專利名稱：風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)被結(jié)合到風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)自身的控制和監(jiān)視系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
本質(zhì)上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)以下述方式產(chǎn)生電流風(fēng)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使得發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生電流。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙的主要部件包括-轉(zhuǎn)子由幾個(gè)收集風(fēng)的葉片組成，用螺桿固定到主軸上。
-主軸在轉(zhuǎn)子和倍增器之間。
-倍增器連接在轉(zhuǎn)子(在主軸的另一端)與發(fā)電機(jī)之間。
-發(fā)電機(jī)。
-偏航環(huán)系統(tǒng)允許發(fā)動(dòng)機(jī)艙旋轉(zhuǎn)以根據(jù)連接到控制系統(tǒng)的風(fēng)向標(biāo)的信號(hào)面對(duì)風(fēng)向。
-控制系統(tǒng)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大部分零件；因此，例如其控制偏航環(huán)系統(tǒng)。
風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)由一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(高達(dá)數(shù)百個(gè))及其它組件如變壓中心或變電站和一個(gè)或多個(gè)氣象塔形成。所有這些組件通常由安裝在位于風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)自身內(nèi)的主計(jì)算機(jī)中的農(nóng)場(chǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)(或遠(yuǎn)程控制)監(jiān)控，所述系統(tǒng)還經(jīng)本地通信網(wǎng)絡(luò)連到風(fēng)力發(fā)電機(jī)。安裝在該主計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序從所述組件收集運(yùn)行變化及其中出現(xiàn)的報(bào)警。
目前，風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)所產(chǎn)生的電力被完全輸送到配電網(wǎng)。因此，如果公用事業(yè)公司批準(zhǔn)最大供電X MW，所安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)量和額定功率將被調(diào)整到該限度。通常，基于該功率限度，研究現(xiàn)場(chǎng)及可能的機(jī)器位置以確定為獲得最大輸出而將安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最佳數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，以獲得分別根據(jù)權(quán)利要求1和5的所需表觀功率作為輸出。所述系統(tǒng)和方法的優(yōu)選實(shí)施例由從屬權(quán)利要求定義。
本發(fā)明的目的在于提供功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其允許通過(guò)增加所安裝的機(jī)器的數(shù)量而優(yōu)化農(nóng)場(chǎng)的輸出。在這種情況下，實(shí)施安裝的可能性、超出公用事業(yè)公司批準(zhǔn)的發(fā)電額定能力均可被考慮，因此，本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)確保在特定瞬間的輸出功率不會(huì)超出預(yù)設(shè)的限度。
傳統(tǒng)上，不尋求在風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)產(chǎn)生無(wú)功功率，因此cosPhi等于1，因而表觀功率等于有功功率。然而，在本說(shuō)明書的全篇上下文中均對(duì)表觀功率和有功功率進(jìn)行區(qū)分，因而，當(dāng)指在農(nóng)場(chǎng)獲得的最終功率即輸出功率時(shí)我們稱其為表觀功率。當(dāng)應(yīng)用于機(jī)器的調(diào)節(jié)設(shè)定值時(shí)，我們稱為有功功率，因?yàn)槠涫钦{(diào)節(jié)器基于其采取行動(dòng)的特別參數(shù)，即基于有功功率設(shè)定值。
本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的表觀功率的產(chǎn)生。
也就是說(shuō)，本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其或整個(gè)結(jié)合在風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的控制和監(jiān)視系統(tǒng)中或與該系統(tǒng)連接，能夠執(zhí)行下述功能-農(nóng)場(chǎng)功率限制(發(fā)送HOLD指令給機(jī)器以取消相對(duì)于已確定設(shè)定值的全部功率超出量。根據(jù)依照加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算的優(yōu)先級(jí)關(guān)閉機(jī)器)；及-農(nóng)場(chǎng)表觀功率調(diào)節(jié)(連續(xù)調(diào)節(jié)農(nóng)場(chǎng)的總輸出功率以最佳地接近預(yù)定設(shè)定值。通過(guò)改變機(jī)器的額定有功功率設(shè)定值而進(jìn)行調(diào)節(jié))。
本發(fā)明涉及風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)包括一批風(fēng)力發(fā)電機(jī)Ai、通信網(wǎng)絡(luò)RS、及監(jiān)視和控制系統(tǒng)ST。調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括-用于連到所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)的裝置；-用于從所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)ST接收與農(nóng)場(chǎng)一直輸送的表觀功率Pout有關(guān)的數(shù)據(jù)的裝置，其還接收與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)；-用于將所述輸出表觀功率Pout與農(nóng)場(chǎng)的預(yù)設(shè)表觀功率設(shè)定值Pcons進(jìn)行比較的裝置；-用于連續(xù)調(diào)節(jié)所述輸出表觀功率Pout使得該P(yáng)out始終接近預(yù)設(shè)功率設(shè)定值Pcons的裝置。
如此，通過(guò)具有農(nóng)場(chǎng)調(diào)節(jié)能力，農(nóng)場(chǎng)的額定功率，計(jì)算為構(gòu)成農(nóng)場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)Ai的額定功率的和，可大于公用事業(yè)公司批準(zhǔn)的最大功率值。
如所指出的，監(jiān)視和控制系統(tǒng)ST將從農(nóng)場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)收集的信息(其變化和狀態(tài))以及來(lái)自變電站的信息(輸出表觀功率Pout)提供給功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在此，變電站應(yīng)被結(jié)合在監(jiān)視和控制系統(tǒng)中以讀取農(nóng)場(chǎng)正輸送給電網(wǎng)的有功和無(wú)功功率并以其計(jì)算農(nóng)場(chǎng)的輸出表觀功率Pout。
農(nóng)場(chǎng)的預(yù)設(shè)功率設(shè)定值Pcons可被動(dòng)態(tài)更新，如由運(yùn)行辦公室更新。
該設(shè)定值Pcons是農(nóng)場(chǎng)必須趨向的總功率值。本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)越接近該調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons，則其越理想，即使當(dāng)面對(duì)請(qǐng)求新的設(shè)定值及現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)的可變性的請(qǐng)求而考慮系統(tǒng)的響應(yīng)遲鈍時(shí)也是如此。
優(yōu)選地，用于連續(xù)調(diào)節(jié)輸出表觀功率Pout的裝置包括-用于根據(jù)所述關(guān)于輸出表觀功率Pout的數(shù)據(jù)及所述關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)Ai的變化和狀態(tài)的數(shù)據(jù)計(jì)算農(nóng)場(chǎng)在每時(shí)每刻的調(diào)節(jié)能力的裝置；-用于根據(jù)所述關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)Ai的變化和狀態(tài)的數(shù)據(jù)選擇哪一或哪些風(fēng)力發(fā)電機(jī)Aiselec可被開動(dòng)的裝置；-用于將與下述有關(guān)的指令經(jīng)農(nóng)場(chǎng)的監(jiān)視和控制系統(tǒng)ST及通信網(wǎng)絡(luò)RS發(fā)送給所述所選擇的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)Aiselec的裝置-調(diào)節(jié)功率設(shè)定值或運(yùn)行點(diǎn)，和/或-關(guān)機(jī)及啟動(dòng)。
在發(fā)送一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)機(jī)指令的情況下(如為限制輸出功率)，前者以非隨機(jī)、受控制的方式應(yīng)用，即根據(jù)兩種類型的標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)評(píng)估受影響的機(jī)器的優(yōu)先級(jí)-固定標(biāo)準(zhǔn)。將被應(yīng)用的一些固定標(biāo)準(zhǔn)為機(jī)器類型(功率)、機(jī)器在農(nóng)場(chǎng)中的位置、人工操作員選擇。
-可變標(biāo)準(zhǔn)將被應(yīng)用的一些可變標(biāo)準(zhǔn)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)或機(jī)器產(chǎn)生的總功率、機(jī)器的報(bào)警數(shù)(根據(jù)報(bào)警類型)。
這些固定和可變標(biāo)準(zhǔn)中的每一個(gè)在調(diào)節(jié)系統(tǒng)的配置階段期間均被賦予權(quán)重，使得每一固定和可變標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重的應(yīng)用確定每一風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)機(jī)優(yōu)先順序，因而消除相對(duì)于已確定的設(shè)定值的全部功率超出量。
農(nóng)場(chǎng)的調(diào)節(jié)能力計(jì)算為每一風(fēng)力發(fā)電機(jī)或機(jī)器的調(diào)節(jié)能力的和。每一機(jī)器的調(diào)節(jié)能力根據(jù)機(jī)器的上一瞬時(shí)功率讀數(shù)及先前配置的最小調(diào)節(jié)限度進(jìn)行計(jì)算。機(jī)器可被調(diào)節(jié)到的功率設(shè)定值最小限度為，如典型額定功率的65％；即，如果機(jī)器具有850kW的典型額定功率，則額定功率最小設(shè)定值允許為其65％，即552kW。因此，機(jī)器在任何特定時(shí)間的調(diào)節(jié)能力為當(dāng)前有功功率和所涉及機(jī)器類型的額定功率的65％之間的差。即，850kW機(jī)器在時(shí)間t0產(chǎn)生700kW將具有調(diào)節(jié)能力700-522＝148kW。
換言之，本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)在農(nóng)場(chǎng)的總功率輸出Pout(或所產(chǎn)生的功率)超出或低于給定設(shè)定值Pcons時(shí)執(zhí)行最優(yōu)化功率調(diào)整。
優(yōu)選地，調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括安全控制，其使用-將農(nóng)場(chǎng)的所述輸出表觀功率Pout與預(yù)設(shè)安全功率設(shè)定值Pcons.seg進(jìn)行比較的裝置，從而如果所述Pout大于Pcons.seg，則系統(tǒng)向一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)發(fā)出緊急關(guān)機(jī)指令。
在本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，某些參數(shù)可根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的一系列需要考慮的事項(xiàng)進(jìn)行配置，例如，特定功率可被超出的最大時(shí)間，或用于變電站保護(hù)或用于施行處罰；農(nóng)場(chǎng)的監(jiān)視和控制系統(tǒng)采樣風(fēng)力發(fā)電機(jī)的時(shí)間；或農(nóng)場(chǎng)中的風(fēng)力分布。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)化或調(diào)整需要一些時(shí)間，直到其適于特定農(nóng)場(chǎng)條件為止。
功率限制也可被應(yīng)用于幾個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的范圍，由于共有集中變電站的限度，其總體上不會(huì)超出已確定的總輸出功率。
調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons根據(jù)某些環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)確定，例如-支線中機(jī)器的數(shù)量，假設(shè)在農(nóng)場(chǎng)中有一系列通信網(wǎng)絡(luò)，由于支線中機(jī)器越多，在瞬時(shí)運(yùn)行條件的偏差越大，因而相對(duì)于預(yù)定設(shè)定值的偏差越大。
-當(dāng)公用事業(yè)公司讀大于所限定的輸出功率時(shí)，萬(wàn)一有變電站中的硬件保護(hù)電路觸發(fā)的情況。
-根據(jù)整個(gè)農(nóng)場(chǎng)的風(fēng)力分布的場(chǎng)地特征，因?yàn)橛袝r(shí)某些機(jī)器較其它機(jī)器遭受更多的風(fēng)力意味著農(nóng)場(chǎng)調(diào)節(jié)能力的降低。
另一方面，以保護(hù)農(nóng)場(chǎng)免遭不希望的變電站觸發(fā)或因輸出高于公用事業(yè)公司允許的限度而施行處罰為目標(biāo)，確定安全設(shè)定值Pcons.seg。
當(dāng)在農(nóng)場(chǎng)功率調(diào)節(jié)階段檢測(cè)到總功率增加超出該安全限度時(shí)，這意味著系統(tǒng)響應(yīng)將不會(huì)足夠快以補(bǔ)償該輸出功率超出量。之后，調(diào)節(jié)器采取一系列意在立即解決該問(wèn)題的行動(dòng)，例如，向機(jī)器發(fā)送受控緊急關(guān)機(jī)指令。
本發(fā)明還涉及農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)方法，農(nóng)場(chǎng)包括一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)、通信網(wǎng)絡(luò)(RS)、及監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)，該方法包括-從所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)接收與農(nóng)場(chǎng)一直輸出的表觀功率Pout有關(guān)的數(shù)據(jù)及與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)；-將所述輸出表觀功率Pout與農(nóng)場(chǎng)的預(yù)定表觀功率預(yù)定值Pcons進(jìn)行比較；-連續(xù)調(diào)節(jié)所述輸出表觀功率Pout，使得該輸出表觀功率Pout始終接近預(yù)設(shè)功率設(shè)定值Pcons。
優(yōu)選地，輸出表觀功率Pout的連續(xù)調(diào)節(jié)包括-根據(jù)所述與輸出表觀功率Pout有關(guān)的數(shù)據(jù)和所述與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算農(nóng)場(chǎng)每時(shí)每刻的調(diào)節(jié)能力；
-根據(jù)所述與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)選擇哪一或哪些風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Aiselec)可被開動(dòng)；-經(jīng)農(nóng)場(chǎng)的監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)及通信網(wǎng)絡(luò)(RS)向所述一個(gè)或多個(gè)所選風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Aiselec)發(fā)送與下述有關(guān)的指令-功率設(shè)定值或運(yùn)行點(diǎn)調(diào)節(jié)；和/或-關(guān)機(jī)或啟動(dòng)。
當(dāng)輸出有功功率Pout的連續(xù)調(diào)節(jié)意味著發(fā)送與一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的關(guān)機(jī)有關(guān)的指令時(shí)，根據(jù)一組預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行所述選擇。
本發(fā)明方法還可包括安全控制，其中-所述輸出有功功率Pout與農(nóng)場(chǎng)的預(yù)設(shè)功率安全設(shè)定值Pcons.seg比較，使得如果所述Pout大于Pcons.seg，則向一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)發(fā)送關(guān)機(jī)指令。
本發(fā)明方法可根據(jù)運(yùn)行模式運(yùn)行，其中所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率設(shè)定值或運(yùn)行點(diǎn)的調(diào)節(jié)相對(duì)于另一或其它風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)機(jī)或啟動(dòng)被優(yōu)先化；在這種情況下，那些被選中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率被調(diào)節(jié)到最大，當(dāng)需要較大的限制時(shí)，關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明方法還可根據(jù)另一運(yùn)行模式運(yùn)行，其中所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)機(jī)或啟動(dòng)通道相對(duì)于另一或其它風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率預(yù)定值或運(yùn)行點(diǎn)的調(diào)節(jié)被優(yōu)先化。在這種情況下，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)關(guān)機(jī)或啟動(dòng)，按照精細(xì)調(diào)整，另一或其它風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率根據(jù)功率需要調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，本發(fā)明系統(tǒng)包括用于計(jì)算有功功率趨勢(shì)即預(yù)測(cè)功率在n秒的趨勢(shì)的裝置。
從而，本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)允許不基于在變電站的輸出、在特定時(shí)刻讀的功率糾正輸出表觀功率Pout，而是基于能夠獲得隨后幾秒的所述值的功率預(yù)測(cè)算法。
功率預(yù)測(cè)算法基于根據(jù)總農(nóng)場(chǎng)功率的歷史值而跟蹤總農(nóng)場(chǎng)功率的變化趨勢(shì)。
基于功率預(yù)測(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)的好處在環(huán)境條件要求足夠快啟動(dòng)調(diào)節(jié)器時(shí)可顯現(xiàn)出來(lái)。不得不考慮將被調(diào)節(jié)的系統(tǒng)即風(fēng)力發(fā)電機(jī)農(nóng)場(chǎng)是慢速反應(yīng)系統(tǒng)的事實(shí)。如本說(shuō)明書已提及的，調(diào)節(jié)器2發(fā)送的指令在幾秒之后開始發(fā)生作用。有時(shí)候，安裝不會(huì)慮及該反應(yīng)時(shí)間，藉此，為防止變電站觸發(fā)或類似情況，必須趕在系統(tǒng)行動(dòng)之前。
假設(shè)在幾秒前確定功率值有一定復(fù)雜性，則以這種方式進(jìn)行調(diào)節(jié)可能損失一些調(diào)節(jié)準(zhǔn)確性。然而，相對(duì)于導(dǎo)致可使整個(gè)農(nóng)場(chǎng)停電的變電站觸發(fā)或處罰應(yīng)用，其還是相當(dāng)值得考慮的。


下面將描述一系列幫助更好理解本發(fā)明的附圖，其結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行表示并被呈現(xiàn)為非限制性的例子。
圖1所示為風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的一般示意圖。
圖2所示為表示所讀的變電站總功率值的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的簡(jiǎn)單示意圖。為防止附圖過(guò)于復(fù)雜，在該農(nóng)場(chǎng)中，僅示出兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)A1和A2、變壓中心或變電站SB。農(nóng)場(chǎng)的不同組件由安裝在風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)自身的主計(jì)算機(jī)中的農(nóng)場(chǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)ST(或遠(yuǎn)程控制)監(jiān)控，并經(jīng)本地通信網(wǎng)絡(luò)RS如RS-232網(wǎng)絡(luò)連到風(fēng)力發(fā)電機(jī)。安裝在該主計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序收集農(nóng)場(chǎng)組件的運(yùn)行變化、其狀態(tài)及其中發(fā)生的報(bào)警。此外，農(nóng)場(chǎng)可具有經(jīng)以太網(wǎng)(未示出)的通信網(wǎng)絡(luò)RE。同樣，農(nóng)場(chǎng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)ST連到變電站主單元UCS，來(lái)自變電站SB的信息通過(guò)其進(jìn)行接收。
表示在變電站中讀得的總功率值的曲線如圖2中所示曲線1示出了從變電站讀得的輸出有功功率Pout，而曲線3和2分別示出了預(yù)測(cè)的在n秒的功率值(即隨后幾秒提供的功率值)和預(yù)測(cè)的調(diào)節(jié)功率；另一方面，線4示出了安全設(shè)定值Pcons.seg(為保護(hù)農(nóng)場(chǎng)免遭不合需要的變電站觸發(fā)或用于對(duì)高于公用事業(yè)公司允許的輸出施行處罰而建立該設(shè)定值)，線5示出了功率調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons。
應(yīng)用程序的配置應(yīng)用程序允許操作員對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行模式執(zhí)行某些配置操作，例如1、調(diào)整一組與下述有關(guān)的參數(shù)-啟動(dòng)/停用一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率調(diào)節(jié)功能。
-設(shè)立算法的設(shè)定值限制功能調(diào)節(jié)設(shè)定值(其可被動(dòng)態(tài)更新)和安全設(shè)定值(導(dǎo)致“瞬時(shí)”風(fēng)力發(fā)電機(jī)或機(jī)器關(guān)機(jī))；調(diào)節(jié)預(yù)測(cè)時(shí)間設(shè)定值和安全預(yù)測(cè)時(shí)間設(shè)定值(所預(yù)測(cè)的功率值導(dǎo)致“瞬時(shí)”機(jī)器關(guān)機(jī))。
-確定與應(yīng)用程序的日志文件有關(guān)的參數(shù)。
-確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍機(jī)器數(shù)、指示可被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最小額定功率的額定功率百分比(該值由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)確定)。
2、機(jī)器可被停用該功率調(diào)節(jié)功能，例如，導(dǎo)致問(wèn)題的機(jī)器或不希望因?yàn)槿魏卫碛啥魂P(guān)機(jī)或調(diào)節(jié)的機(jī)器。
3、可建立固定及可被標(biāo)準(zhǔn)的加權(quán)值，其使一些機(jī)器的關(guān)機(jī)指令的發(fā)送優(yōu)于其它機(jī)器。
4、還可根據(jù)農(nóng)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的布局配置農(nóng)場(chǎng)的支線。
5、應(yīng)用程序允許始終咨詢與算法應(yīng)用有關(guān)的機(jī)器的狀態(tài)，其表示關(guān)于每一風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的算法應(yīng)用的數(shù)據(jù)。
應(yīng)用程序的運(yùn)行一旦已執(zhí)行應(yīng)用程序的完全配置，開始運(yùn)行調(diào)節(jié)循環(huán)，其連續(xù)糾正在變電站的輸出測(cè)得的表觀功率Pout以將其調(diào)整到功率調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons，調(diào)節(jié)循環(huán)可被人工地或動(dòng)態(tài)地(如從另一工具)引入該應(yīng)用程序中。
以下述方式進(jìn)行調(diào)節(jié)-如果輸出功率Pout超出調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons，系統(tǒng)將提供應(yīng)用下述兩個(gè)準(zhǔn)則之一糾正“過(guò)功率”(根據(jù)功能配置)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)優(yōu)先在這種情況下，指定的那些機(jī)器的功率將被調(diào)節(jié)到最大，且當(dāng)需要更大的限制時(shí)，將開始關(guān)機(jī)。
使機(jī)器通道的掛起優(yōu)先在這種情況下，一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器將被關(guān)機(jī)，且作為精密調(diào)整，將調(diào)節(jié)其它機(jī)器的功率(根據(jù)配置)直到所產(chǎn)生的功率在限度之內(nèi)。
-如果輸出功率Pout低于調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons，根據(jù)功率需要，系統(tǒng)將啟動(dòng)其已經(jīng)掛起的一些機(jī)器，或?qū)⒏淖?增加)被調(diào)節(jié)機(jī)器的功率設(shè)定值。
功率設(shè)定值調(diào)節(jié)策略和機(jī)器的關(guān)機(jī)/啟動(dòng)策略同時(shí)運(yùn)行。然而，為更好地理解，對(duì)它們進(jìn)行分別描述。
功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的描述一方面，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)為變電站的輸出線路中測(cè)得的有功和無(wú)功功率的讀數(shù)，另一方面，其包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變化和狀態(tài)。
使用有功和無(wú)功輸出功率計(jì)算輸出表觀功率Pout并與農(nóng)場(chǎng)功率調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons比較。這些值的采樣時(shí)間在0.5-1.5秒的范圍內(nèi)。
使用機(jī)器的功率和狀態(tài)值計(jì)算農(nóng)場(chǎng)在任何特定時(shí)間具有的調(diào)節(jié)容量。還必須考慮農(nóng)場(chǎng)中的風(fēng)力分布可能不是同質(zhì)的，因而不是所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)都具有相同的調(diào)節(jié)容量；實(shí)際上，一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)根本沒(méi)有調(diào)節(jié)容量。
在農(nóng)場(chǎng)中是串行通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變化的采樣時(shí)間將取決于每支線的機(jī)器數(shù)，可考慮約0.6秒每機(jī)器乘以支線中的機(jī)器數(shù)。在以太網(wǎng)的情況下，所有均可以約1Hz進(jìn)行采樣。
調(diào)節(jié)包括改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有功功率設(shè)定值。一旦風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)容量被計(jì)算，算法確定新的設(shè)定值，其同時(shí)將被發(fā)送給所有機(jī)器。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)在新的額定功率設(shè)定值之前的反應(yīng)時(shí)間取決于將要增加或減少的功率；3或4秒可作為參考。
新的額定設(shè)定值將使總功率接近功率設(shè)定值，且循環(huán)隨著對(duì)農(nóng)場(chǎng)的輸出功率進(jìn)行新的采樣而關(guān)閉。
機(jī)器關(guān)機(jī)和啟動(dòng)算法的描述使機(jī)器關(guān)機(jī)優(yōu)先的方式通過(guò)配置工具使得幾乎沒(méi)有任何調(diào)節(jié)余量被留下而實(shí)現(xiàn)；例如-不啟動(dòng)或僅啟動(dòng)非常少的幾個(gè)機(jī)器用于調(diào)節(jié)；或-增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定功率設(shè)定值的限度百分比。
系統(tǒng)根據(jù)固定和可變標(biāo)準(zhǔn)的加權(quán)連續(xù)計(jì)算機(jī)器關(guān)機(jī)優(yōu)先性，所述標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于經(jīng)遠(yuǎn)程控制讀的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的值。
當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)確定必須關(guān)機(jī)一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器時(shí)，相應(yīng)的關(guān)機(jī)指令被發(fā)送給列表中的第一機(jī)器，并因而以指令和指令之間的秒級(jí)間隔連續(xù)發(fā)送。該秒級(jí)間隔可被配置。
有兩種類型的機(jī)器關(guān)機(jī)正常關(guān)機(jī)和安全關(guān)機(jī)。
1、正常關(guān)機(jī)當(dāng)所讀的功率高于功率調(diào)節(jié)設(shè)定值Pcons并低于安全設(shè)定值Pcons.seg時(shí)，發(fā)生正常關(guān)機(jī)，且該超出量不會(huì)用農(nóng)場(chǎng)在該瞬間具有的調(diào)節(jié)能力消除。
之后，系統(tǒng)從經(jīng)受調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)列表選擇具有最高優(yōu)先級(jí)的機(jī)器并向其發(fā)送HOLD指令。使機(jī)器處于掛起狀態(tài)所需的時(shí)間取決于在該瞬間產(chǎn)生的功率可考慮使機(jī)器處于掛起狀態(tài)需要約20秒。
2、安全關(guān)機(jī)當(dāng)所讀的功率高于安全設(shè)定值Pcons.seg時(shí)發(fā)生安全關(guān)機(jī)。
之后，系統(tǒng)從經(jīng)受調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)列表選擇具有最高優(yōu)先級(jí)的機(jī)器并向其發(fā)送EMERGENCY指令，其相對(duì)于受控緊急關(guān)機(jī)，并立即使機(jī)器與電網(wǎng)斷開連接，在35秒之后，應(yīng)用制動(dòng)。
當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)確定必須關(guān)機(jī)一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器時(shí)，相應(yīng)的運(yùn)行指令被發(fā)送給已關(guān)機(jī)最長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)器，因而以指令和指令之間的秒級(jí)間隔連續(xù)地進(jìn)行。該秒級(jí)間隔可在應(yīng)用程序中進(jìn)行配置。
系統(tǒng)將不會(huì)發(fā)送指令而啟動(dòng)系統(tǒng)自身尚未關(guān)機(jī)的任何機(jī)器。因此，不會(huì)對(duì)農(nóng)場(chǎng)的任何其它運(yùn)行有干擾。
最后，在想要基于功率預(yù)測(cè)執(zhí)行功率調(diào)節(jié)的情況下，啟動(dòng)其的方式是在系統(tǒng)的配置窗口中對(duì)要收集的參數(shù)賦予將來(lái)幾秒的值。
權(quán)利要求
1.風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)包括一批風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)、通信網(wǎng)絡(luò)(RS)、及監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括-用于連到所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)的裝置；-用于從所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)接收與農(nóng)場(chǎng)一直輸送的表觀功率Pout有關(guān)的數(shù)據(jù)的裝置，其還接收與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)；-用于將所述輸出表觀功率Pout與農(nóng)場(chǎng)的預(yù)設(shè)表觀功率設(shè)定值Pcons進(jìn)行比較的裝置；-用于連續(xù)調(diào)節(jié)所述輸出表觀功率Pout使得該P(yáng)out始終接近預(yù)設(shè)功率設(shè)定值Pcons的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于所述用于連續(xù)調(diào)節(jié)輸出表觀功率Pout的裝置包括-用于根據(jù)所述關(guān)于輸出表觀功率Pout的數(shù)據(jù)及所述關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)的數(shù)據(jù)計(jì)算農(nóng)場(chǎng)在每時(shí)每刻的調(diào)節(jié)能力的裝置；-用于根據(jù)所述關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)的數(shù)據(jù)選擇哪一或哪些風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Aiselec)可被開動(dòng)的裝置；-用于將與下述有關(guān)的指令經(jīng)農(nóng)場(chǎng)的監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)及通信網(wǎng)絡(luò)(RS)發(fā)送給所述所選擇的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Aiselec)的裝置-調(diào)節(jié)功率設(shè)定值或運(yùn)行點(diǎn)，和/或-關(guān)機(jī)及啟動(dòng)。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于還包括安全控制，其具有-將農(nóng)場(chǎng)的所述輸出表觀功率Pout與預(yù)設(shè)安全功率設(shè)定值Pcons.seg進(jìn)行比較的裝置，從而如果所述Pout大于Pcons.seg，則系統(tǒng)向一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)發(fā)出關(guān)機(jī)指令。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還包括用于計(jì)算有功功率趨勢(shì)的裝置。
5.風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)方法，風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)包括一組風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)、通信網(wǎng)絡(luò)(RS)、及監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)，該方法包括-從所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)接收與農(nóng)場(chǎng)每時(shí)每刻輸出的表觀功率Pout有關(guān)的數(shù)據(jù)及與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)；-將所述輸出表觀功率Pout與農(nóng)場(chǎng)的預(yù)定表觀功率預(yù)定值Pcons進(jìn)行比較；-連續(xù)調(diào)節(jié)所述輸出表觀功率Pout，使得該輸出表觀功率Pout在每時(shí)每刻均接近預(yù)設(shè)功率設(shè)定值Pcons。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于輸出表觀功率Pout的連續(xù)調(diào)節(jié)包括-根據(jù)所述與輸出表觀功率Pout有關(guān)的數(shù)據(jù)和所述與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算農(nóng)場(chǎng)每一刻的調(diào)節(jié)能力；-根據(jù)所述與風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的變化和狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)選擇哪一或哪些風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Aiselec)可被開動(dòng)；-經(jīng)農(nóng)場(chǎng)的監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)及通信網(wǎng)絡(luò)(RS)向所述一個(gè)或多個(gè)所選風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Aiselec)發(fā)送與下述有關(guān)的指令-調(diào)節(jié)功率設(shè)定值或運(yùn)行點(diǎn)；和/或-關(guān)機(jī)或啟動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于當(dāng)輸出有功功率Pout的連續(xù)調(diào)節(jié)意味著發(fā)送與一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)的關(guān)機(jī)有關(guān)的指令時(shí)，根據(jù)一組預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行所述選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一所述的方法，其特征在于該方法還包括安全控制，其中-所述輸出有功功率Pout與農(nóng)場(chǎng)的預(yù)設(shè)功率安全設(shè)定值Pcons.seg比較，使得如果所述Pout大于Pcons.seg則向一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)發(fā)送關(guān)機(jī)指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一所述的方法，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率設(shè)定值或運(yùn)行點(diǎn)的調(diào)節(jié)優(yōu)先于另一或其它風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)機(jī)或啟動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一所述的方法，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)機(jī)或啟動(dòng)優(yōu)先于另一或其它風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率預(yù)定值或運(yùn)行點(diǎn)的調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的有功功率調(diào)節(jié)方法和系統(tǒng)，風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)包括一批風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Ai)、通信網(wǎng)絡(luò)(RS)、及監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)，本發(fā)明系統(tǒng)包括用于連到所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)的裝置；用于從所述監(jiān)視和控制系統(tǒng)(ST)接收與農(nóng)場(chǎng)一直輸送的表觀功率P
文檔編號(hào)H02J3/38GK1997824SQ200580007107
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
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