控制發(fā)電廠的方法
【專利摘要】一種控制發(fā)電廠的方法。提供控制在連接點處被連接到電力網(wǎng)的發(fā)電廠的方法。發(fā)電廠包括連接到電力存儲設(shè)備的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備。該方法包括確定電力網(wǎng)的有功功率電網(wǎng)要求，為可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和電力存儲設(shè)備獲得操作參數(shù)，以電網(wǎng)要求和操作數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)確定在可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和電力存儲設(shè)備之間和/或從發(fā)電廠設(shè)備到電網(wǎng)傳輸?shù)挠泄β蕚鬏斄?，以有功功率傳輸量為基礎(chǔ)為發(fā)電廠的設(shè)備計算有功功率參考，并且以有功功率參考為基礎(chǔ)操作發(fā)電廠設(shè)備。此外，提供用于控制這種發(fā)電廠的工廠控制器和發(fā)電廠。
【專利說明】控制發(fā)電廠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 提供一種控制發(fā)電廠的方法，發(fā)電廠控制器和發(fā)電廠。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)操作者或者平衡管理機(jī)構(gòu)可以確定電力生產(chǎn)設(shè)備，例如化石電廠，水電廠或者風(fēng)電廠，可以在任何具體時間被允許生產(chǎn)的有功功率的基量，即由客戶需要的由電網(wǎng)供應(yīng)的電力的量，并且向饋電到電網(wǎng)中的任何發(fā)電廠發(fā)出適當(dāng)?shù)膮⒖肌ＨQ于不同的因數(shù)、例如環(huán)境狀態(tài)，建造和運營的電力生產(chǎn)單元的數(shù)目，發(fā)電廠使用的技術(shù)的種類等，這種發(fā)電廠通常由其在某種動態(tài)范圍內(nèi)控制有效或者有功功率的能力來表征。發(fā)電廠的有功功率響應(yīng)率和無功功率響應(yīng)率也取決于工廠類型。由發(fā)電廠需要的有功功率和無功功率的比例可以根據(jù)在電網(wǎng)上的負(fù)載和電網(wǎng)電壓變化。在必要時電力生產(chǎn)工廠可以增加或減少其功率輸出并且可以響應(yīng)瞬間的需求情況。在使用可更新能源例如風(fēng)能或者太陽能來生產(chǎn)或者產(chǎn)生電的電力生產(chǎn)工廠的情況下，可被輸出的功率量在一定程度上取決于環(huán)境狀況，例如在風(fēng)電廠的情況下風(fēng)的強(qiáng)度，或者在光電電廠的情況下一天的時間和云遮蓋的程度。
[0003]由電力生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的功率量被工廠操作者控制或管理，其確保從發(fā)電廠到電網(wǎng)中的電力饋送無論何時總是滿足電網(wǎng)要求?？筛掳l(fā)電廠的發(fā)電廠操作者，例如風(fēng)電場的“導(dǎo)向器”被有效地與由電網(wǎng)操作者管理的任何能量存儲設(shè)備分離或者隔離。在風(fēng)電場操作者和電網(wǎng)操作者之間的功能性分離表示電網(wǎng)操作者不具有關(guān)于風(fēng)電場的內(nèi)部過程的任何信息，同時風(fēng)電場僅能夠在其已被得知之后對電網(wǎng)需求作出反應(yīng)。這可以導(dǎo)致其中可更新發(fā)電廠難以達(dá)到電網(wǎng)規(guī)程而不“溢出”能量的情形。在其能夠提供比允許饋入電網(wǎng)更多功率的任何時候，發(fā)電廠“溢出”能量，即防止充分發(fā)揮其潛力來操作。例如，風(fēng)電廠可以響應(yīng)于在電網(wǎng)上的高頻情形被強(qiáng)制削減其生產(chǎn)。當(dāng)可更新工廠在降低額定值的(de-rated)電網(wǎng)功率參考處操作延長的時間段以便在電網(wǎng)頻率突然下降的情況下能夠提供快速頻率響應(yīng)時可能出現(xiàn)另一這樣的情形。目前，這些和相似的情況經(jīng)常導(dǎo)致可更新發(fā)電廠例如風(fēng)電廠不得不“溢出”，即浪費有價值的能量。
[0004]已建立的電力網(wǎng)絡(luò)的另一缺點是僅電網(wǎng)操作者可以利用電力存儲設(shè)備，其中在電網(wǎng)上的電力“剩余”可以被轉(zhuǎn)換成適于存儲和以后重新得到的形式，例如適于將能量輸送回到電網(wǎng)中的形式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此目的是提供操作發(fā)電廠的改進(jìn)的方法，所述發(fā)電廠包括可更新電力生產(chǎn)工廠和電力存儲工廠兩者。這個目的通過如在權(quán)利要求中要求的控制發(fā)電廠的方法，工廠控制器和發(fā)電廠來實現(xiàn)。
[0006]控制在連接點處連接到電力網(wǎng)并且包括連接到至少一個電力存儲設(shè)備的至少一個可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)電廠的方法，包括如下步驟:確定電力網(wǎng)的有功功率電網(wǎng)要求；為可更新電力生產(chǎn)設(shè)備并且為電力存儲設(shè)備獲得操作數(shù)據(jù)；以電網(wǎng)要求和操作數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)確定在發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和發(fā)電廠的電力存儲設(shè)備之間，和/或從發(fā)電廠的功率生產(chǎn)設(shè)備到電網(wǎng)傳輸?shù)挠泄β蕚鬏斄浚灰杂泄β蕚鬏斄繛榛A(chǔ)為發(fā)電廠的設(shè)備計算有功功率參考；并且以有功功率參考為基礎(chǔ)來操作發(fā)電廠設(shè)備。
[0007]電力存儲設(shè)備被連接到發(fā)電廠的電力生產(chǎn)設(shè)備，其被理解為表示由功率生產(chǎn)設(shè)備輸出的能量可以某種方式被傳輸?shù)诫娏Υ鎯υO(shè)備中的一個或多個的意思。能量傳輸可以發(fā)生在電力網(wǎng)上。然而，優(yōu)選地，發(fā)電廠的電力存儲設(shè)備可以直接地由電力生產(chǎn)設(shè)備饋電，有效地繞過電力網(wǎng)。
[0008]該方法的優(yōu)點是不但可更新電力生產(chǎn)設(shè)備而且電力存儲設(shè)備可被共同地控制以便每個設(shè)備對有功或者“有效”電網(wǎng)要求的貢獻(xiàn)的潛能可被充分地開發(fā)。該方法使得一個或多個可更新發(fā)電廠的操作者甚至在不利環(huán)境條件期間為可更新發(fā)電廠將穩(wěn)定的電力輸入提供到電網(wǎng)成為可能。如將在下面解釋的，存儲設(shè)備和功率生產(chǎn)設(shè)備的組合的控制允許發(fā)電廠提供(除了其作為電力供應(yīng)者的功能)許多重要的輔助服務(wù)，例如短期電力系統(tǒng)穩(wěn)定功能，短時間頻率響應(yīng)或慣性響應(yīng)，在略微更長時間尺度上的功率振蕩平滑功能，和在日間或周間時間尺度中的峰值要求功能，或在非常長的時間尺度上的季節(jié)性負(fù)載匹配。
[0009]利用該方法，不再與電力生產(chǎn)設(shè)備隔離地實施電力存儲設(shè)備的管理，以便這些設(shè)備現(xiàn)在可以被操作以通過當(dāng)前適用的電網(wǎng)要求來補償置于電力生產(chǎn)設(shè)備上的限制，從而允許其能力的最佳利用。除了滿足任何能量需求以外，該方法還允許發(fā)電廠提供輔助服務(wù)而同時減少能量溢出。
[0010]用于控制在連接點處連接到電力網(wǎng)并且包括連接到至少一個電力存儲設(shè)備的至少一個可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)電廠的工廠控制器，包括用于確定電力網(wǎng)的有功功率電網(wǎng)要求的輸入裝置；用于獲得可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和電力存儲設(shè)備的操作數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集裝置；用于以電網(wǎng)要求和操作數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來確定在發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和發(fā)電廠的電力存儲設(shè)備之間，和/或從發(fā)電廠的電力生產(chǎn)設(shè)備到電網(wǎng)傳輸?shù)挠泄β蕚鬏斄康膫鬏斄看_定模塊；用于以有功功率傳輸量為基礎(chǔ)為發(fā)電廠設(shè)備計算有功功率參考的參考計算模塊；和用于將參考分配到發(fā)電廠設(shè)備使得電力設(shè)備操作以在連接點處滿足電網(wǎng)要求的分配單元。
[0011]因為工廠控制器基本上是在公用電網(wǎng)和發(fā)電廠的電力設(shè)備之間，發(fā)電廠可以被看作將電力饋入電網(wǎng)的單一實體。工廠控制器的優(yōu)點是電力存儲設(shè)備的控制和電力生產(chǎn)設(shè)備的控制可以以如此方式組合以致這些設(shè)備中的每個可以根據(jù)其能力在電網(wǎng)連接點或者“共同連接點”(通常被縮寫為PCC)處對有功功率做出貢獻(xiàn)。這也允許電力存儲設(shè)備和電力生產(chǎn)設(shè)備總是使用到其最佳能力，并且使得可更新發(fā)電廠的操作者即使在不利于可更新發(fā)電廠的環(huán)境條件期間將穩(wěn)定電力輸入提供到電網(wǎng)成為可能。與其中存儲和生產(chǎn)設(shè)備必須被獨立地操作和控制的已知系統(tǒng)相比，存儲和電力生產(chǎn)設(shè)備的組合的控制允許具有較少能量溢出的更準(zhǔn)確的斜坡控制(ramping regulation)。因此工廠控制器可以利用存儲技術(shù)的各種組合的不同能力來為電力生產(chǎn)設(shè)備和電力存儲設(shè)備計算最佳有功功率參考以便發(fā)電廠是順從電網(wǎng)的，而同時能夠提供服務(wù)，例如輔助服務(wù)的有利組合，并且同時確保最小的能量溢出。
[0012]發(fā)電廠包括連接到至少一個電力存儲設(shè)備的至少一個可更新的電力生產(chǎn)設(shè)備，并且發(fā)電廠被實現(xiàn)用于在連接點處到電力網(wǎng)的連接并包括用于使用該方法控制發(fā)電廠的工廠控制器。
[0013]發(fā)電廠的優(yōu)點是其可控制任何數(shù)目的電力生產(chǎn)設(shè)備和任何數(shù)目的電力存儲設(shè)備，同時這些電力設(shè)備可具有任何合適的類型或性質(zhì)。電力生產(chǎn)設(shè)備的不同的或變化的生產(chǎn)能力可以在任何一個實例與電力存儲設(shè)備的不同的或變化的存儲能力最佳地組合，同時在發(fā)電廠到電網(wǎng)的連接點處總是滿足電網(wǎng)有功或者“有效”功率要求。
[0014]特別有利的實施例和特征由從屬權(quán)利要求給出，如在下面的描述中揭示的。不同權(quán)利要求種類的特征可以被適當(dāng)?shù)亟M合以給出本文未描述的更多實施例。
[0015]互連電力生產(chǎn)設(shè)備和電力存儲設(shè)備的布置被理解為共同構(gòu)成“發(fā)電廠”。如上面表明的，對于在地理上分開的電力設(shè)備，在發(fā)電廠的電力生產(chǎn)設(shè)備和電力存儲設(shè)備之間的能量傳輸可發(fā)生在電網(wǎng)上，使得發(fā)電廠可被看作“分布式工廠”或“虛擬”工廠。即使設(shè)備在地理上互相遠(yuǎn)離，它們可以被工廠控制器共同地控制。因此，在下面但在不以任何方式限制本發(fā)明的情況下，術(shù)語“發(fā)電廠”，“虛擬電廠”，“集體電廠”，“組合電廠”和“聚集電廠”可以具有相同的意思并且可以被互換地使用。發(fā)電廠可以被電網(wǎng)看作單一實體。發(fā)電廠的設(shè)備到電網(wǎng)的連接點可以被共同地看作單一連接點，其也可以被稱作“虛擬的”，“組合的”或“聚集的”連接點。在優(yōu)選的實施例中，電力生產(chǎn)和存儲設(shè)備可以在地理上互相相對地靠近并且優(yōu)選地在一個共同連接點處饋入電網(wǎng)。
[0016]電力生產(chǎn)設(shè)備通常被用來產(chǎn)生電力，所述電力被饋送到用于消耗的電力網(wǎng)中。在這樣的背景下，其中一些產(chǎn)生的電力可按要求被傳輸?shù)诫娏Υ鎯υO(shè)備。因此，在下面，但在不以任何方式限制本發(fā)明的情況下，術(shù)語“電力設(shè)備”可以指代電力生產(chǎn)設(shè)備或者電力存儲設(shè)備。
[0017]“設(shè)備”可以包括單一單元或者其可以包括多個單元。例如，電力生產(chǎn)設(shè)備諸如風(fēng)電場可以包括任何數(shù)目的電力產(chǎn)生單元，在這種情況下是風(fēng)力渦輪機(jī)。在下面，再次在不以任何方式限制本發(fā)明的情況下，術(shù)語“電力產(chǎn)生單元”和“渦輪機(jī)”可被互換地使用。同樣地，電力存儲設(shè)備可以包括多個存儲單元，例如包括由共同的控制器控制的電池或蓄電池堆的電池存儲裝置。發(fā)電場的每個設(shè)備可以具有其自身的本地控制器。
[0018]發(fā)電廠控制器可以通過為該電力設(shè)備的控制器，例如為在風(fēng)電場情況下的“場導(dǎo)向器”產(chǎn)生參考來直接地管理電力設(shè)備。在這種情況下，發(fā)電廠控制器優(yōu)選地與場導(dǎo)向器通信，其又將該參考分配到風(fēng)電場的各個單元。
[0019]在發(fā)電廠中，可更新電力生產(chǎn)設(shè)備可以包括包含風(fēng)電廠；潮汐電廠；太陽能電廠的電力生產(chǎn)設(shè)備的組中的任何一個，或者任何其它類型的能夠生成可饋入電力網(wǎng)的和/或被轉(zhuǎn)換用于在發(fā)電廠的電力存儲裝置中存儲的能量的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備。當(dāng)然，發(fā)電廠也可以另外包括傳統(tǒng)的(即非“可更新的”)電力生產(chǎn)設(shè)備。
[0020]類似地，在發(fā)電廠中，電力存儲設(shè)備可以包括包含熱存儲設(shè)備；電池存儲設(shè)備；調(diào)速輪存儲設(shè)備；壓縮空氣存儲設(shè)備的可逆電力存儲設(shè)備的組中的任何一個，或者任何其它類型的能夠轉(zhuǎn)換電能并且將其以稍后可再次以電能來重新得到的形式存儲的電力存儲設(shè)備。優(yōu)選地，電力存儲設(shè)備是當(dāng)需要時可以提供有功功率的可逆電力存儲設(shè)備，例如可使用電流被充電的電池，并且當(dāng)被放電時其輸出電流。另一實例可以是水電設(shè)備，對于該設(shè)備，電能被用來將水泵送到貯水池中，并且當(dāng)存儲的水被用來驅(qū)動渦輪機(jī)時其再次輸出電。當(dāng)然，發(fā)電廠也可以另外包括以不同形式輸出能量的一個或多個非可逆電力存儲設(shè)備，例如合成天然氣設(shè)備，對于合成天然氣設(shè)備，電能被用來合成氣體。氣體可在不經(jīng)歷任何進(jìn)一步轉(zhuǎn)換的情況下直接由消費者供應(yīng)。當(dāng)可逆存儲設(shè)備滿負(fù)荷的任何時候，這種非可逆存儲設(shè)備可被用來吸收多余能量。
[0021]除了僅將電力提供到電網(wǎng)之外，在一些電力市場中提供輔助服務(wù)的能力變得更有意義?？刂瓢l(fā)電廠的該方法允許其提供寬范圍的這種服務(wù)。例如，慣性響應(yīng)可以作為服務(wù)被提供到電網(wǎng)操作者。從發(fā)電廠的角度來看，這可以例如涉及減少由風(fēng)電廠供應(yīng)到該電網(wǎng)的電力輸出，同時任何多余的電力被“留置”在存儲設(shè)備中并且不溢出。類似地，可以通過從存儲設(shè)備重新得到一部分需要的電力來提供慣性響應(yīng)，并且使用來自生產(chǎn)設(shè)備的電力來彌補其余部分。因此保護(hù)這些電力生產(chǎn)設(shè)備的電力產(chǎn)生單元而不必提供要求的電力“峰值”。這樣，渦輪機(jī)到超過額定功率值的峰值負(fù)載的暴露被減少。該方法利用可更新發(fā)電廠例如基于渦輪機(jī)的風(fēng)電場可以在非常短的時間內(nèi)提供慣性響應(yīng)的事實(慣性響應(yīng)的實例可以是對于10秒的持續(xù)時間，在I秒內(nèi)輸送5%的電力)，并且將其與利用存儲的電力來增加渦輪機(jī)功率輸出的可能性相組合，以便發(fā)電廠可以滿足峰值要求同時確保渦輪機(jī)受到較少的磨損。
[0022]此外，通過在單一發(fā)電廠中共同地控制電力存儲和電力生產(chǎn)設(shè)備，在不必溢出功率的情況下，可極大地延長在其內(nèi)可將運轉(zhuǎn)備用提供作為輔助服務(wù)的時間的長度。運轉(zhuǎn)備用是在可用功率(即發(fā)電廠可以提供的最大值)和實際功率(即發(fā)電廠實際提供的功率)之間的差。運轉(zhuǎn)備用(spinning reserve)是一些公用事業(yè)喜歡有的輔助服務(wù),因為它給予它們一接到通知就上調(diào)(regulate up)的能力。例如，氣體潤輪機(jī)可被操作為在75%的額定處運轉(zhuǎn)，以便一接到通知其可斜升到100%。這種服務(wù)可以向電網(wǎng)操作者出售?？筛掳l(fā)電廠例如風(fēng)電廠可能會更高效地提供這種服務(wù)。
[0023]而且，發(fā)電廠的設(shè)備的共同的控制允許電力生產(chǎn)單元例如渦輪機(jī)在更長時間段上斜降，而同時逐漸地增加存儲的水平，以便在工廠級的到電網(wǎng)中的電力輸出表現(xiàn)為快速斜坡。在渦輪機(jī)級的實際的“平緩的斜坡”可有利地延長渦輪機(jī)的壽命，因為其意味著渦輪機(jī)受到較少的磨損。類似地，在存儲設(shè)備處功率輸入的逐漸增加也與在存儲設(shè)備的部件上較少的磨損相關(guān)聯(lián)。
[0024]優(yōu)選地，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電廠的設(shè)備通過合適的通信網(wǎng)絡(luò)被連接到工廠控制器。這種連接允許空間分離的設(shè)備的控制器交換數(shù)據(jù)，例如存儲設(shè)備的存儲能力，該數(shù)據(jù)可用在為電力設(shè)備確定參考或者調(diào)整點的過程中，如在下面將被解釋的。
[0025]工廠控制器的參考計算單元優(yōu)選地產(chǎn)生適應(yīng)電力設(shè)備的能力的參考。因此，在具體地優(yōu)選的實施例中，得到發(fā)電廠設(shè)備的操作數(shù)據(jù)的步驟包括得到表明或者量化由可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的功率輸出的最新的或者瞬時的數(shù)據(jù)，以及表明或者量化電力存儲設(shè)備的存儲能力的最新的或者瞬時的數(shù)據(jù)。例如，風(fēng)電場的電力生產(chǎn)設(shè)備可以報告瞬時可用有功功率輸出，瞬時有功功率輸出，可用慣性響應(yīng)幅度和持續(xù)時間，要求響應(yīng)能力，上斜坡能力，下斜坡能力，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器能力等中的任何一個或者全部。當(dāng)其根據(jù)其最近接收到的并且仍適用的參考操作時，這些值可以反映風(fēng)電場的性能。類似的信息可以從發(fā)電廠的能量存儲單元得到，其可以報告瞬時可用有功功率輸出，瞬時有功功率輸出，有功功率輸出，有功功率輸入，短期輸入/輸出波動，上斜坡能力，下斜坡能力，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器能力等中的任何一個或者全部。[0026]為了最佳地或者最高效地使用這個數(shù)據(jù)，參考計算模塊也優(yōu)選地在發(fā)電廠的到電網(wǎng)的連接點處確定合計的瞬間情形。因此，在更多優(yōu)選實施例中，得到發(fā)電廠設(shè)備的操作數(shù)據(jù)的步驟包括在發(fā)電廠到電力網(wǎng)的連接點處測量凈功率。已知凈的或者合計的變量的值，并且已知每個電力設(shè)備的單個貢獻(xiàn)和潛能，參考計算單元可以為每個電力設(shè)備計算單個參考以得到所需的合計值，同時利用每個電力設(shè)備的潛能和盡可能少的能量溢出。通過當(dāng)這種能量可用時利用在存儲設(shè)備中存儲的能量，并且通過當(dāng)電網(wǎng)變化或者斜坡限制要求減少的功率輸送時存儲短期電力剩余，使得組合的工廠更高效。
[0027]可更新發(fā)電廠例如風(fēng)電場的電力輸出可以受到顯著的波動，使得風(fēng)電場有時可以生產(chǎn)比由電網(wǎng)實際需要的更多的電力。然而，電力存儲設(shè)備通常將具有最大容量，即存儲能量的有限的或受限的容量。因此，在優(yōu)選實施例中，當(dāng)在電力存儲設(shè)備中存儲的電力達(dá)到或超過上閾值時，計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將其存儲的電力的量傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。這樣，總是可以為其中設(shè)備例如風(fēng)電場可以輸送比其可饋入電網(wǎng)更多電力的情形保留一定量的“自由空間”。電力存儲設(shè)備可在適當(dāng)?shù)臅r間被完全地或者部分地耗盡，例如在當(dāng)風(fēng)電場不能輸送大量電力到電網(wǎng)時的低風(fēng)狀態(tài)、或者陰天狀態(tài)期間，或者在當(dāng)太陽能電廠不能輸送大量或者任何電力到電網(wǎng)時的夜晚期間。
[0028]電網(wǎng)控制器可以發(fā)出命令或者請求到發(fā)電廠以增加其輸出，即將其輸出斜坡上升。通常，應(yīng)該在特定持續(xù)時間上并且以特定速率增加輸出。使用該方法，傳輸量確定模塊確定可以通過發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備將多少有功功率直接輸送到電網(wǎng)，并且多少有功功率需要從一個或多個電力存儲設(shè)備中被傳輸，以便“補償”發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的任何缺欠。合適的有功功率參考由參考計算模塊來計算或者求解并且被分配到發(fā)電廠設(shè)備。因此，該方法使得包括可更新電力設(shè)備的發(fā)電廠將其功率輸出以由電網(wǎng)控制器指定的速率斜坡上升成為可能，并且從可更新工廠的能量溢出被減少。
[0029]類似地，電網(wǎng)控制器可以發(fā)出命令請求到發(fā)電廠以減少其輸出，即將其輸出斜坡下降。在斜坡下降階段期間，到電網(wǎng)的功率輸出應(yīng)該在特定持續(xù)期間上以穩(wěn)定速率減少。在用于可更新發(fā)電廠的現(xiàn)有技術(shù)控制方法中，電力生產(chǎn)單元可能不得不被控制以在這種斜坡下降階段期間和在這種斜坡下降階段之后生產(chǎn)比其能夠生產(chǎn)的更少的電力，使得電力被有效地浪費或者溢出(首先通過不生產(chǎn)它)。因此，在更多優(yōu)選實施例中，當(dāng)斜坡下降時，計算有功功率參考以將電力量從可更新發(fā)電廠傳輸?shù)酱鎯υO(shè)備，以便遵守斜坡下降限制。這樣，超過瞬間斜坡下降值的任何多余或者剩余電力可以被有效地“留置”在存儲設(shè)備中，以便可更新發(fā)電廠僅繼續(xù)生產(chǎn)有功功率，即使到電網(wǎng)的輸出被斜坡下降。當(dāng)在斜坡下降階段期間時間進(jìn)行時，被傳輸?shù)酱鎯υO(shè)備的電力的量可以穩(wěn)定增力口。優(yōu)選地，短期快速響應(yīng)存儲設(shè)備例如電池存儲單元被首先“填充”，并且此后任何多余的電力可被用來將其它設(shè)備例如合成天然氣設(shè)備驅(qū)動或者充電。
[0030]取決于各種因素例如一天的時間等，電網(wǎng)要求可以一接到相對短的通知就變化。然而，可更新電力生產(chǎn)設(shè)備可能不總是能夠一經(jīng)請求就僅增加其輸出。例如，在低風(fēng)狀態(tài)期間，風(fēng)電場可能不能增加其電力輸出。類似地，在陰天或者多云狀態(tài)期間，光電電場可能不能響應(yīng)于電網(wǎng)要求的增加。因此，在更多優(yōu)選的實施例中，當(dāng)電網(wǎng)有功功率要求被增加時，計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將其存儲的電力的量傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。這樣，在可逆電力存儲設(shè)備中存儲的任何可用電力可被“開發(fā)”以補償電力缺欠。類似地，當(dāng)電網(wǎng)頻率低于電網(wǎng)頻率需求時，當(dāng)可更新電力生產(chǎn)設(shè)備不能輸送更多電力時，或者當(dāng)存儲設(shè)備可以輸送有功功率以減少機(jī)械負(fù)載或在電力生產(chǎn)設(shè)備上的磨損時，優(yōu)選地計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將其存儲的電力的量傳輸?shù)诫娋W(wǎng)。
[0031]為了能夠在發(fā)電廠的到電網(wǎng)的連接點處提供這種對電力缺欠的響應(yīng)，該方法優(yōu)選相應(yīng)地管理設(shè)備。因此，在更多優(yōu)選實施例中，當(dāng)在電力存儲設(shè)備中存儲的電力水平小于下閾值時，計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將有功功率從發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備傳輸?shù)诫娏Υ鎯υO(shè)備。例如，在電力生產(chǎn)設(shè)備能夠生產(chǎn)比需要饋入電網(wǎng)的更多電力的任何時候，其中一些或者所有這種多余電力可被用來確保最小水平的電力被存儲在每個電力存儲設(shè)備中。也可以計算有功功率參考使得相比于到電網(wǎng)的功率輸出，最小電力水平的存儲被給予優(yōu)先，以便能夠擴(kuò)展對電網(wǎng)供應(yīng)者提供輔助服務(wù)。在優(yōu)選實施例中，發(fā)電廠可以被簽約以提供有功功率和固定水平的運轉(zhuǎn)備用，例如25MW (即25MW的斜坡上升能力)。對于包括風(fēng)電場和電池存儲水平低的蓄電池的發(fā)電廠，該斜坡上升能力僅可以通過例如將風(fēng)電廠參考降低額定值25MW來實現(xiàn)。當(dāng)在電池被充電的同時存儲水平被逐漸增加時，風(fēng)電廠功率參考被降低額定值的量可以逐漸地被減少，從而確保存儲和生產(chǎn)裝置的組合的能力保持基本上恒定在25MW。因此，在這種情形下，電力生產(chǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)備用優(yōu)選地以存儲的電力水平為基礎(chǔ)被減少。
[0032]如上面表明的，傳輸系統(tǒng)可能在其響應(yīng)環(huán)境條件變化的能力方面受限制或約束。例如，風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸出可以以比傳輸系統(tǒng)能吸收的更快的速率增加。對于利用“緊的”功率斜坡率限制來操作的常規(guī)操作的可更新電廠，這可能是問題。因此，在更多優(yōu)選實施例中，存儲設(shè)備的有功功率參考被動態(tài)地調(diào)整。例如，存儲設(shè)備的充電或放電水平可以基于風(fēng)力條件的變化動態(tài)地調(diào)整，從而從陣風(fēng)中存儲能量而不是溢出在其中包含的能量。與常規(guī)操作的發(fā)電廠例如被建立以達(dá)到相同斜坡率目標(biāo)的風(fēng)電廠相比，通過以這種方式組合對存儲設(shè)備和電力生產(chǎn)設(shè)備的控制，風(fēng)電廠可以以最小的風(fēng)力溢出實現(xiàn)定義明確的斜坡。因此，發(fā)電廠可以在整個電網(wǎng)穩(wěn)定性方面提供有利的改進(jìn)。
[0033]由傳統(tǒng)電力生產(chǎn)設(shè)備如煤或核電廠支配的電網(wǎng)可以經(jīng)歷電力系統(tǒng)振蕩。具有大的電力電子轉(zhuǎn)換器的可更新發(fā)電廠可以通過輸送根據(jù)對應(yīng)幅度波動的電力來輸出有助于取消掉或者平滑這種振蕩的電力，但具有來自電網(wǎng)的自然振蕩的相位偏移。因此，在更多優(yōu)選實施例中，電力量可以被傳輸?shù)桨l(fā)電廠的一個或多個電力設(shè)備，或者從發(fā)電廠的一個或多個電力設(shè)備傳輸以有意地弓丨起發(fā)電廠的輸出的受控振蕩。
[0034]類似地，在更多優(yōu)選實施例中，電力量可被傳輸?shù)桨l(fā)電廠的一個或多個電力存儲設(shè)備或從發(fā)電廠的一個或多個電力存儲設(shè)備傳輸以補償發(fā)電廠的一個或多個可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的輸出的振蕩。在可更新發(fā)電廠的輸出中的任何“峰”或“槽”可因而通過來自一個或多個合適的短期快速響應(yīng)電力存儲裝置留置或者重新得到的電力來被平滑。
[0035]這樣，根據(jù)需要，可開發(fā)在電力存儲設(shè)備中存儲的電力的任何備用以補償不均勻的電力系統(tǒng)輸出，并且可以利用任何存儲能力以“留置”甚至小的多余電力量。通過以這種方式組合對存儲和電力生產(chǎn)設(shè)備的控制，發(fā)電廠可以在不從風(fēng)力渦輪機(jī)溢出電力的情況下，提供電網(wǎng)穩(wěn)定作為輔助服務(wù)。
[0036]在另一優(yōu)選實施例中，可以通過臨時增加從一個或多個存儲設(shè)備的電力輸送來提供快速動作頻率過低響應(yīng)或者慣性響應(yīng)，從而通過允許短期裝備過載來增加實際生產(chǎn)的電力的水平。這去除了對在與能量溢出相關(guān)聯(lián)的預(yù)減少功率水平下操作發(fā)電廠的需要。例如，如果存在少的風(fēng)或者沒風(fēng)，慣性響應(yīng)可以被提供為存儲電力與短期風(fēng)力渦輪機(jī)需求減少組合的組合。這樣，對電網(wǎng)要求的組合的或共同的響應(yīng)被優(yōu)化以對于給定的條件達(dá)到期望的或者需要的慣性響應(yīng)水平，而不是以隔離的方式控制風(fēng)力渦輪機(jī)，其是對于傳統(tǒng)發(fā)電廠的情況。在該方法中，每個設(shè)備對共同慣性響應(yīng)的單獨貢獻(xiàn)的大小可以在存儲設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備之間被動態(tài)地平衡，以便與慣性響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的能量溢出和機(jī)械應(yīng)力可以被非常有利地最小化。
[0037]因為可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的潛能可以取決于許多因素，參考計算單元優(yōu)選地考慮可提供關(guān)于這種可更新電力設(shè)備的潛能的信息的任何變量，參數(shù)或者約束。例如，可以以非完備的預(yù)報變量(例如天氣預(yù)報，生產(chǎn)預(yù)報，電力價格預(yù)報等)的組中的一個或多個為基礎(chǔ)來為不久的將來估計風(fēng)電場生產(chǎn)有功功率和/或提供輔助服務(wù)的能力。類似地，可以使用一個或多個變量例如存儲周期成本和關(guān)于其存儲周期歷史的知識來估計可逆電力存儲設(shè)備的能力。通過利用這種風(fēng)力或能量預(yù)報，工廠控制器可以充分利用設(shè)備的潛能以在日，周或者甚至月的尺度上實現(xiàn)電力輸送轉(zhuǎn)變。
[0038]通常，電力生產(chǎn)設(shè)備被實現(xiàn)和控制以在輸出處的負(fù)載上突然增加或減小的情況下避免瞬變現(xiàn)象。發(fā)電廠被設(shè)計為用預(yù)定義的頻率下垂來響應(yīng)頻率變化。因此，在更多優(yōu)選實施例中，根據(jù)在共同連接點處電力設(shè)備的組合的下垂和/或根據(jù)電力設(shè)備的局部下垂來實施控制電力設(shè)備的步驟。這樣，當(dāng)其響應(yīng)頻率事件時，電力設(shè)備可以共同地對具有最小能量溢出和/或在生產(chǎn)設(shè)備上減小的機(jī)械負(fù)載的期望的頻率下垂曲線操作。
[0039]以電網(wǎng)要求和操作數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來為發(fā)電廠設(shè)備計算有功功率參考的步驟相當(dāng)于為發(fā)電廠設(shè)備的操作確定“設(shè)備貢獻(xiàn)計劃”，即由每個設(shè)備在滿足電網(wǎng)要求，存儲多余電力，響應(yīng)臨界狀態(tài)等方面作出的一組單獨的貢獻(xiàn)。這種設(shè)備貢獻(xiàn)計劃考慮到必須滿足的電網(wǎng)要求以及發(fā)電廠的設(shè)備中的每個的潛能或者能力。
[0040]根據(jù)結(jié)合附圖考慮的下面詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其它目的和特征將變得顯而易見。然而，應(yīng)該理解，設(shè)計各圖只是為了說明的目的并且不作為對本發(fā)明限制的定義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1示出根據(jù)實施例的發(fā)電廠控制器和發(fā)電廠。
[0042]圖2示出用于該方法的流程圖。
[0043]圖3示出連接到電力網(wǎng)的電力設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)布置。
[0044]圖4示出用于在根據(jù)實施例的發(fā)電廠中使用的電力存儲設(shè)備的符號表示。
[0045]圖5示出在使用根據(jù)實施例的方法操作發(fā)電廠期間出現(xiàn)的一些功率傳輸情形的圖。
[0046]在各圖中，相似數(shù)字從頭到尾指的是相似的物體。在各圖中的物體不必要按比例繪制。
【具體實施方式】
[0047]圖1示出在根據(jù)實施例的發(fā)電廠I中的發(fā)電廠控制器100的功能框圖。發(fā)電廠控制器100可以控制多個電力設(shè)備101，102，103，104。這里，電力設(shè)備包括具有多個風(fēng)力渦輪機(jī)WT的第一風(fēng)電場101，第二可更新電力生產(chǎn)設(shè)備102，電力存儲設(shè)備103例如電池或者水電站，和另一電力存儲設(shè)備104。當(dāng)然，發(fā)電廠I可以包括任何數(shù)目的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和任何數(shù)目的電力存儲設(shè)備，電力生產(chǎn)和電力存儲設(shè)備的任何組合，并且不被限制到此處提到的類型。在這個實施例中，電力生產(chǎn)設(shè)備101，102和電力存儲設(shè)備103，104被互連，即由箭頭表明的，電力可以獨立于電網(wǎng)3在這些設(shè)備之間傳輸。當(dāng)然，盡管此處未示出，電力存儲設(shè)備103，104也可以使用來自電網(wǎng)3的電力被充電。電力生產(chǎn)設(shè)備101，102被示出為在連接點30處饋入電網(wǎng)3，此處僅示意地表明。
[0048]工廠控制器100被提供有各種類型的信息:電網(wǎng)有功功率要求Pref由電網(wǎng)或者工廠操作者4提供。這是工廠I的期望的有功功率輸出，即在到電網(wǎng)3的連接點30處測量的有功功率。也提供在連接點30處的瞬時測量值Pmeas。在控制單元10中計算在期望的值和實際值之間的差Pdiff。
[0049]數(shù)據(jù)收集單元13從設(shè)備101，102，103，104中的每個收集相關(guān)的瞬時性能數(shù)據(jù)130，例如存儲設(shè)備103，104的存儲能力，在存儲設(shè)備103，104中存儲的可用電力，風(fēng)電場101的每個電力生產(chǎn)單元WT的瞬時功率輸出，操作的電力生產(chǎn)單元WT的數(shù)目等。
[0050]計算模塊11接收瞬間性能數(shù)據(jù)130，差值Pdiff，并且也可以接收任何其它相關(guān)參數(shù)15，例如存儲壽命和成本，生產(chǎn)成本，天氣預(yù)報等。性能數(shù)據(jù)130可以包括量化可用電力生產(chǎn)，實際電力生產(chǎn)，可用的存儲電力輸入輸出，充電水平，斜坡能力，可用的頻率過低響應(yīng)，慣性響應(yīng)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器能力，斜坡能力上升/下降等的值。
[0051]利用該信息，計算模塊11計算可在發(fā)電廠的設(shè)備之間傳輸?shù)挠泄β实牧浚疵總€設(shè)備101，102，103，104為了滿足網(wǎng)絡(luò)需要和/或充分利用發(fā)電廠的電力生產(chǎn)能力可作出的貢獻(xiàn)。這個信息作為設(shè)備貢獻(xiàn)廠被轉(zhuǎn)發(fā)到分配單元12以為設(shè)備101，102，103，104中的每個計算有功功率參考ref_101，ref_102，ref_103，ref_104。在電力生產(chǎn)設(shè)備例如風(fēng)電場101的情況下，利用對該風(fēng)`電場101特有的了解，例如在風(fēng)電場中每個渦輪機(jī)WT的放置，在每個渦輪機(jī)WT處測量的平均風(fēng)速等，場導(dǎo)向器可以通過計算用于渦輪機(jī)WT的單獨的參考來在風(fēng)電場的渦輪機(jī)WT之間分配或者劃分其參考ref_101。類似地，電力存儲設(shè)備103可以包括多個存儲裝置B例如電池B，并且設(shè)備控制器可以為存儲裝置B中的每個將輸入?yún)⒖紃ef_103轉(zhuǎn)換到單獨的參考。
[0052]通過以這種方式考慮所有相關(guān)輸入信息來計算參考ref_101，ref_102, ref_103,ref_104，在用于發(fā)電廠I的連接點30處滿足電網(wǎng)要求，而同時確保每個設(shè)備101，102，103，104的最佳操作并且由風(fēng)電場溢出最小的能量。
[0053]圖2示出用于方法步驟的簡化的過程流程圖2，表明可被實施的步驟以為例如在計算模塊11中的發(fā)電廠的設(shè)備確定功率參考。在該實施例中，基于電網(wǎng)要求和在連接點處測量的瞬時功率，初始步驟200被提供有功率參考Pdiff.，例如需要的有功功率的量?？梢愿鶕?jù)如下的多個決定步驟201，202，203，…，204的結(jié)果修改功率參考:在第一決定步驟201中，作出關(guān)于是否提供第一輔助服務(wù)的詢問。如果“是”，則在第一計算步驟211中通過對應(yīng)的量修改功率參考以給出修改的功率參考Pref_l ;否則，功率參考保持不變并且被發(fā)送到第二決定步驟202，在那里作出關(guān)于是否提供輔助服務(wù)的詢問。如果“是”，則在第二計算步驟212中通過對應(yīng)的量改變功率參考以給出修改的功率參考Pref_2 ;否則，功率參考保持不變等。在完成所有可能的決定步驟之后，未變化的功率參考PdifT或者修改的功率參考Pref_l，Pref_2，Pref_3，Pref_4到達(dá)終止步驟。這個功率參考然后在發(fā)電廠的設(shè)備之間被分配。該圖僅示出四個決定步驟201，202，203，…，204和四個計算步驟211，212，213，…，214，但是應(yīng)該理解，在過程流程圖中可以使用任何數(shù)目的決定步驟和計算步驟或決定步驟和計算步驟的組合，如由小點表明的。
[0054]在前面簡化的實例中，提供多個輔助服務(wù)中的一個，并且以降低的優(yōu)先級順序排列決定步驟201，202，203，…，204，其中最高優(yōu)先級服務(wù)的決定步驟201排在首位。當(dāng)然，過程流程圖可以允許同時提供幾個輔助服務(wù)。為此，在計算步驟中計算的修改的功率參考可以被用作對隨后決定步驟的輸入。在這樣的實施例中，決定步驟也可以特定的優(yōu)先級順序排列，以便具有高優(yōu)先級的輔助服務(wù)被首先考慮。在決定過程中的輔助服務(wù)的優(yōu)先級可以取決于本地要求或者規(guī)定。
[0055]例如，如果需要慣性響應(yīng)，有功功率參考由合適的值來校正；如果需要頻率響應(yīng)，有功功率參考被進(jìn)一步調(diào)整。如果需要斜坡限制，可以對有功功率參考作出進(jìn)一步調(diào)整。如果運轉(zhuǎn)備用或者電力系統(tǒng)穩(wěn)定器服務(wù)被投標(biāo)到市場中，可以對有功功率參考作出進(jìn)一步調(diào)整。如果傳輸限制是有效的，這個限制可以被應(yīng)用到有功功率參考。無論其是由生產(chǎn)設(shè)備101，102單獨輸送還是由生產(chǎn)設(shè)備101，102和存儲設(shè)備103，104的組合來輸送；或者是否任何多余電力被存儲在存儲設(shè)備103，104中，最終結(jié)果是具有導(dǎo)致從圖1的虛擬工廠到電網(wǎng)的所需有功功率輸送的有功功率參考的設(shè)備貢獻(xiàn)14計劃。使用設(shè)備貢獻(xiàn)14計劃，以用于每個設(shè)備 101，102，103，104 的單獨參考 ref_101，ref_102, ref_103, ref_104 的形式的有功功率傳輸量于是在工廠控制器100的分配單元12中被計算，并且被分配到發(fā)電廠I的設(shè)備101，102，104，如上面在圖1中表明的。
[0056]圖3示出電力網(wǎng)絡(luò)8的現(xiàn)有技術(shù)布置，其包括電力生產(chǎn)裝置80例如風(fēng)電場80和在獨立連接點31，32處連接到電力網(wǎng)3的電力存儲裝置81。電網(wǎng)控制器4監(jiān)控在電網(wǎng)3上的情況并且通知電力 生產(chǎn)裝置需要的電網(wǎng)有功功率Pref。電力生產(chǎn)裝置80包括將提供的電網(wǎng)要求值Pref轉(zhuǎn)換到適合的參考802中以控制電力生產(chǎn)設(shè)備801的輸出的工廠控制器800。電力生產(chǎn)裝置80根據(jù)其能夠滿足其電網(wǎng)要求Pref的程度來將電力饋送到電網(wǎng)3中。電力存儲設(shè)備81例如水電站81可以使用來自電網(wǎng)3的多余的電力來將水泵送到貯水池中。為了能夠傳輸有功功率(存儲盈余或者補償缺欠)，發(fā)電廠80，81給電網(wǎng)控制器4提供關(guān)于其當(dāng)前狀況的信息803，813。然后電網(wǎng)控制器可以決定從電網(wǎng)3傳輸一些電力以通過對電力存儲裝置81發(fā)出合適的參考Pref_81來將其存儲在電力存儲設(shè)備81中。
[0057]然而，因為它們不被共同地控制，發(fā)電廠80，81不得不獨立地管理某些情形，例如頻率響應(yīng)，慣性響應(yīng)等，導(dǎo)致風(fēng)電廠80有時溢出電力以便提供該輔助服務(wù)。類似地，如果工廠80，81均投標(biāo)運轉(zhuǎn)備用作為輔助服務(wù)，當(dāng)其電池具有顯著的充電水平時，存儲裝置81僅能提供運轉(zhuǎn)備用，并且當(dāng)預(yù)報足夠強(qiáng)的風(fēng)力時，風(fēng)電廠只能提供運轉(zhuǎn)備用。類似地，如果工廠80，81投標(biāo)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器服務(wù)，這可能容易導(dǎo)致在風(fēng)電廠80處的能量溢出。而且，如果工廠80，81必須滿足快速斜坡下降要求，風(fēng)電場80的渦輪機(jī)易遭受應(yīng)力，因為風(fēng)電場80被迫使?jié)M足這個要求而不管在其渦輪機(jī)上的負(fù)載。因此這種工廠80，81的獨立控制與從可更新工廠80的更大能量溢出，在一定條件下在可更新電廠80上的較大應(yīng)力，和在一些天氣條件下提供輔助服務(wù)的有限能力相關(guān)聯(lián)。這可以導(dǎo)致該電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電廠80，81從一些輔助服務(wù)市場中被排除。[0058]圖4示出用于在發(fā)電廠中使用的電力存儲設(shè)備103，104或者電力存儲設(shè)備103，104的單元的符號表示。用于該方法的設(shè)備貢獻(xiàn)計劃將旨在至少存儲能量的最小量Smin，以便存儲設(shè)備103，104可以總是至少針對某時間段“補充”電力生產(chǎn)缺欠。類似地，在發(fā)電廠的“正?！辈僮髌陂g，該方法將旨在留下一些可用容量，由小于存儲設(shè)備103，104的總?cè)萘縎full的水平Smax表明。存儲能量的實際水平或者量S，連同其它參數(shù)Smin，Smax和Sfull對廠控制器是已知的，以便廠控制器可以使用這個信息決定多余電力是否能被存儲在存儲設(shè)備103，104中并且存儲多少(由向內(nèi)指向的箭頭表明)，或者存儲的電力是否能從存儲設(shè)備103，104重新得到并且得到多少(由向外指向的箭頭表明)。
[0059]圖5示出表明在發(fā)電廠中可能出現(xiàn)的一些電力傳輸情形的功率[kW]相對于時間[t]的非常簡化的圖。圖Pren示出可更新發(fā)電廠的波動的輸出。固定的線Pref示出穩(wěn)態(tài)傳輸約束，并且斜線Pramp示出在傳輸約束中的變化，表明吸收生產(chǎn)的能量的下降的電網(wǎng)能力。在斜坡下降時間11*(1內(nèi)，電網(wǎng)有功功率要求穩(wěn)定地下降。在可更新發(fā)電廠生產(chǎn)多于電網(wǎng)可以瞬間吸收的任何時候，由多余區(qū)域“X”表明，這個多余電力X可以被傳輸?shù)桨l(fā)電廠的電力存儲設(shè)備103，104。類似地，在可更新電力設(shè)備未能滿足承諾的電力輸送的任何時候，由缺欠區(qū)域“D”表明的缺欠可以通過重新得到在電力存儲設(shè)備中存儲的電力來被彌補或補償。該圖示出例如當(dāng)風(fēng)力增加到導(dǎo)致生產(chǎn)的能量超過瞬時要求(諸如在斜坡下降過程期間瞬時減少的電網(wǎng)要求)的水平時，能量可以被傳輸?shù)酱鎯υO(shè)備。類似地，當(dāng)風(fēng)力減小時，能量可以從存儲設(shè)備中重新得到并且被饋送到電網(wǎng)中，使得風(fēng)力渦輪機(jī)不能滿足瞬時要求，但是發(fā)電廠作為整體可以通過使用其中一些存儲的能量來滿足要求。當(dāng)其能量輸出大于存儲設(shè)備吸收多余電力的能力，即存儲設(shè)備是“充滿的”，并且功率參考Pref，Pramp已經(jīng)被發(fā)電廠實現(xiàn)的時候，能量僅由電力生產(chǎn)設(shè)備例如風(fēng)電廠溢出。能量在傳統(tǒng)可更新發(fā)電廠中被更頻繁得多地溢出并且以更大的量被溢出，因為這些不能以通過發(fā)電廠成為可能的方便的和高效的方式“留置”其剩余電力。
[0060]盡管本發(fā)明已經(jīng)以優(yōu)選實施例和對其的變型的形式被公開，將理解在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以對其作出大量的附加的修改和變型。
[0061]為了清楚起見，應(yīng)該理解遍及本申請使用“一”或“一個”不排除多個，并且“包括”不排除其它步驟或元件?！皢卧被蛘摺澳K”的提及不排除使用超過一個的單元或模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種控制連接到電力網(wǎng)的發(fā)電廠的方法，所述發(fā)電廠包括包含連接到電力存儲設(shè)備的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)電廠設(shè)備，所述方法包括: 確定所述電力網(wǎng)的有功功率電網(wǎng)要求； 為所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備并且為所述電力存儲設(shè)備獲得操作數(shù)據(jù)； 基于所述有功功率電網(wǎng)要求和所述操作數(shù)據(jù)，確定在所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和所述電力存儲設(shè)備之間和/或從發(fā)電廠設(shè)備到所述電力網(wǎng)傳輸?shù)挠泄β蕚鬏斄浚? 基于有功功率傳輸量計算用于所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和/或所述電力存儲設(shè)備的有功功率參考；并且 基于所述有功功率參考來操作所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和/或所述電力存儲設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述操作數(shù)據(jù)包括在所述發(fā)電廠的電力存儲設(shè)備中存儲的電力量的指示和/或由所述發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備輸出的電力的指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)在所述電力存儲設(shè)備中存儲的電力大于上閾值時，計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將存儲的電力的量傳輸?shù)剿鲭娏W(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中計算所述有功功率參考以根據(jù)所述電力生產(chǎn)設(shè)備的功率輸出和斜坡限制從電力存儲設(shè)備傳輸電力量或者將電力量傳輸?shù)诫娏Υ鎯υO(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)增加電網(wǎng)有功功率要求時，計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將存儲的電力的量傳輸?shù)剿鲭娏W(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)電網(wǎng)頻率低于電網(wǎng)頻率需求時，計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將存儲的電力的量傳輸?shù)剿鲭娏W(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其`中當(dāng)在電力存儲設(shè)備中存儲的電力水平小于下閾值時，計算用于電力存儲設(shè)備的有功功率參考以將有功功率從所述發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備傳輸?shù)剿鲭娏Υ鎯υO(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對于致力于提供運轉(zhuǎn)備用作為輔助服務(wù)的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備，為所述發(fā)電廠的所述設(shè)備計算有功功率參考以提供全部的運轉(zhuǎn)備用并且最小化所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的能量溢出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，當(dāng)在電力存儲設(shè)備中存儲的電力超過一定水平時，電力生產(chǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)備用基于存儲的電力水平被減少。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中有功功率的一個或多個量被傳輸?shù)剿霭l(fā)電廠的一個或多個電力存儲設(shè)備或者從所述發(fā)電廠的一個或多個電力存儲設(shè)備傳輸以補償施加在所述發(fā)電廠的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備上的功率變化率限制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中為所述發(fā)電廠的設(shè)備計算有功功率參考以使一個或多個可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的輸出平滑和/或使振蕩電網(wǎng)功率平滑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，對于致力于提供慣性響應(yīng)作為輔助服務(wù)的發(fā)電廠，計算有功功率參考使得傳輸?shù)剿鲭娏W(wǎng)的功率包括從所述存儲設(shè)備中的一個或多個重新得到的有功功率的第一部分和由所述生產(chǎn)設(shè)備中的一個或多個生成的有功功率的第二部分。
13.一種用于控制連接到電力網(wǎng)的發(fā)電廠的工廠控制器，所述發(fā)電廠包括包含連接到電力存儲設(shè)備的可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)電廠設(shè)備，所述工廠控制器包括: 輸入裝置，其用于確定所述電力網(wǎng)的有功功率電網(wǎng)要求；數(shù)據(jù)收集裝置，其用于獲得所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和所述電力存儲設(shè)備的操作數(shù)據(jù)； 傳輸量確定模塊，其用于基于所述有功功率電網(wǎng)要求和所述操作數(shù)據(jù)確定在所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備和所述電力存儲設(shè)備之間和/或從所述可更新電力生產(chǎn)設(shè)備到所述電力網(wǎng)傳輸?shù)挠泄β蕚鬏斄浚? 參考計算模塊， 用于基于所述有功功率傳輸量為所述發(fā)電廠設(shè)備計算有功功率參考，以及 用于將所述參考分配到所述發(fā)電廠設(shè)備使得發(fā)電廠設(shè)備操作以滿足電網(wǎng)要求。
14.一種包括連接到至少一個電力存儲設(shè)備的至少一個可更新電力生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)電廠，其中所述發(fā)電廠被連接到電力網(wǎng)并且包括根據(jù)權(quán)利要求13的工廠控制器用以使用根據(jù)權(quán)利要求1的方法來控制所述發(fā)電廠設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的發(fā)電廠， 其中電力生產(chǎn)設(shè)備選自由風(fēng)電廠，潮汐電廠，太陽能電廠，和其組合構(gòu)成的組，并且其中電力存儲設(shè)備選自由熱存儲設(shè)備，電池存儲設(shè)備，調(diào)速輪存儲設(shè)備，壓縮空氣存儲設(shè)備，合成天然氣存儲設(shè)備，和其組 合構(gòu)成的組。
【文檔編號】H02J3/28GK103825295SQ201310568773
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】K.S.尼爾森, M.施泰特魯普 申請人:西門子公司