilana jest sieć, przy czym różnica tych wartości jest wynikiem sterowania farmy wiatrowej ze strony zakładu energetycznego i na jej podstawie można policzyć wartość odszkodowania, jakie w razie potrzeby ma zostać zwrócone.

Jak opisano powyżej nie tylko zakład elektroenergetyczny, który eksploatuje energetyczną sieć zasilającą, może ograniczać moc wyjściową farmy wiatrowej albo poszczególne instalacje wiatrowe, mając z wielu powodów (ochrona sieci, serwo moc) dostęp do linii sterowania, ale również operator publicznej zasilającej sieci energetycznej ma możność uzyskania danych odnoszących się do statusu farmy wiatrowej, na przykład maksymalnej mocy dyspozycyjnej, prędkości wiatru i tak dalej. Gdy moc jest ograniczona do wartości poniżej aktualnej mocy dyspozycyjnej, farma wiatrowa albo poszczególne instalacje wiatrowe nie są optymalnie wykorzystywane, co prowadzi do strat zasilania po stronie operatora instalacji wiatrowej. Zatem według wynalazku dostarcza się wirtualny miernik prądu, który określa różnicę pomiędzy dostępną mocą instalacji wiatrowej, czyli mocą jaką instalacja wiatrowa mogłaby zasilać sieć, gdyby ta moc nie została ograniczona przez interwencję zakładu elektroenergetycznego w system sterownia, a mocą faktycznie oddaną do sieci. Taki „wirtualny miernik prądowy” może z jednej strony, na podstawie prędkości wiatru określać moc dyspozycyjną, a kiedy jednocześnie zakład elektroenergetyczny lub ktokolwiek inny ogranicza moc wyjściową poszczególnych instalacji wiatrowych albo całej farmy wiatrowej do wartości poniżej mocy dyspozycyjnej, wtedy możliwe jest określenie (obliczenie) ilości energii, której nie dostarcza się do sieci. Ten wirtualny miernik prądowy umożliwia operatorowi instalacji uzyskanie bonifikaty za „prąd wirtualny”, to znaczy prąd, który z powodu interwencji w układ regulacji mocy zasilającej, nie jest oddawany do sieci. Ten „wirtualny miernik prądowy” może zostać zainstalowany zarówno przez operatora instalacji wiatrowej w samych instalacjach wiatrowych w farmie wiatrowej, przez zakład elektroenergetyczny, a również przez producenta instalacji wiatrowych.

Używany w niniejszym zgłoszeniu termin instalacja wiatrowa jest tutaj synonimem terminu farma wiatrowa. Opisane w niniejszym zgłoszeniu różne aspekty wynalazku mogą być zrealizowane razem w instalacjach wiatrowych albo w samym ich sterowaniu.

Claims (7)

1. Sposób eksploatacji farmy wiatrowej zawierającej wiele instalacji wiatrowych, połączonej z siecią energetyczną, którą zasila mocą elektryczną wytwarzaną przez tę farmę wiatrową i ta farma wiatrowa i/albo co najmniej jedna z jej instalacji wiatrowych posiada wejście sterowania, za pomocą którego moc elektryczna farmy wiatrowej albo jednej lub więcej poszczególnych instalacji wiatrowych może zostać nastawiona na dostarczanie w zakresie 0 i 100% mocy dyspozycyjnej, w szczególności mocy znamionowej, przy czym wartość zadaną nastawia się za pomocą urządzenia przetwarzania

PL 212 098 B1 danych połączonego z wejściem sterowania, za pomocą którego wartość zadaną ustawia się w zakresie od 0 do 100%, w zależności od mocy, którą cała farma dostarcza do sieci energetycznej na swoim wyjściu zasilania, zaś operator (zakład energetyczny) energetycznej sieci zasilającej, do której przyłączona jest farma wiatrowa, nastawia moc produkowaną w farmie wiatrowej za pomocą wejścia sterowania, znamienny tym, że zawiera etap, w którym ogranicza się moc dostarczaną przez instalacje wiatrowe do maksymalnej możliwej wartości zasilania sieci, która jest określona przez zdolność przepustową sieci, którą zasila oraz/albo przez zdolność przepustową urządzenia przesyłowego albo transformatora, za pomocą których energia wytworzona w instalacjach wiatrowych jest przekazywana do sieci, przy czym ograniczenie przeprowadza się dla każdej oddzielnie regulowanej sekcji farmy wiatrowej, ponadto na podstawie wartości aktualnie dostępnej mocy, którą to wartość uzyskuje się z danych instalacji wiatrowej oraz na podstawie parametr ów wiatru, oblicza się różnic ę pomiędzy aktualnie dostępną mocą, która mogłaby być dostarczona, ale została zredukowana, a mocą dostarczoną, tworząc wirtualny miernik prądu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wzrost albo redukcję mocy w farmie wiatrowej ogranicza się do wartości pomiędzy 5 a 15%, korzystnie 10% mocy przyłącza do sieci farmy wiatrowej na minutę.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że instalacjom wiatrowym, które są jako pierwsze wystawione na wiatr wewnątrz farmy wiatrowej ogranicza się moc w mniejszym stopniu, niż instalacjom wiatrowym, które w linii wiatru znajdują się z tyłu wymienionych instalacji wiatrowych.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gdy częstotliwość sieci przekracza wartość zadaną lub spada poniżej wartości zadanej o określoną wartość, korzystnie 2% wartości zadanej nie oddaje się mocy do sieci.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dławienie mocy przeprowadza się w co najmniej jednej albo więcej instalacji wiatrowych farmy wiatrowej albo we wszystkich instalacjach wiatrowych farmy wiatrowej, gdy osiągnięta zostaje maksymalna wartość mocy zasilającej sieć.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że dławienie mocy przeprowadza się przy tej samej wartości dławienia dla wszystkich instalacji wiatrowych albo przy różnej wartości dławienia.

7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jeżeli napięcie w sieci zasilającej spada poniżej wartości znamionowej, odłącza się farmę wiatrową od sieci w bardzo krótkim czasie.