RU2635000C2 - Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки - Google Patents

Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки Download PDF

Info

Publication number
RU2635000C2
RU2635000C2 RU2015145979A RU2015145979A RU2635000C2 RU 2635000 C2 RU2635000 C2 RU 2635000C2 RU 2015145979 A RU2015145979 A RU 2015145979A RU 2015145979 A RU2015145979 A RU 2015145979A RU 2635000 C2 RU2635000 C2 RU 2635000C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind power
rotor
control unit
malfunction
power
Prior art date
Application number
RU2015145979A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015145979A (ru
Inventor
Кай БУСКЕР
Альфред Беекманн
Original Assignee
Воббен Пропертиз Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воббен Пропертиз Гмбх filed Critical Воббен Пропертиз Гмбх
Publication of RU2015145979A publication Critical patent/RU2015145979A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2635000C2 publication Critical patent/RU2635000C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0264—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for stopping; controlling in emergency situations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0272—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor by measures acting on the electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0284—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to the state of the electric grid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
    • H02H7/067—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors on occurrence of a load dump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/107—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к ветроэнергетической установке и способу эксплуатации ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка включает ротор (106), содержащий, по меньшей мере, две лопасти (108) ротора; электрогенератор (200), непосредственно или опосредованно соединенный с ротором (106) ветроэнергетической установки и генерирующий электрическую мощность при вращении ротора (106); и блок управления (120) для управления работой ветроэнергетической установки, причем блок управления (120) активирует первый режим работы при неисправности, если параметры питающей сети (130) превышают или снижены ниже порогового значения; причем блок управления (120) в первом режиме работы при неисправности выполнен с возможностью уменьшения скорости вращения ротора (106) до ноля и с возможностью активирования электропотребителя (400) для потребления электрической мощности, генерируемой электрогенератором (200) в режиме работы при неисправности, причем блок управления (120) выполнен с возможностью активирования второго режима работы при неисправности, если параметры питающей сети превышают или снижены ниже порогового значения; причем блок управления (120) во втором режиме работы при неисправности выполнен с возможностью управления ветроэнергетической установкой таким образом, что упомянутый блок управления отбирает мощность из питающей сети и потребляет упомянутую мощность посредством электропотребителя (400). Изобретение направлено на повышение оперативности реагирования на неисправность питающей сети, к которой подключена ветроэнергетическая установка. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к ветроэнергетической установке, а также к способу эксплуатации ветроэнергетической установки.
Ветроэнергетические установки содержат вращаемый ротор, который приводится во вращение под воздействием силы ветра. Ротор либо соединен непосредственно, либо посредством передачи с электрогенератором, который преобразует вращательное движение ротора в электрическую мощность. Генерируемую электрическую мощность подают в питающую сеть. Питающая сеть содержит множество блоков, генерирующих энергию (ветряная энергия; угольные электростанции; солнечная энергия, и т.д.) и множество потребителей. Питающая сеть обладает такими параметрами, как, например, частотой сети, напряжением сети и т.д. Одной из задач оператора питающей сети является поддержание работы питающей сети в таком режиме, чтобы параметры питающей сети (напряжение сети и частоты сети) не превышали или не опускались ниже определенных пороговых значений.
В случае определенных неисправностей в питающей сети, другими словами, если один из параметров превысил или опустился ниже порогового значения, то на работу ветроэнергетической установки оказывают воздействие, выражающееся в том, что вращение ветроэнергетической установки замедляют, другими словами, скорость вращения ротора ветроэнергетической установки уменьшают и, если это необходимо, то ротор останавливают, в результате чего электрическая мощность больше не генерируется, и ее не подают в питающую сеть. Из-за большой массы ротора ветроэнергетической установки, ротор ветроэнергетической установки не может быть остановлен мгновенно. Другими словами, если происходит неисправность в питающей сети, то скорость вращения ротора ветроэнергетической установки уменьшают, например, посредством изменения шага лопастей ротора (посредством изменения шагового угла). С этой целью можно изменять шаговый угол лопастей ротора или соответственно поворачивать лопасти ротора таким образом, чтобы была обеспечена минимальная поверхность контакта лопастей с ветром. Так как ротор ветроэнергетической установки продолжает вращаться даже после того, как произошла неисправность в питающей сети, электрическая мощность продолжает генерироваться, хотя и в меньшем количестве, ветроэнергетической установкой, и упомянутая электрическая мощность поступает в питающую сеть.
В ведомстве по патентам и товарным знакам Германии были найдены следующие документы: DE 10 2005 049 426 B4; US 2007/0100506 A1; US 4,511,807; EP 2 075 890 A1; WO 99/50945 A1; US 2003/0193933 A1 и EP 2 621 070 A1.
Одной из задач настоящего изобретения является создание ветроэнергетической установки и способа эксплуатации ветроэнергетической установки, при использовании которых можно лучше реагировать на неисправность в питающей сети, к которой подключена ветроэнергетическая установка.
Эта задача решена посредством ветроэнергетической установки по п. 1 формулы изобретения, а также посредством способа по п. 4 формулы изобретения.
Таким образом, создана ветроэнергетическая установка, содержащая ротор, содержащий: по меньшей мере, две лопасти ротора; электрогенератор, непосредственно или опосредованно соединенный с ротором ветроэнергетической установки, причем упомянутый электрогенератор генерирует электрическую мощность при вращении ротора; и блок управления для управления работой ветроэнергетической установки. Блок управления активирует первый режим работы при неисправности, если параметры питающей сети превысили или опустились ниже порогового значения. В первом режиме работы при неисправности блок управления выполнен с возможностью снижения скорости вращения ротора до ноля и активирования прерывателя для потребления, посредством прерывателя, электрической мощности, генерируемой электрогенератором, в режиме работы при неисправности.
Изобретение также относится к ветроэнергетической установке, содержащей ротор, содержащий: по меньшей мере, две лопасти ротора; электрогенератор, непосредственно или опосредованно соединенный с ротором ветроэнергетической установки, причем упомянутый электрогенератор генерирует электрическую мощность при вращении ротора; и блок управления для управления работой ветроэнергетической установки. Блок управления выполнен с возможностью активирования второго режима работы при неисправности, если параметры питающей сети превышают или опустились ниже порогового значения. При втором режиме работы при неисправности блок управления выполнен с возможностью управления ветроэнергетической установкой таким образом, чтобы упомянутый блок управления отбирал мощность из питающей сети и потреблял упомянутую мощность с помощью прерывателя.
В основу изобретения положена идея создания ветроэнергетической установки, содержащей силовой шкаф, содержащий силовую электронику, например инвертер. Кроме того, в силовом шкафу расположен прерыватель, и упомянутый прерыватель также соединен с нагрузочным резистором. Ветроэнергетическая установка содержит блок управления, с помощью которого снижают скорость вращения ротора ветроэнергетической установки посредством изменения шагового угла лопастей ротора, если обнаружена неисправность, например повышенная частота питающей сети. Скорость вращения ротора в результате этого снижается под воздействием блока управления. Однако невозможно сразу мгновенно остановить ротор из-за большой массы ротора ветроэнергетической установки. Напротив, требуется, например, несколько секунд для полного останова ротора ветроэнергетической установки. В это время электрогенератор, соединенный с ротором, продолжает генерировать электрическую мощность, которая поступает в питающую сеть.
Согласно изобретению блок управления может быть переключен в режим работы при неисправности, если произошло неисправность в питающей сети (параметр питающей сети превысил или опустился ниже порогового значения). В режиме работы при неисправности управляющее устройство активирует прерыватель для преобразования мощности, генерируемой электрогенератором, в тепло посредством прерывателя и, по меньшей мере, одного нагрузочного резистора. Электрическую мощность, генерируемую электрогенератором, после обнаружения неисправности в питающей сети ветроэнергетической установки во время снижения скорости вращения ротора, преобразуют посредством прерывателя в тепло. Вследствие этого, может быть достигнуто то, что после обнаружения неисправности в питающей сети (другими словами: быстро), ветроэнергетическая установка больше не подает мощность в питающую сеть.
Это, в частности, является целесообразным, если неисправность заключается в повышенной частоте сети, показывающей, что слишком большое количество мощности подается в питающую сеть или соответственно, что недостаточное количество мощности потребляется. Для снижения повышенной частоты необходимо либо подавать меньшую мощность в питающую сеть, либо потреблять большую мощность из питающей сети. В результате активирования прерывателя согласно изобретению для преобразования энергии ветроэнергетической установки, генерируемой в режиме работы при неисправности, можно очень быстро, другими словами, практически мгновенно, после обнаружения неисправности в питающей сети, прекратить подачу энергии от ветроэнергетической установки в питающую сеть таким образом, чтобы ветроэнергетическая установка могла очень быстро реагировать на неисправность в питающей сети, в частности, в случае повышенной частоты и, как следствие этого, упомянутая ветроэнергетическая установка может быть введена в действие таким образом, чтобы поддерживать работу сети. Согласно изобретению мощность, генерируемая ветроэнергетической установкой, более может не подаваться непосредственно и мгновенно в питающую сеть.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, например, в случае недостаточной силы ветра и в случае неисправности в питающей сети (например, повышенной частоте), ветроэнергетическую установку можно использовать для отбора энергии из питающей сети и преобразования упомянутой энергии в тепло посредством прерывателя и нагрузочного резистора, соединенного с упомянутым прерывателем таким образом, чтобы ветроэнергетическая установка оказывалась соединенной с питающей сетью в качестве потребителя электрической мощности. Вследствие этого электрическую мощность можно отбирать очень быстро из питающей сети с помощью ветроэнергетической установки.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения энергоснабжающая компания может оказывать влияние на работу ветроэнергетической установки. Это может происходить, в частности, в случае неисправности в питающей сети. Согласно изобретению ветроэнергетическая установка может быть выключена по требованию энергоснабжающей компании, например, в случае неисправности в питающей сети, а энергия, генерируемая во время процесса отключения, может быть преобразована в тепло согласно изобретению посредством прерывателя. Таким образом, может быть достигнуто то, что ветроэнергетическая установка может быть быстро отключена от сети и при этом мощность не подается в питающую сеть.
Способ эксплуатации ветроэнергетической установки согласно изобретению можно также использовать при обнаружении повышенного напряжения сети.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения изменение частоты сети может быть обнаружено, и ветроэнергетическая установка может быть выключена, например, в случае изменения частоты, превышающей пороговое значение, а мощность, генерируемую в этом случае, можно преобразовывать в тепло посредством прерывателя и нагрузочного резистора. Подачу мощности можно, таким образом, снизить до ноля, например, в случае аварийной ситуации.
Дополнительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Преимущества и приведенные в качестве примеров варианты осуществления изобретения дополнительно пояснены ниже со ссылками на чертежи, на которых показано:
фиг. 1A - схематический вид ветроэнергетической установки согласно изобретению;
фиг. 1В - схематический вид ветряной электростанции согласно изобретению;
фиг. 2 - диаграмма для пояснения способа согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления;
фиг. 3 - диаграмма для пояснения способа согласно второму, приведенному в качестве примера, варианту осуществления изобретения; и
фиг. 4 - диаграмма для пояснения способа согласно изобретению.
На фиг. 1 показан схематически вид ветроэнергетической установки согласно изобретению. Ветроэнергетическая установка 100 содержит башню 102 и гондолу 104. На гондоле 104 предусмотрены ротор 106, содержащий три лопасти 108 ротора и обтекатель 110. Ротор 106 приводится во вращение под воздействием силы ветра во время работы и обеспечен электрогенератором 200, расположенным в гондоле 104. Шаг лопастей ротора 108 можно изменять с помощью двигателей для изменения шага, расположенных на основании соответствующей лопасти 108 ротора.
Кроме того, ветроэнергетическая установка 100 содержит блок управления 120 для управления работой ветроэнергетической установки и потребитель энергии, например, в виде прерывателя 400. Потребитель энергии 400 используют с целью потребления энергии, генерируемой ветроэнергетической установкой, которая не может быть отдана в питающую сеть, и, в частности, с целью преобразования упомянутой энергии в тепло.
На фиг. 1B показан схематический вид ветряной электростанции, содержащей множеств ветроэнергетических установок. На фиг. 1B показана, в частности, ветряная электростанция 112, содержащая три ветроэнергетических установки 100, которые могут быть одинаковыми или различными. Три ветроэнергетических установки 100 представляют по существу любое количество ветроэнергетических установок 100 ветряной электростанции 112. Ветроэнергетические установки 100 предоставляют мощность, а именно, в частности, генерируемый ток, посредством сети 114 станции. Соответствующие генерируемые токи или соответственно мощности отдельных ветроэнергетических установок 100 складываются, и опционально может быть обеспечен трансформатор 116 для повышения напряжения сети станции для последующей подачи энергии к точке 118 подвода питания, которая также, в общем, обозначается как (точка общего присоединения Point of Common Coupling – PCC) в питающей сети 130. На фиг. 1В показан только упрощенный вид ветряной электростанции 112, на которой, например, не показан процесс управления, хотя естественно процесс управления может иметь место. Опционально может быть предусмотрен трансформатор на выходе каждой ветроэнергетической установки 100.
Согласно изобретению, по меньшей мере, одна ветроэнергетическая установка 100 может быть обеспечена согласно, приведенному в качестве примера, варианту осуществления изобретения, другими словами, не обязательно должна быть создана ветряная электростанция. Изобретение, однако, также применимо к ветряной электростанции, содержащей множество ветроэнергетических установок.
Опционально измерительный блок 140 может быть соединен с питающей сетью 130 для определения частоты сети, напряжения сети и/или изменения частоты сети или напряжения сети.
Согласно изобретению обеспечен потребитель 400 для преобразования электрической мощности, например, в тепло. Потребитель может быть, например, выполнен в виде прерывателя 400. Опционально потребитель может содержать управляющий контур для управления работой потребителя.
Электропотребитель 400 может быть обеспечен в ветроэнергетической установке. Опционально электропотребитель 400 может также быть обеспечен централизовано в ветряной электростанции.
Опционально может быть обеспечен центральный блок управления ветряной электростанции (блок управления электростанции FCU), посредством которого можно управлять работой ветряной электростанции и работой соответствующих ветроэнергетических установок. Согласно изобретению с помощью центрального блока управления ветряной электростанции (FCU) можно активировать первый и/или второй режим работы каждой ветроэнергетической установки. Опционально центральный блок управления ветряной электростанции может содержать устройство 300 для ввода данных, с помощью которого энергоснабжающая компания может управлять центральным блоком управления ветряной электростанции (БУЭС) таким образом, чтобы активировались первый и/или второй режим работы при неисправности.
На фиг. 2 показаны диаграммы для пояснения способа согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления. На фиг. 2 показаны изменение электрической мощности P, отдаваемой ветроэнергетической установкой, во времени, а также частота f в сети во времени. Ветроэнергетическая установка согласно второму, приведенному в качестве примера, варианту осуществления может быть представлена ветроэнергетической установкой, показанной на фиг. 1. Неисправность в питающей сети происходит в точке t1 (время t1). Частота сети повышается выше значения 50 Гц. После точки t1 мощность, отдаваемая от ветроэнергетической установкой, обычно понижается до ноля.
Ветроэнергетическая установка содержит блок управления 120 для управления работой ветроэнергетической установки. В блок управления 120 ветроэнергетической установки поступают актуальные параметры питающей сети либо непрерывно, либо через регулярные интервалы времени. Эти параметры могут, например, представлять напряжение сети и частоту сети. Блок управления 120 выполнен с возможностью сравнения этих параметров с сохраненными пороговыми значениями. Если определенные параметры превышают или оказываются ниже сохраненных пороговых значений, то блок управления 120 может переключить ветроэнергетическую установку в режим работы при неисправности.
В режиме работы при неисправности ветроэнергетической установкой управляют таким образом, чтобы она больше не отдавала электрическую мощность в питающую сеть. С этой целью обычно шаговые углы лопастей ротора изменяют таким образом, чтобы лопасти ротора были перемещены во флюгерное положение (минимальная поверхность контакта с ветром). Скорость вращения ротора ветроэнергетической установки, таким образом, понижают до ноля. За время, пока скорость вращения ротора снижается до ноля, ветроэнергетическая установка генерирует электрическую мощность (показана в виде заштрихованной площади на фиг. 2), вырабатываемую благодаря непосредственному или опосредованному соединению ротора с электрогенератором 200 ветроэнергетической установки, и упомянутая электрическая мощность отдается в питающую сеть.
Согласно изобретению блок управления 120 выполнен с возможностью активирования также, по меньшей мере, одного потребителя 400 (например, прерывателя и нагрузочного резистора, например, расположенных в силовом шкафу ветроэнергетической установки), если активирован режим работы при неисправности. Силовой шкаф ветроэнергетической установки содержит помимо прерывателя 400, например, инвертер ветроэнергетической установки. Если прерыватель 400 активирован в силовом шкафу ветроэнергетической установки в случае активирования режима работы при неисправности (другими словами, в случае обнаружения неисправности в питающей сети), то мощность от электрогенератора 200, которую он все еще генерирует при уменьшении скорости вращения ротора, может быть преобразована, например, в тепло посредством потребителя (прерывателя и нагрузочного резистора). Таким образом может быть достигнуто то, что ветроэнергетическая установка больше не отдает мощность в питающую сеть, как только активирован режим работы при неисправности (другими словами, как только обнаружена неисправность в питающей сети).
Одним примером неисправности в питающей сети является повышенная частота (другими словами, частота питающей сети стала выше предела частоты). В таком случае слишком большая мощность поступает в питающую сеть и слишком маленькая мощность отбирается из питающей сети. Для снижения повышенной частоты необходимо как можно быстрее уменьшить мощность, отдаваемую в питающую сеть. Это может быть достигнуто согласно изобретению посредством активирования режима работы при неисправности. После активирования режима работы при неисправности ветроэнергетическая установка больше не отдает мощности в питающую сеть. Мощность, генерируемую ветроэнергетической установкой после активирования режима работы при неисправности, преобразуют в тепло согласно изобретению посредством использования потребителя (прерывателя и нагрузочного резистора). В результате этого может быть согласно изобретению достигнуто, что отдача мощности, генерируемой ветроэнергетической установкой, в питающую сеть резко понижается до ноля. Вследствие этого становится возможным быстрое уменьшение мощности, отдаваемой ветроэнергетической установкой в питающую сеть.
Дополнительным примером неисправности является внутренняя неисправность ветроэнергетической установки, которая ведет к необходимости осуществления аварийного выключения; другими словами, - к немедленному выключению.
На фиг. 3 показаны диаграммы для пояснения способа управления ветроэнергетической установкой согласно второму, приведенному в качестве примера, варианту осуществления. В этом, приведенном в качестве примера, варианте осуществления ветроэнергетическая установка функционирует как потребитель в питающей сети и, вследствие этого, может отбирать энергию из питающей сети, и может преобразовывать упомянутую энергию в тепло посредством прерывателя.
Согласно второму, приведенному в качестве примера, варианту осуществления ветроэнергетическая установка может действовать в режиме потребления мощности, как и в первом, приведенном в качестве примера, варианте осуществления. В этом режиме работы ветроэнергетическая установка может быть соединена с питающей сетью как потребитель и может отбирать энергию из питающей сети. Эта мощность может быть преобразована в тепло посредством потребителя 400 (прерывателя и нагрузочного резистора).
Режим работы с потреблением мощности может быть, например, активирован посредством блока управления, если имеет место недостаточная сила ветра (другими словами, ветроэнергетическая установка не отдает мощность в питающую сеть), и в питающей сети возникает неисправность (например, повышенная частота). Как описано выше, в таком случае необходимо либо уменьшить мощность, отдаваемую в питающую сеть, либо увеличить мощность, отбираемую из питающей сети. Согласно второму, приведенному в качестве примера, варианту осуществления может быть принят второй альтернативный вариант, и ветроэнергетическая установка может функционировать как электропотребитель, и может отбирать электрическую мощность из питающей сети, а упомянутая электрическая мощность может быть преобразована в тепло посредством прерывателя.
Согласно третьему, приведенному в качестве примера, варианту осуществления можно активировать режим работы с потреблением мощности согласно второму, приведенному в качестве примера, варианту осуществления посредством блока управления после понижения до ноля мощности, отдаваемой ветроэнергетической установкой, согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления в режиме работы при неисправности. Другими словами, как только мощность, отдаваемая ветроэнергетической установкой в питающую сеть, понизилась до ноля, блок управления ветроэнергетической установки может переключить ее в режим работы с потреблением мощности и может отбирать электрическую мощность из питающей сети, и преобразовывать упомянутую электрическую мощность в тепло посредством потребителя (прерывателя).
Возможность ветроэнергетической установки преобразовывать энергию, генерируемую ветроэнергетической установкой, в тепло посредством прерывателя определяется или скорее ограничена в режиме работы при неисправности в зависимости от мощности потребителя (прерывателей), а также от количества используемых прерывателей, а также от нагрузочных сопротивлений. Количество энергии, которое должно быть потреблено за определенный период времени посредством прерывателя, особенно важно в этом случае. Если меньшее количество мощности должно быть потреблено посредством прерывателя или прерывателей, то это возможно в течение более продолжительного периода времени. Однако, если необходимо преобразовать большое количество мощности, например, в тепло, посредством прерывателя, то это может быть осуществлено за более короткий период времени.
На фиг. 4 показана диаграмма для пояснения соотношения мощности, генерируемой ветроэнергетической установкой, и частоты сети. Если частота находится в допустимом диапазоне относительно пороговых значений, то в питающую сеть поступает максимально возможное количество энергии P от ветроэнергетической установки.
Если частота ниже порогового значения, то в питающую сеть должно поступать большее количество мощности. Если частота выше первого порогового значения, то энергию, поступающую от ветроэнергетической установки в сеть, ступенчато уменьшают. Если частота сети превышает второе пороговое значение, то работу ветроэнергетической установки замедляют, и согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления, электрическую мощность, генерируемую во время замедления работы ветроэнергетической установки, потребляют посредством потребителя (прерывателя и нагрузочного резистора) и, таким образом, упомянутую электрическую мощность не подают в питающую сеть. Вследствие этого, после достижения второго порогового значения, мощность больше не подают в питающую сеть.
Согласно дополнительному, приведенному в качестве примера, варианту осуществления ветроэнергетическая установка согласно изобретению может содержать устройство 300 (ввода данных), посредством которого энергоснабжающая компания может оказывать влияние на работу или соответственно на управление ветроэнергетической установкой. В этом случае ветроэнергетической установкой можно управлять в ответ на требования энергоснабжающей компании таким образом, чтобы от ветроэнергетической установки больше не поступала энергия в питающую сеть. Это может происходить согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления с той разницей, что не обнаруживается неисправность в питающей сети, а активируется энергоснабжающей компанией режим работы при неисправности.
Режим работы с потреблением мощности может быть аналогичным образом активирован энергопоставщиком.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения может осуществляться мониторинг за изменением частоты сети, и если изменение частоты превышает пороговое значение, то может быть активирован режим работы при неисправности согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления. Вследствие этого ветроэнергетическая установка может реагировать на аварийную ситуацию, например, на значительное изменение частоты сети.
Согласно дополнительному, приведенному в качестве примера, варианту осуществления изобретения ветряная электростанция обеспечена множеством ветроэнергетических установок и центральным блоком управления ветряной электростанцией. Центральный блок управления ветряной электростанцией может быть соединен с ветроэнергетическими установками посредством шины данных и может оказывать влияние на процесс управления ветроэнергетическими установками. Например, с помощью центрального блока управления ветряной электростанцией (БУЭС) можно, таким образом, инициировать активирование режима работы при неисправности согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления.
Режим работы при неисправности может быть, таким образом, активирован согласно первому, приведенному в качестве примера, варианту осуществления посредством блока управления ветроэнергетической установки, посредством центрального блока управления электростанции или посредством энергоснабжающей компании.

Claims (15)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая:
- ротор (106), содержащий, по меньшей мере, две лопасти (108) ротора;
- электрогенератор (200), непосредственно или опосредованно соединенный с ротором (106) ветроэнергетической установки и генерирующий электрическую мощность при вращении ротора (106); и
- блок управления (120) для управления работой ветроэнергетической установки, причем блок управления (120) активирует первый режим работы при неисправности, если параметры питающей сети (130) превышают или снижены ниже порогового значения;
причем блок управления (120) в первом режиме работы при неисправности выполнен с возможностью уменьшения скорости вращения ротора (106) до ноля и с возможностью активирования электропотребителя (400) для потребления электрической мощности, генерируемой электрогенератором (200) в режиме работы при неисправности,
причем блок управления (120) выполнен с возможностью активирования второго режима работы при неисправности, если параметры питающей сети превышают или снижены ниже порогового значения;
причем блок управления (120) во втором режиме работы при неисправности выполнен с возможностью управления ветроэнергетической установкой таким образом, что упомянутый блок управления отбирает мощность из питающей сети и потребляет упомянутую мощность посредством электропотребителя (400).
2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, в которой
- параметры питающей сети (130) представляют частоту сети, напряжение сети и/или изменение частоты сети или напряжения сети, и упомянутые параметры могут быть измерены посредством измерительного блока (140), соединенного с питающей сетью (130).
3. Ветроэнергетическая установка по любому из пп. 1-2, дополнительно содержащая устройство (300) ввода данных, посредством которого энергоснабжающая компания может оказывать влияние на процесс управления ветроэнергетической установкой.
4. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки, содержащей ротор (106), имеющий по меньшей мере, две лопасти (108) ротора, электрогенератор (200), соединенный непосредственно или опосредованно с ротором (106) и генерирующий электрическую мощность при вращении ротора (106), причем упомянутый способ включает следующие этапы:
- активирование первого режима работы при неисправности посредством блока управления (120), если параметры питающей сети превышают или снижены ниже порогового значения;
- снижение скорости вращения ротора до ноля и активирование электропотребителя (400) для потребления электрической мощности, генерируемой электрогенератором (200) в режиме работы при неисправности,
- активирование второго режима работы при неисправности посредством блока управления, если параметры питающей сети (130) превышают или снижены ниже порогового значения; и
- управление ветроэнергетической установкой таким образом, что упомянутой ветроэнергетической установкой отбирается мощность из питающей сети и упомянутая мощность потребляется посредством электропотребителя (400).
RU2015145979A 2013-04-08 2014-04-04 Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки RU2635000C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013206119.6 2013-04-08
DE102013206119.6A DE102013206119A1 (de) 2013-04-08 2013-04-08 Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
PCT/EP2014/056783 WO2014166824A1 (de) 2013-04-08 2014-04-04 Windenergieanlage und verfahren zum betreiben einer windenergieanlage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015145979A RU2015145979A (ru) 2017-05-15
RU2635000C2 true RU2635000C2 (ru) 2017-11-08

Family

ID=50513897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145979A RU2635000C2 (ru) 2013-04-08 2014-04-04 Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки

Country Status (17)

Country Link
US (1) US20160032891A1 (ru)
EP (1) EP2984336A1 (ru)
JP (1) JP6138341B2 (ru)
KR (1) KR101767808B1 (ru)
CN (1) CN105074203A (ru)
AR (1) AR095792A1 (ru)
AU (1) AU2014253352B2 (ru)
BR (1) BR112015025110A2 (ru)
CA (1) CA2903995A1 (ru)
CL (1) CL2015002965A1 (ru)
DE (1) DE102013206119A1 (ru)
MX (1) MX2015013828A (ru)
NZ (1) NZ711625A (ru)
RU (1) RU2635000C2 (ru)
TW (1) TW201508170A (ru)
WO (1) WO2014166824A1 (ru)
ZA (1) ZA201506324B (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015201431A1 (de) 2015-01-28 2016-07-28 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Windparks
GB2550546A (en) * 2016-04-28 2017-11-29 Pridefield Ltd Gaming machine with symbol propagation
DE102016120700A1 (de) * 2016-10-28 2018-05-03 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DE102016125953A1 (de) * 2016-12-30 2018-07-05 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Windparks
DE102017106338A1 (de) * 2017-03-23 2018-09-27 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Starten eines Energieerzeugungsnetzes
DE102017122695A1 (de) 2017-09-29 2019-04-04 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Versorgen von Windenergieanlagenkomponenten mit Energie sowie Energieversorgungseinrichtung und Windenergieanlage damit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1098527A3 (ru) * 1978-08-17 1984-06-15 Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) Система управлени ветр ной турбиной
RU32206U1 (ru) * 2002-11-27 2003-09-10 Жестков Юрий Николаевич Устройство регулирования частоты вращения быстроходного ветроколеса
US20100133823A1 (en) * 2009-09-25 2010-06-03 General Electric Company Hybrid braking system and method
EP2270331A2 (en) * 2009-06-30 2011-01-05 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with control means to manage power during grid faults

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4511807A (en) * 1982-04-20 1985-04-16 Northern Engineering Industries Plc Electrical generator control system
DK174466B1 (da) * 1998-03-30 2003-03-31 Mita Teknik As Fremgangsmåde til begrænsning af indkoblingsstrøm og overskudseffekt fra en vindmølle eller et lignende el-producerende anlæg til udnyttelse af vedvarende energi, og en regulerbar elektrisk effektafleder (bremsebelastning) til brug ved denne fremgangsmåde
ES2265771B1 (es) * 2005-07-22 2008-01-16 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Metodo para mantener operativos los componentes de una turbina eolica y una turbina eolica con componentes que permitan el mantenimiento operativo.
DE102005049426B4 (de) * 2005-10-15 2009-12-03 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
US20070100506A1 (en) * 2005-10-31 2007-05-03 Ralph Teichmann System and method for controlling power flow of electric power generation system
US7378820B2 (en) * 2005-12-19 2008-05-27 General Electric Company Electrical power generation system and method for generating electrical power
ES2739456T3 (es) * 2007-12-28 2020-01-31 Vestas Wind Sys As Método de regulación de frecuencia rápida utilizando un depósito de energía
BRPI0909243A2 (pt) * 2009-06-05 2015-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Aparelho e método para estabilização de rede elétrica, bem como sistema de geração de energia eólica
US9331483B2 (en) * 2009-12-17 2016-05-03 Battelle Memorial Institute Thermal energy storage apparatus, controllers and thermal energy storage control methods
CA2693752A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Handy terminal for wind turbine generator
JP5470091B2 (ja) * 2010-02-25 2014-04-16 株式会社日立製作所 風力発電システムおよびその制御方法
EP2458205B1 (en) * 2010-11-26 2016-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for controlling an electric device of a wind turbine
ES2547637T3 (es) * 2011-04-28 2015-10-07 Vestas Wind Systems A/S Turbina eólica variable con unidad de disipación de potencia; método para hacer funcionar una unidad de disipación de potencia en una turbina eólica
EP2621070A1 (en) * 2012-01-26 2013-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for operating a wind turbine converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1098527A3 (ru) * 1978-08-17 1984-06-15 Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн (Фирма) Система управлени ветр ной турбиной
RU32206U1 (ru) * 2002-11-27 2003-09-10 Жестков Юрий Николаевич Устройство регулирования частоты вращения быстроходного ветроколеса
EP2270331A2 (en) * 2009-06-30 2011-01-05 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with control means to manage power during grid faults
US20100133823A1 (en) * 2009-09-25 2010-06-03 General Electric Company Hybrid braking system and method

Also Published As

Publication number Publication date
NZ711625A (en) 2016-09-30
JP6138341B2 (ja) 2017-05-31
KR101767808B1 (ko) 2017-08-11
AU2014253352A1 (en) 2015-09-17
DE102013206119A1 (de) 2014-10-09
CA2903995A1 (en) 2014-10-16
AR095792A1 (es) 2015-11-11
US20160032891A1 (en) 2016-02-04
RU2015145979A (ru) 2017-05-15
WO2014166824A1 (de) 2014-10-16
JP2016515675A (ja) 2016-05-30
TW201508170A (zh) 2015-03-01
ZA201506324B (en) 2017-01-25
CL2015002965A1 (es) 2016-07-08
EP2984336A1 (de) 2016-02-17
AU2014253352B2 (en) 2016-08-11
MX2015013828A (es) 2016-03-01
KR20150139949A (ko) 2015-12-14
CN105074203A (zh) 2015-11-18
BR112015025110A2 (pt) 2017-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2635000C2 (ru) Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки
CA2825504C (en) Method and systems for operating a wind turbine using dynamic braking in response to a grid event
JP5117677B2 (ja) ウィンドファームならびにその制御方法
KR101896860B1 (ko) 전기 공급 계통 내로 전력의 피딩 방법
EP2360375B1 (en) Method for operating a power dissipating unit in a wind turbine
DK178569B1 (en) Wind turbine and method for operating a wind turbine
CA3032468C (en) Method for controlling a wind turbine
CN101938138A (zh) 电网故障期间的电能管理
BR102015012643A2 (pt) método para controlar um sistema de geração de potência e sistemas para controlar um sistema de geração de potência e de turbina eólica conectado a uma rede fraca
TWI550188B (zh) 風力發電廠及控制一風力發電廠的方法
KR20190064645A (ko) 풍력 발전 설비를 작동하기 위한 방법
US11448188B2 (en) Power converter control and operation
CN107630785B (zh) 一种多种工况下的风电机组保护控制系统
US20170130699A1 (en) System and method for stabilizing a wind farm during one or more contingency events
KR20180041235A (ko) 전력 공급 방법
KR20190091347A (ko) 풍력 발전 설비를 작동하기 위한 방법 및 장치
KR101543525B1 (ko) 풍력발전 열원화 시스템
TWI393320B (zh) System stabilization devices, methods, and wind power generation systems
KR20130024537A (ko) 터빈 발전기 과속도 제어 장치 및 방법