用于控制电生产单元特别地涡轮机的方法和控制器

申请号 CN201210220392.3 申请日 2012-06-29 公开(公告)号 CN102852716B 公开(公告)日 2017-07-18
申请人 西门子公司; 发明人 K.S.尼尔森; H.施蒂斯达尔;
摘要 本 发明 涉及用于控制电 力 生产单元特别地 风 力 涡轮 机的方法和 控制器 。其描述了一种用于控制被连接到公用 电网 (107)的电力生产单元(101)、特别地 风力 涡轮机 的方法,该方法包括:获得关于在时间点(t0)处的事件的信息(118),其中所述事件涉及在所述时间点被递送到所述公用电网的电力和从所述公用电网提取的电力中的至少一项;以及基于预测在所述时间点之前自动地调整在电力生产单元(101)和公用电网(107)之间的功率传输(P)。进一步,描述了一种对应的控制器和一种风 电场 。
权利要求

1.用于控制被连接到公用电网(107)的实施为涡轮机的电力生产单元(101)的方法,所述方法包括:
·获得关于事件的信息(119),所述事件发生在时间点(t0)处,其中所述事件涉及在所述时间点被递送到所述公用电网的电力和从所述公用电网提取的电力中的至少一项;以及·基于所述信息在所述时间点之前自动地调整在电力生产单元(101)和公用电网(107)之间的功率传输(P),
其特征在于
调整功率传输包括将被供应到所述公用电网的所述电力生产单元的功率生产从额定平(201)改变为比所述额定水平小的调整水平(204)。
2.根据权利要求1的方法,其中所述信息指示在该时间点被递送到所述公用电网的电力和/或从所述公用电网提取的电力将改变。
3.根据权利要求1或者2的方法,其中所述信息指示在所述时间点被递送到所述公用电网的电力的变化幅度和/或从所述公用电网提取的电力的变化幅度。
4.根据权利要求1或者2的方法,其中所述事件由需要能量的商业生产的时间表和/或被连接到所述公用电网的消费者的行为和/或广播事件的开始时间引起。
5.根据权利要求1或者2的方法,其中调整功率传输是在处于所述时间点(t0)之前30分钟和所述时间点(t0)之后30分钟之间的调整时间跨度(203,205,209)期间执行的。
6.根据权利要求5的方法,其中调整功率传输是在处于所述时间点(t0)之前5分钟和所述时间点(t0)之后5分钟之间的调整时间跨度(203,205,209)期间执行的。
7.根据权利要求6的方法,其中,所述调整水平(204)至少比所述额定水平小10%。
8.根据权利要求7的方法,其中改变功率生产是在调整时间跨度内根据在预定斜变时间间隔(203)期间的预定变化率来执行的,所述预定斜变时间间隔范围在5分钟和15分钟之间。
9.根据权利要求7或者8的方法,其中调整功率传输包括在将所述电力生产单元的功率生产从所述额定水平改变为所述调整水平之后在快速响应模式中设置所述生产单元,以使得在电网频率改变时,所述生产单元的功率生产可以快速地改变(207,208)。
10.根据权利要求7或者8的方法,其中调整功率传输包括在将所述电力生产单元的功率生产从所述额定水平改变为所述调整水平之后在快速响应模式中设置所述生产单元,以使得在电网频率下降时,所述生产单元的功率生产可以快速地增加。
11.根据权利要求9的方法,其中所述电力生产单元适于以每秒额定功率生产水平的至少10%的速率改变功率生产。
12.根据权利要求9的方法,其中所述电力生产单元适于以每秒额定功率生产水平的至少15%的速率改变功率生产。
13.根据权利要求9的方法,其中所述电力生产单元适于以每秒额定功率生产水平的
10%和20%之间的范围中的速率改变功率生产。
14.根据权利要求1的方法,还包括:
控制与所述电力生产单元相比具有较不快速的功率生产变化率的至少一个其它电力生产单元(350),其中所述控制包括在所述时间点之前基于在所述时间点的信息或者基于电网频率来调整在所述其它电力生产单元和所述公用电网之间的功率传输。
15.根据权利要求14的方法,其中,在所述时间点之前,生产单元(301)的功率生产被降低到调整水平,而所述其它电力生产单元(350)的功率生产同步增加以稳定电网频率。
16.根据权利要求15的方法,其中,在所述时间点之前,生产单元(301)的功率生产被斜降到调整水平,而所述其它电力生产单元(350)的功率生产同步斜升以稳定电网频率。
17.根据权利要求15的方法,其中,在所述时间点(t0)之后,电力生产单元的功率生产增加到额定水平(201),而所述其它电力生产单元(350)的功率生产同步降低以稳定电网频率。
18.根据权利要求17的方法,其中,在所述时间点(t0)之后,电力生产单元的功率生产斜升到额定水平(201),而所述其它电力生产单元(350)的功率生产同步斜降以稳定电网频率。
19.根据权利要求1的方法,其中调整所述电力生产单元的功率生产包括调整从所述电力生产单元的转换器汲取的功率的需求和/或调整所述电力生产单元的转子叶片转子叶片俯仰
20.用于控制被连接到公用电网的实施为风力涡轮机(101)的电力生产单元的控制器(117),其中所述控制器适于
·获得关于事件的信息(119),所述事件发生在时间点(t0)处,其中所述事件涉及在所述时间点被递送到所述公用电网的电力和从所述公用电网提取的电力中的至少一项;以及·基于所述信息在所述时间点之前调整在电力生产单元和公用电网(107)之间的功率传输,
其特征在于
调整功率传输包括将被供应到所述公用电网的所述电力生产单元的功率生产从额定水平(201)改变为比所述额定水平小的调整水平(204)。
21.风力涡轮机场(100),包括:
·至少一个风力涡轮机(101),其包括全转换器;
·根据权利要求20的控制器(117),其被连接到风力涡轮机(101)以控制所述风力涡轮机的功率生产。

说明书全文

用于控制电生产单元特别地涡轮机的方法和控制器

技术领域

[0001] 本发明涉及用于控制电力生产单元、特别是风力涡轮机的一种方法和一种控制器,其中该方法和该控制器特别地适于根据将来的预期事件来调节电力生产单元的功率传输。

背景技术

[0002] 公用电网可以向消费者提供电能,其中经由具有预定频率诸如50Hz或者60Hz的能量流或者功率流供应电能。在消费者从公用电网提取电能时,电力生产单元或者电力发电站将电能供应到公用电网中。如果提取的能量和供应的能量之间的平衡受到干扰,则电网频率将改变。由此,为了在预定电网频率下维持公用电网的频率,在这种情况下提取的能量和供应的能量必须平衡。
[0003] 特别地,当与被供应到公用电网的功率相比从公用电网提取更多能量或者更多功率时,公用电网的频率下降。由此,关于从公用电网向其供应电能的电气装置的操作会发生问题。特别地,这些电气装置可能没有适当地操作或者可能甚至由于供应的电能不具有预定电网频率而受到损坏。
[0004] 可能需要用于控制电力生产单元、特别地风力涡轮机的一种方法和一种控制器,其中从公用事业提取的功率和被供应到公用电网的功率的平衡可以得以改进,以便稳定电网频率。

发明内容

[0005] 可以利用根据独立权利要求的主题满足这个需要。从属权利要求描述了本发明的有利的实施例
[0006] 根据一个实施例,提供了一种用于控制(特别地控制功率输出)被连接到公用电网(其被提供用于向一个或者多个消费者诸如电气装置供应具有预定电网频率的电能)的电力生产单元(用于特别地从机械功率生成电力的装置或者布置,其中所生成的电力可以具有对应于电网频率的特定频率,电流和/或电压根据其以周期的方式改变)、特别地风力涡轮机(其可以特别地包括风力涡轮机塔架,在塔架的顶部处安装的机舱,其中转子轴以可旋转方式支撑在机舱内,其中在转子轴处,安装一个或者多个转子叶片,其中转子轴以机械方式连接到发电机,该发电机生成特别的可变频率能量流,该能量流然后被供应到转换器以将可变频率能量流转换成具有公用电网的频率的固定频率能量流)的方法。
[0007] 由此,该控制方法包括获得(特别地涉及使用例电子邮件、SMS、电话通信或者任何其它网络协议的任何通信方法,诸如经由网络诸如互联网的电子通信)在时间点的关于在时间点的事件(其中该事件可以例如涉及天气变化、广播事件、文化事件、社会事件、体育事件、政治事件等或者由其引起)的信息(特别地文本信息,其可以以电子形式被接收),其中该事件与在该时间点(或者在以后的时间点)被递送到公用电网的电力(诸如当该事件涉及变化的风速条件或者由其引起时,该变化的风速条件于是可以影响产生并且递送到公用电网的功率的数量)和从公用电网提取的电力(诸如当例如该事件涉及工厂的操作开始、或广播事件的开始或广播事件的中断或者由其引起,或者该事件涉及由广播事件触发的同时的消费者需求或同步化的消费者行为或者由其引起时)中的至少一项有关;以及,在该时间点之前(因此,该事件尚未发生),基于预测自动地(诸如利用处理器或者控制电力生产单元的控制器)调整(特别地改变,诸如根据预测增加或者降低)在电力生产单元和公用电网之间的功率传输(特别地被供应到公用电网的功率的数量)。
[0008] 该电力生产单元可以例如是风力涡轮机或者波能电力生产单元。
[0009] 特别地,从公用电网提取的功率的增加或者降低可以是能够基于关于在该时间点的事件的信息导出的。特别地,可以在该事件在该时间点发生之前调整电力生产单元以便电力生产单元对于在该时间点从公用电网提取的功率的预期变化做出准备。
[0010] 特别地,在按照根据本发明的一个实施例的控制方法自动地调整功率传输期间,可以基于公用电网中的频率变化的检测和控制的其它控制机构可以在敏感性更低的设置下并且不带或者仅仅带有较小数量的热备用地进行操作。特别地,在该时间点之前,电网频率可以是稳定的。尽管如此,电力生产单元仍然可以被控制以使得被供应到公用电网的功率可以例如被降低或者增加。
[0011] 为了仍然保持在被供应到公用事业的功率和从公用电网提取的功率之间的平衡,一个或者多个其它电力生产单元可以特别地以相反或者互补的方式依次地调整在其它电力生产单元和公用电网之间的功率传输。
[0012] 特别地,本发明的实施例提供使用具有快速斜变(ramping)能力的功率生产单元(诸如具有全功率逆变器(还被称为转换器)的风力发电站)在大斜变事件期间维持电网平衡。
[0013] 特别地,风力涡轮机的转换器可以自动地(因此并非以人工方式)调整以根据需要调节被从风力涡轮机供应到公用电网的功率。特别地,转换器可以包括第一级,其包括一个或者多个功率晶体管(诸如IGBT)用于将从风力涡轮机的发电机递送的可变频率交流电(AC)功率流或者功率信号转换成基本直流电(DC)功率信号或者功率流。此外,该转换器可以包括第二级,其包括一个或者多个功率晶体管(诸如绝缘栅双极晶体管,IGBT)用于将DC能量流转换成具有公用电网的频率的固定频率AC能量流。经由它们的对应栅极的控制,功率晶体管在第一级中和在第二级中的导通状态可以被控制。特别地,功率晶体管的栅极可以在高频下开关并且可以特别地被开关以使得来自风力涡轮机并且被供应到公用电网的功率输出在电压和电流和功率之间具有预定的可选择的移频。转换器的这些性质允许根据需求控制风力涡轮机的功率输出。
[0014] 特别地,本发明的一个实施例处理了关于电能的需要在大斜变事件期间提出的挑战。根据一个实施例,这种斜变事件在该时间点发生。该事件的示例包括预期天气状况、引起功率需求的大的改变的适当的弹道式(ballistic)大规模的同时的消费者行为(诸如TV广播的体育事件等)或者由其引起。
[0015] 特别地,事件可以根据四个不同的类别(特别地生产增加、生产降低、消耗增加和消耗减少)而被分类。特别地,以上事件中的任何一个或者以上事件的任何组合均可以在传统的系统中引起频率变化。根据本发明的一个实施例,特别地利用在大规模风力发电站中的功率电子设备的可控性,这种电网频率变化被减小。由此,管理预测的斜变事件的成本将减少并且还将减少响应时间。
[0016] 根据本发明的一个实施例,提供了一组组合功能来解决预期电网事件。由此,提供了一种用于控制一个或者多个功率生产单元(诸如风力涡轮机)的方法,以便维持在电网中的大斜变事件期间的电网平衡,其中该方法包括在预期/预测的电网事件之前(因此在该时间点之前)改变功率生产单元的操作模式,并且将功率生产单元的操作模式改变回在预期预测事件发生时的操作模式。
[0017] 由此,电网事件可以意味着生产增加、生产降低、消耗增加或者消耗减少。特别地,功率生产单元可以是具有全转换器和快速斜变能力的风力涡轮机,但是它还能够是收获波能等的其它类型的功率生产单元或者它可能利用存储的能量。
[0018] 根据一个实施例,该信息指示递送到公用电网的电力和/或从公用电网提取的电力将改变的时间点。由此,电力生产单元可以很好地提前于事件的发生(即之前)对该事件做出准备。
[0019] 根据一个实施例,该信息指示在该时间点递送到公用电网的电力的变化幅度和/或从公用电网提取的电力的变化幅度。由此,电力生产单元可以适于将其能量传输改变特定数量。
[0020] 根据本发明的一个实施例,该事件由被连接到公用电网的消费者的行为引起。
[0021] 特别地,该事件可以涉及在受欢迎的TV节目中用于商业广告等的中断或者可以由其引起,在这种情况下很多观众走进厨房以对或者咖啡或者茶进行加热。因此,基于该时间信息,当中断将开始时,可以预测从公用电网提取的功率将由于消费者行为而增加。特别地,在针对商业广告的中断将开始的时间点之前,电力生产单元、特别地风力涡轮机可以斜降(因此产生比额定功率更低的功率或者更少的能量),而其它电力发电站(诸如燃气发电站、热力发电站或者其它)可以斜升(因此从部分生产到全部生产地增加生产)。特别地,与已经斜降的风力涡轮机相比,在该时间点之前斜升的其它电力生产单元可能不具有那么快速地响应于频率变化的能力。特别地,当功率需求的增加实际上在该时间点或者在围绕该时间点的时间跨度中开始时,被连接到公用电网的消费者的功率需求或预测的增加之前使风力涡轮机斜降于是允许快速地增加被风力涡轮机供应到公用电网的功率。由此,在该事件开始的能量或者功率需求的实际的突然增加期间,电网频率可以被有效地稳定。
[0022] 特别地,本发明的实施例可以应对被称作“水壶综合症(kettle syndrome)”的情况。在传统的系统中,如果没有向电网递送更多的功率,则电网频率将快速地下降。
[0023] 根据本发明的一个实施例,该事件可以由需求能量的商业生产的时间表(诸如在工厂中开始生产、大量工人的开始工作等)引起。
[0024] 特别地,该信息可以包括从不同的信息源组装的信息部分。信息源可以包括广播时间表、商业生产时间表、天气状况等。
[0025] 根据本发明的一个实施例,该事件可以由在该时间点开始的广播事件(诸如体育事件、在电影期间的商业广告、受欢迎的TV节目等)引起。该事件还可以包括政治事件、社会事件、商业事件或者艺术事件或者可以由其引起。
[0026] 考虑来自各种信息源的信息部分可以改进在电力生产单元和公用电网之间的功率传输的控制或者调整。
[0027] 根据本发明的一个实施例,调整能量传输是在于该时间点之前5分钟、特别地30分钟和在该时间点之后5分钟、特别地30分钟之间的调整时间跨度(特别地在此期间在电力生产单元和公用电网之间的功率传输被调整,特别地增加、维持和/或相对于额定水平增加的时间跨度)期间执行的。特别地,调整时间跨度还可以基于关于在该时间点的事件的信息而被预测和/或调整。由此,该控制方法可以进一步被改进以甚至更好地平衡或者稳定电网频率。
[0028] 根据本发明的一个实施例,自动地调整功率传输包括自动地将由电力生产单元供应到公用电网的功率生产从额定水平(其可以特别地代表给定当前天气状况的可用功率水平)改变为调整水平(其可以特别地不同于额定水平),该调整水平特别地比额定水平更小,特别地至少更小5%,或者至少更小10%(或者至少更小20%)。
[0029] 特别地,可以诸如基于在该时间点的功率需求的预测增加选择在调整水平和额定水平之间的差。特别地,将由风力涡轮机生产的功率从额定水平降低到调整水平可以增加其中风力涡轮机能够快速地改变(特别地增加)功率输出从而对被连接到公用电网的消费者的功率需求的预期增加适当地做出准备的范围或者操控空间。特别地,风力涡轮机可以准备快速地在对应于在额定水平和调整水平之间的差的功率范围内改变它的功率输出。
[0030] 根据一个实施例,自动地改变功率生产是在调整时间跨度内根据在预定的斜变时间间隔期间(在该斜变时间间隔期间功率输出改变)、特别地范围在5分钟和15分钟之间的预定的变化率(每个时间的功率变化)执行的。因此,调整时间跨度的一个部分可以包括使电力生产单元的功率生产斜变。由此,控制方法可以被简化,而同时可以以足够小的变化率执行斜变,以使得一个或者多个其它电力生产单元也可以同时地改变它们的功率生产,以便稳定电网频率。
[0031] 根据本发明的一个实施例,自动地调整功率传输包括在将电力生产单元的功率生产从额定水平改变为调整水平之后在快速响应模式中设置生产单元,以使得在电网频率改变(特别地下降)时,生产单元的功率生产可以被快速地改变,特别地增加。
[0032] 特别地,在快速响应模式中,电力生产单元可以基于获得的(特别地测量的)电网频率产生电力。因为将功率生产从额定水平降低到调整水平,所以使得电力生产单元、特别地风力涡轮机能够将它的功率生产从调整水平增加到直至额定水平的任何水平而不引起被认为在额定水平下操作的电力生产单元的操作问题。由此,电力生产单元的耐久性可以得到改进。
[0033] 根据一个实施例,电力生产单元适于以每秒额定功率生产水平的至少10%、特别地至少15%、特别地在10%和20%之间的范围中的速率改变功率生产。在其它实施例中,变化率可以更低或者更高。特别地,与一个或者多个其它电力生产单元诸如热电生产单元、核电生产单元等的功率生产的变化率相比,电力生产单元的功率生产的可能的变化率是更高的,特别地两倍之高,进一步特别地五倍之高。当在该时间点或者在该时间点之后发生电网频率下降时,电力生产单元的功率生产的高的可能的变化率可以允许快速响应。
[0034] 根据本发明的一个实施例,该方法进一步适于控制具有与电力生产单元相比并不那么快速的功率生产变化率的至少一个其它电力生产单元(诸如热电生产单元、核电生产单元、波能电力生产单元等)。由此,基于在该时间点的信息或者基于电网频率,在该时间点之前,关于在其它电力生产单元和公用电网之间的功率传输,该至少一个其它电力生产单元可以直接地(例如通过基于事件的控制信号)或者间接地(例如基于电网频率的下降)被控制。
[0035] 特别地,在以相对缓慢的速率使电力生产单元斜降时,例如基于测量的电网频率的下降,该至少一个其它电力生产单元可以同时地被斜升,以便稳定电网频率。由此,特别地在该时间点之前,电力生产单元的功率输出可以被降低,而该至少一个其它电力生产单元的功率输出可以增加。由此,电力生产单元可以适当地对消费者的功率需求的预期增加做出准备。
[0036] 根据本发明的一个实施例,在该时间点之前,生产单元的功率生产降低,特别地被斜降至调整水平,而该其它生产单元的功率生产特别地同步增加,特别地被斜升,以稳定电网频率。
[0037] 根据本发明的一个实施例,在该时间点之后,电力生产单元的功率生产增加,特别地斜升至额定水平,而该其它电力生产单元的功率生产特别地同步降低,特别地被斜降,以稳定电网频率。
[0038] 由此,使功率生产斜升或者斜降意味着分别地与时间成比例地增加或者降低功率生产。将电力生产单元带入其正常操作状态以产生额定功率水平可以改进电力生产单元的效率,因为可以认为电力生产单元处于额定水平。
[0039] 根据本发明的一个实施例,调整电力生产单元的功率生产包括调整从生产单元的转换器汲取的功率的需求和/或调整生产单元的转子叶片的转子叶片俯仰
[0040] 特别地,调整电力生产单元的功率生产可以从发电站或者发电场的视点进行并且可以不由单独的涡轮控制器执行。
[0041] 如果在发电站水平的输出随着时间减小,则随着风速改变,局部状况能够导致用于各个单元的子集的输出实际上增加,但是累积的生产可以仍然减小。
[0042] 特别地,可以通过向包括在转换器中的功率晶体管的栅极供应控制信号而控制从转换器汲取的功率的需求。特别地,调整转子叶片俯仰角可以包括围绕它们对应的纵向轴线旋转被连接到风力涡轮机的转子轴的一个或者多个转子叶片。特别地,改变转子叶片俯仰角可以改变将包括在风中的动能转换成包括在风力涡轮机的转子中的旋转能量的效率。
[0043] 应该理解,所公开、述及、描述或者被应用于用于控制电力生产单元的方法的任何特征(单独地或者以任何组合)还可以(单独地或者以任何组合)应用于用于控制根据一个实施例的电力生产单元的控制器并且反之亦然。
[0044] 根据一个实施例,提供了用于控制被连接到公用电网的电力生产单元、特别地风力涡轮机的控制器,其中该控制器适于获得关于在时间点的事件的信息,其中该事件涉及在该时间点被递送到公用电网的电力和从公用电网提取的电力中的至少一项;以及基于预测在该时间点之前调整在电力生产单元和公用电网之间的功率传输。
[0045] 特别地,在一种在风力发电站处的非常最小化的完全自动化的实施方式中,该信息可以包括:
[0046] 远程参数:
[0047] (事件的)日期/时间:[MM:DD hh:mm];
[0048] (由于事件引起的)功率变化:[Δ功率%];
[0049] 局部参数:[触发前时间];
[0050] 功率变化:[斜变率];
[0051] 频率性质:[频率死区];
[0052] 功率变化的持续时间:[触发后时间]。
[0053] 根据一个实施例,提供了一种风力涡轮机场,该风力涡轮机场包括:至少一个风力涡轮机,该风力涡轮机特别地包括全转换器;和根据如以上解释的一个实施例的控制器,其中该控制器被连接到风力涡轮机以控制风力涡轮机的功率生产。
[0054] 特别地,所获得的信息可以包括能量生产预测数据、天气预测数据、能量消耗预测数据,和/或与电力的消耗或者生产有关的其它预测数据。
[0055] 必须指出,已经参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地,已经参考方法类型权利要求描述了某些实施例,而已经参考设备类型权利要求描述了其它实施例。然而,本领域技术人员将会从以上和以下描述推断,除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外,在涉及不同主题的特征之间、特别地在方法类型权利要求的特征和设备类型权利要求的特征之间的任何组合也被视为被本文献所公开,除非另有指出。
[0056] 以上限定的方面和本发明的其它方面根据将在下文中描述的实施例的示例是明显的并且是参考实施例的示例解释的。将在下文中参考实施例的示例更加详细地描述本发明,但是本发明不限于所述实施例的示例。附图说明
[0057] 现在参考附图描述本发明的实施例。本发明不被限制于所图示或者描述的实施例。
[0058] 图1示意性地图示根据本发明的一个实施例的风电场;
[0059] 图2示意性地图示根据用于控制根据本发明的一个实施例的电力生产单元的方法的一个实施例的功率生产的时间进程;以及
[0060] 图3示意性地图示包括根据本发明的一个实施例的一个或者多个风电场的区域性功率生产系统。

具体实施方式

[0061] 在图中的图示是示意性的形式。
[0062] 图1示意性地图示根据本发明的一个实施例的风电场100,其中风电场100包括能够经由开关103连接到公共连接点105的多个风力涡轮机101。在产生的能量和消耗的能量的稳定平衡状态期间,风力涡轮机101提供具有对应于电网的频率的预定额定频率(诸如50Hz或者60Hz)的能量流。消耗能量的一个或者多个未被图示的消费者被连接到电网107。
在公共耦接点105处提供的能量流具有使用配电变压器109被转换成预定(更高)电网电压的特定电压。风力涡轮机101中的每一个均由控制风力涡轮机的特定操作状态的单独控制器控制,其在风力涡轮机内部。
[0063] 除此之外,风力涡轮机101由经由通信线路113向风力涡轮机101供应控制信号的高性能风电场导向器(high performance park pilot,HPPP)111控制。此外,高性能风电场导向器经由可以例如包括基准设定点的控制线路115接收远程命令。
[0064] 高性能风电场导向器111包括用于经由线路113控制根据本发明的一个实施例的电力生产单元的控制器117。特别地,控制器117适于控制一个或者多个风力涡轮机101以自动地调整在风力涡轮机101和公用电网107之间的功率传输。由此,控制器117从信息源121接收或者获得信息119。
[0065] 信息源提供关于影响被连接到电网107的消费者的能量需求的数量或者影响能量生产的数量的事件的信息。该事件可以由TV节目的广播时间表、商业生产的时间表和/或消费者的行为和/或其它信息引起。控制器117获得信息119并且因此接收能量需求的增加或者降低数量,其中这个能量需求涉及在将来的时间点。特别地,信息119可以包括关于时间点t0、持续时间和/或功耗或者生产的相对变化的信息。
[0066] 特别地,关于事件的信息可以包括预期事件的功率变化的时间和幅度。
[0067] 控制器117还可以经由控制线路115接收远程命令和/或基准设定点。
[0068] 在本发明的一个实施例中,用于改变一个或者多个风力涡轮机101的操作模式的具体开始时间被编程到控制器117中,例如对于TV节目中的中断的预期时间t0或者用于关闭被连接到电网107的大型机器的预期时间。
[0069] 在本发明的另一实施例中,在预测的电网事件之前,带有快速斜变能力的功率生产单元即风力涡轮机101被有意地以受控的方式斜降。由此,斜降速度被调整以使得其它较不灵活的功率生产单元(诸如或者其它热电站)可以斜升并且吸收更多的在事件发生之前的负荷。由此,电网频率可以被稳定。于是,具有快速斜升能力的功率生产单元即风力涡轮机101在预测事件开始时斜升。
[0070] 可能通过经由数据接口接收请求来发起操作的改变以执行斜变功能。
[0071] 特别地,信息119可以包括有关在电网事件之前改变操作模式的信息,包括用于改变操作模式的时间、斜变率、持续时间等。
[0072] 图2图示如由在图1所示的风力涡轮机101之一产生的曲线206的曲线图,在其横坐标上示出时间t并且在其纵坐标上示出电力。
[0073] 在时间0,风力涡轮机101(处于正常操作状态中)产生具有额定水平201的功率。额定水平201可以对应于额定功率生产水平,在该水平下,风力涡轮机101可以被设计成连续地产生电力而不妨碍它的机械和电子部件。此外,功率的额定水平201可以对应于在当前天气和风力状况下的可用功率。在时间间隔202中,风力涡轮机101根据在其中风力涡轮机101产生额定功率水平201的正常操作模式来操作。
[0074] 在图1所示的控制器117接收关于将在时间t0发生的事件的信息119。预测该事件引起由被连接到公用电网107的消费者消耗的电力需求的突然的增加和/或波动。因此,具有快速的和迅速的斜升能力的风力涡轮机101在时间间隔203期间被有意地斜降从而达到所产生的功率的调整水平204。在时间间隔203中的斜降包括风力涡轮机101的电力输出的线性(随着时间t)降低。特别地,斜降可以以允许其它较不灵活的功率生产单元斜升并且递送更多的在事件发生之前的负荷的斜降速度(或者每时间的功率输出变化)进行。
[0075] 在时间间隔205内,风力涡轮机101产生总体具有调整水平204的电力。然而,在时间间隔205期间,风力涡轮机在快速响应模式中操作,其中风力涡轮机101或者HPPP 111在敏感频率设置下操作以对频率变化做出响应并且调整功率输出以稳定频率。由此,可以例如在事件的时间t0发生电网频率的下降。在记录到电网频率的下降时,风力涡轮机101或者HPPP 111可以在时间间隔205内快速地增加它的功率输出,从而稳定电网频率,如由峰部207指示的那样。因此,特别地在时间点t0之后,风力涡轮机101的产生的功率(或者被供应到电网的功率)可以存在快速变化(波动),所述变化在图2中的曲线图中被示为峰部207和谷部208。在时间t0处的事件之后不久,风力涡轮机101产生波动数量的电力,如在示例性尖部或者峰部207中所示的那样。根据在时间t0处的事件的类型,尖部207可以在于时间t0处的事件之后的时间间隔205的一部分期间维持。
[0076] 在事件结束并且特定时间逝去之后,风力涡轮机101可以在时间间隔209中恢复或者斜升。由此,风力涡轮机101的功率输出将被恢复到额定水平201。在向图2的右手侧打开的时间间隔211期间,风力涡轮机101的正常操作得以实现。
[0077] 用于风力发电站控制器117的可能的步骤序列可以如下:
[0078] 1)定当前操作模式
[0079] 2)在预期到针对预期开始时间(在t0)的斜变事件的情况下使风力发电站斜降(在时间间隔203中)
[0080] 3)在时间间隔205期间切换到预定的频率响应设置
[0081] 4)这能够是非常接近于围绕额定频率的死区的触发水平和比例增益或者根据测量的频率误差值的其它下降因子
[0082] 5)风力发电站现在将能够做出响应以便在间隔205中快速地产生更大的功率,在频率下降的情况下,并且可以减少功率的输出,在频率增加(例如见谷部208)的情况下[0083] 6)可以对于时间间隔205中的指定持续时间维持或者保持在敏感频率设置下的操作(快速响应模式)
[0084] 7)在时间间隔209期间,风力涡轮机101可以被切换回最初的操作模式[0085] 8)由此,风力涡轮机的功率输出被斜变为额定值201。
[0086] 图3示意性地图示一种包括全部被连接到向消费者309提供电能的公用电网307的风力发电站300和热电发电站350的区域性系统。此外,提供了经由通信线路302与平衡中心303通信的远程终端单元310。平衡中心或者电网运营商303关于斜变的预期开始时间和斜变事件的时间以及斜变事件的预期持续时间与风电场300(或者单元310)通信。基于这项信息319,风电场300可以调整它们的功率生产,以便执行根据本发明的一个实施例的用于控制电力生产单元的方法。进一步地,热电发电站350也可以基于信息319调整它的功率输出。
[0087] 应该指出,术语“包括”并不排除其它元件或者步骤并且“一”或者“一个”并不排除多个。还可以组合与不同的实施例关联描述的元件。还应该指出,在权利要求中的参考符号不应该被理解为限制权利要求的范围。
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