技术领域
[0001] 本
发明涉及
发电厂和电力系统操作领域。技术背景
[0002] 在电力网中的频偏的情况下，由被直
接地连接到电力网的发
电机组成的大多数发电机提供补偿发生的频偏的自然惯性响应。例如，当
频率下降时，发电机轴减速，释放被转换成电功率的
动能，其部分地补偿引起频率下降的
能量缺乏。当频率增加时，发电机轴速度增加，引起发电机从电力系统吸收能量，从而部分地补偿引起频率增加的能量过剩。类似于
煤电厂或核电厂之类的常规
电能发电机根据被用于发电的
涡轮机和发电机的固有特性而提供惯性响应。
[0003] 类似
风力涡轮机和太阳PV的转换器控制设备并未提供对异常频率的任何响应，除非将此能力编程到控制机构中。提供此能力的要求常常由电力网运营商规定。随着类似于使用全逆变器的
风力涡轮机之类的越来越多的可更新能量发电厂将此辅助服务提供为对电力网的瞬态频率响应，电力网运营商可能需要更多灵活性来选择对此类频率下降的响应的量值。这时，在电力网中的频率下降的情况下，可以约束类似于风力涡轮机之类的可更新能量发电厂以提供其在
阈值频率下能够向电力网递送的最大瞬态频率响应。随着作为可更新能量发电厂的风力涡轮机的数目增加，这可导致电力网中的频偏的过度补偿，其可导致进一步使电力网频率不稳定。
[0004] 因此，可能存在对风力涡轮机以及整个风力涡轮机发电厂群（fleet）的改善的反应可能性的需要（在电力网中检测到频偏的情况下），以便为电力网频率的稳定提供适当帮助。
发明内容
[0005] 可由根据独立
权利要求的主题来满足此需要。由
从属权利要求来描述本发明的有利
实施例。
[0006] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于至少部分地补偿电力网中的频偏的方法，该方法包括：确定电力网频率并向电力网频率标准应用电力网频率。在电力网频率满足电力网频率标准的情况下，该方法此外包括基于电力网频率标准而从风力涡轮机发电厂群中确定一组风力涡轮机，并向该组风力涡轮机发射用于瞬态频率响应的命令。
[0007] 根据本发明的电力网可以是任何供
电网络或电网。特别地，电力网可以是被用于从电能发生器（诸如发电厂）向诸如工业、城市、家庭
居所、商业建筑、医院等电消耗者传输电能的供电网络。
[0008] 根据本发明的频偏可以是电力网频率与标准电力网频率的任何偏差。一般地，标准电力网频率在不同
电压水平下是50Hz或60Hz。
[0009] 根据本发明的电力网频率标准可以是可用于确定设置点/实际值比较的任何标准。
[0010] 根据本发明的一组风力涡轮机可以是位于风力涡轮机发电厂群内的任何期望数量的风力涡轮机。
[0011] 根据本发明的瞬态频率响应可以是适合于以标准电力网频率水平提供电力网频率的稳定的至少一部分的风力涡轮机的任何反应。更特别地，瞬态频率响应可提供响应水平和响应持续时间。
[0012] 本发明的此方面是基于这样的思想，即通过提供一种用于仅向风力涡轮机发电厂群内的一组风力涡轮机发射用于瞬态频率响应的命令的方法，可向电力网提供更适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0013] 根据本发明的另一实施例，该方法还包括：在电力网频率满足电力网频率标准的情况下，基于电力网频率标准而确定用于该组风力涡轮机的瞬态频率响应的量值，并将用于该瞬态频率响应的命令发射到该组风力涡轮机，包括瞬态频率响应的量值。
[0014] 根据本发明的瞬态频率响应的量值可以是风力涡轮机的反应水平。特别地，瞬态频率响应的量值可要求从
转子提取动能并随着瞬态功率增加或发电的减少而将其递送到电力网，并且随着瞬态功率减少而将其递送到系统。
[0015] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过提供用于向风力涡轮机发电厂群内的所选的风力涡轮机组发射用于瞬态频率响应的量值的命令的方法，可在互连点处向电力网提供适当且灵活的聚合响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0016] 根据本发明的另一实施例，该方法还包括：在电力网频率满足电力网频率标准的情况下，单个地针对来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机而确定瞬态频率响应的量值，并单个地向来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机发射用于瞬态频率响应的命令，包括瞬态频率响应的相应的量值。
[0017] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过提供一种用于向来自风力涡轮机发电厂群内的所选的风力涡轮机组的每个风力涡轮机发射用于瞬态频率响应的量值的单个命令的方法，可向电力网提供甚至更加稳定且灵活的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0018] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：在电力网频率满足电力网频率标准的情况下，基于电力网频率标准而从风力涡轮机发电厂群中确定所需附加功率的量，并基于所需的附加功率的量来确定来自风力涡轮机发电厂群的该组风力涡轮机。
[0019] 根据本发明的功率特别地可以是以电能形式的功率。
[0020] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过根据风力涡轮机发电厂群确定所需附加功率的量，可更精确地估计响应所需要的该组风力涡轮机，并且因此可向电力网提供适当且灵活的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0021] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：进一步基于所需附加功率的量来确定用于该组风力涡轮机的瞬态频率响应的量值。
[0022] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过提供一种用于基于所需附加功率的量来确定瞬态频率响应的量值的方法，可更精确地估计此量值，并且因此可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0023] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：进一步基于所需附加功率的量而单个地针对来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机来确定瞬态频率响应的量值。
[0024] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过提供一种用于基于所需附加功率的量来单个地针对来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机而确定瞬态频率响应的量值的方法，可更精确地估计相应的量值，并且因此可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0025] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：进一步基于风力涡轮机发电厂群中的在线的风力涡轮机的数目来从风力涡轮机发电厂群中确定该组风力涡轮机。
[0026] 根据本发明的在线风力涡轮机可以是来自生成电能的风力涡轮机发电厂群的风力涡轮机发电厂。特别地，其可以是被连接到电力网的风力涡轮机发电厂，因此能够向电力网馈入生成的电能。
[0027] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过仅从风力涡轮机发电厂群中的在线风力涡轮机中确定该组风力涡轮机，仅选择用于提供响应的风力涡轮机发电厂，该风力涡轮机发电厂能够在短时间内提供其响应。因此，可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0028] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：进一步基于风力涡轮机发电厂群中的在线的风力涡轮机的数目来确定用于该组风力涡轮机的瞬态频率响应的量值。
[0029] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过仅仅基于风力涡轮机发电厂群中的在线风力涡轮机来确定用于该组风力涡轮机的瞬态响应的量值，仅考虑能够在短时间内提供其响应的风力涡轮机发电厂。从而，可更精确地估计用于该组风力涡轮机的响应量值。因此，可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0030] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：进一步基于风力涡轮机发电厂群中的在线风力涡轮机的数目来单个地针对来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机而确定瞬态频率响应的量值。
[0031] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过仅仅基于风力涡轮机发电厂群中的在线风力涡轮机而单个地针对来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机来确定瞬态响应的量值，仅考虑能够在短时间内提供其响应的风力涡轮机发电厂。由此，可更精确地估计风力涡轮机的单个响应量值。因此，可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0032] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：进一步基于风力涡轮机发电厂群中的风力涡轮机的平均能量生产水平来确定用于该组风力涡轮机的瞬态频率响应的量值。
[0033] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过基于风力涡轮机发电厂群中的风力涡轮机的平均生产水平而确定用于该组风力涡轮机的瞬态响应的量值，可甚至更精确地估计响应。由此，可更精确地估计用于该组风力涡轮机的响应量值。因此，可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0034] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：进一步基于相应风力涡轮机的单个能量生产水平来单个地针对来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机而确定瞬态频率响应的量值。
[0035] 可例如基于来自每个涡轮机或涡轮机组的可用瞬态频率响应的评估来决定如何确定来自该组风力涡轮机的瞬态频率响应命令。
[0036] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过基于相应风力涡轮机的单个能量生产水平而单个地针对来自该组风力涡轮机的每个风力涡轮机来确定瞬态响应的量值，可甚至更加精确地估计来自该组风力涡轮机中的每个风力涡轮机的单个响应。由此，可更精确地估计用于该组风力涡轮机的响应量值。因此，可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0037] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：在电力网频率满足电力网频率标准的情况下，基于电力网频率标准而确定用于该组风力涡轮机的瞬态频率响应的时间段，并将用于该瞬态频率响应的命令发射到该组风力涡轮机，包括该瞬态频率响应的时间段。
[0038] 根据本发明的瞬态频率响应的时间段可特别地是来自相应风力涡轮机的瞬态频率响应的持续时间。
[0039] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即可以不仅用瞬态频率响应的水平或量值、而且用此类水平或强度的持续时间来识别瞬态频率响应的量。因此，可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便快速地使电力网频率稳定。
[0040] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：提供至少两个电力网频率子标准，并且在电力网频率满足所述至少两个电力网频率子标准中的一个的情况下，将此电力网频率子标准设置为电力网频率标准。
[0041] 特别地，可存在其中可要求某程度的频率响应的一个或多个阈值频率。通过将几个子标准之中的子标准设置为电力网频率标准，可满足此要求。
[0042] 本发明的本实施例基于这样的思想，即通过提供超过一个电力网频率标准，取决于电力网频率的偏差的性质，可以对风力涡轮机发电厂群应用不同的响应策略。因此，可以向电力网提供甚至更加适当的响应以便适当地且快速地以最小的振荡行为使电力网频率稳定。
[0043] 根据本发明的另一实施例，该方法包括：通过使用电力网频率子标准中的至少两个来执行步进的（stepped）瞬态频率响应。
[0044] 于是，可向风力涡轮机或一组风力涡轮机提供不同的设置点频率。为了更详细地对此进行解释，以下示例可能是有用的，但是不应使本发明局限于本示例。其它百分比以及其它频率及其组合也可能是有用的，并且甚至可提供更加优化的响应。例如，如果可发生60 Hz电力网中的频率下降，则这可导致从60 Hz至59.6 Hz以下的频率下降。用本实施例中所述的方法，来自风力涡轮机发电厂群的风力涡轮机的10%可以在59.75 Hz下提供第一步进的响应，来自风力涡轮机发电厂群的风力涡轮机的另一20%可在59.7 Hz下提供第二步进响应，并且来自风力涡轮机发电厂群的风力涡轮机的另一20%可在59.65 Hz下提供第三步进响应。最后，如果这仍可能未使电力网未定，则风力涡轮机发电厂群的风力涡轮机的100%可在59.6 Hz下提供最后的步进响应。于是，所有风力涡轮机并不同时地增加其功率输出和下降（come down），从而提供交错的输出而不是单一的大步进，其在高的风穿透水平下可加剧频偏。这可例如通过从中央
控制器发送命令或由单个涡轮机控制机构来完成。
[0045] 本发明的本实施例是基于这样的思想，即通过执行步进的瞬态频率响应，通过使用电力网频率子标准中的至少两个，取决于电力网频率的偏差量，可应用被级联到风力涡轮机发电厂群的不同响应策略。因此，可向电力网提供甚至更加适当的响应，以便适当地且快速地使电力网频率稳定。
[0046] 根据本发明的另一方面，提供了一种用于补偿电力网中的频偏的电力网操作设备，该电力网操作设备包括：用于确定电力网频率的电力网频率确定单元、用于在电力网频率满足电力网频率标准的情况下进行比较的电力网频率比较单元、用于基于满足的电力网频率标准来从风力涡轮机发电厂群中确定一组风力涡轮机的风力涡轮机确定单元、以及用于向该组风力涡轮机发射用于瞬态频率响应的命令的瞬态频率响应命令发射单元。
[0047] 本发明的这方面是基于这样的思想，即为了估计对电力网的适当瞬态频率响应，电力网操作设备可对向风力涡轮机发电厂群提供并控制本文前述方法有用。
[0048] 可通过分发激活预先编程响应轮廓（profile）的状态命令来触发瞬态频率响应，和/或其可被设置轮廓的在线分发而触发。此外，其还可被本地和中央控制器的组合触发。用于激活的触发功能可位于中心和/或其可位于其任何组合或单元水平。
[0049] 应注意的是已参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，某些实施例已参考方法类型权利要求描述，而其它实施例已参考装置类型权利要求描述。然而，本领域的技术人员将从以上和随后的描述中得知（除非另外说明）除属于一个类型的主题的特征的任何组合之外，关于不同主题的特征之间、特别是方法类型权利要求的特征和装置类型权利要求的特征之间的任何组合也被视为与本文献一起公开。
[0050] 上文定义的方面和本发明的其它方面根据下文要描述的实施例的示例是显而易见的，并且参考实施例的示例来解释。将在下文参考实施例的示例来更详细地描述本发明，但本发明不限于该实施例的示例。
附图说明
[0051] 图1示出了根据本发明的示例性实施例的建议方法的示意图。
[0052] 图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的建议方法的示意图。
[0053] 图3示出了根据本发明的示例性实施例的与风力涡轮机发电厂群相交互的建议电力网操作设备的示意图。
具体实施方式
[0054] 图中的例图是示意性的。应注意的是在不同的图中，为相似或相同的元件或特征提供相同的参考符号或仅在第一位数内不同于对应的参考符号。为了避免不必要的重复，在本描述的稍后
位置处不会再次地阐述已关于前面描述的实施例阐述的元件或特征。
[0055] 图1示出了根据本发明的示例性实施例的建议方法的示意图。图1示出了用于至少部分地补偿电力网中的频偏的方法，该方法包括：确定100电力网频率并向电力网频率标准110应用120电力网频率。在电力网频率满足电力网频率标准110的情况120下，基于电力网频率标准110而从风力涡轮机发电厂群300中确定130一组风力涡轮机320，并向该组风力涡轮机320发射140用于瞬态频率响应的命令。
[0056] 图2示出了根据本发明的另一示例性实施例的建议方法的示意图。图2中所示的方法类似于图1中所示的方法。图2中的方法此外包括：提供至少两个电力网频率子标准111、112，并且在电力网频率满足所述至少两个电力网频率子标准111、112中的一个的情况120下，将此电力网频率子标准111、112设置为电力网频率标准110。这用“{111->100或112->
100}”来说明。
[0057] 对于其中瞬态频率响应置于涡轮机水平处且作为响应于来自中央控制器的触发器命令或响应于本地频率测量的纯步进响应而执行的发电厂而言，可通过经由在风力涡轮机310水平下设置差分触发器值来区别触发点而调制来自整个发电厂群300的聚合响应，但是通过在中央发电厂控制器220（在图3中示出）处设计差分触发功能，从单个风力涡轮机310或从风力涡轮机组320分发用于瞬态频率响应的命令，更准确的控制可以是可能的。
[0058] 如本文所述的中央功能或方法可基于风力涡轮机发电厂群300中的在线的风力涡轮机310的数目而动态地向风力涡轮机310指派触发点，以便确保期望的聚合响应。
[0059] 如本文所述的中央功能或方法可预先分发触发点，或者可在期望激活的时间分发触发
信号。
[0060] 该分发可将单个风力涡轮机310的可用瞬态频率响应考虑在内，使得预期聚合瞬态频率响应对于每组风力涡轮机320而言可以是相等的，或者可以对于每个唯一触发点而言是相等的，或者使得可将聚合瞬态频率响应分组（group），并模拟与频率误差的量值的比例或频率误差与聚合瞬态频率响应的量值和/或计时之间的某其它数学传递函数。
[0061] 图3示出了根据本发明的示例性实施例的与风力涡轮机发电厂群相交互的建议的电力网操作设备的示意图。图3图示出一种用于补偿电力网中的频偏的电力网操作设备200，该电力网操作设备200包括：用于确定电力网频率的电力网频率确定单元210、用于在电力网频率满足电力网频率标准110的情况下进行比较的电力网频率比较单元220、用于基于满足的电力网频率标准110来从风力涡轮机发电厂群300中确定一组风力涡轮机320的风力涡轮机确定单元230、以及用于向该组风力涡轮机310发射140用于瞬态频率响应的命令的瞬态频率响应命令发射单元240。
[0062] 此类电力网操作设备200也可称为中央功能控制设备。其可以基于为每个风力涡轮机310或风力涡轮机组320
指定的频率触发点而命令140来自单个风力涡轮机310或一组或多组涡轮机320的响应。例如，一组涡轮机320可在频率下降至标称的99%的情况下提供响应，而另一组风力涡轮机320可在频率随后下降至98.5%的情况下提供响应等等。或者例如，可将频率事件开始之后的不同时间延迟结合到控制方法中。
[0063] 例如可将此类电力网操作设备200实施成在主
变压器的高压或中压侧的集中式场控制器（park controller），这取决于可如何开发用于执行在本发明中描述的方法的
软件代码。另外，为了在风力涡轮机310水平下控制电压（
无功功率/功率因数），中央场控制器可以能够单个地控制风力涡轮机310的瞬态频率响应，以便在电力网频率的测量点处调制聚合瞬态频率响应。
[0064] 应注意的是术语“包括”不排除其它元件或步骤且冠词“一”或“一个”的使用不排除多个。并且可将与不同实施例相关联地描述的元素组合。还应注意的是不应将权利要求中的参考符号解释为限制权利要求的范围。
[0065] 应注意的是在本发明的进一步改进中组合来自本文所述的不同说明性实施例的特征也可以是可能的。还应注意的是不应将权利要求中的参考符号解释为限制权利要求的范围。
[0066] 为了概括本发明的上述实施例，一个人可以
声明：
[0067] 随着类似于使用全逆变器的风力涡轮机之类的越来越多的可更新能量发电厂将此辅助服务提供为对电力网的瞬态频率响应，电力网运营商可能需要更多灵活性来选择对此类频率下降的响应的量值。通过提供由基于电力网频率标准（110来确定130一组风力涡轮机320并向所确定的风力涡轮机组320发射140用于瞬态频率响应的命令而至少部分地补偿电力网中的频偏的方法，提供了一种用于向电力网提供更适当的响应以便适当地且快速地使电力网频率稳定而没有电力网的不受控过度补偿或过度振荡行为的解决方案。此外，通过将风力涡轮机310水平下的步进响应与触发机制的差别相组合，可提供一种新的解决方案，以便得到用于设计响应的更多灵活性，其在中央测量点处提供满足用于瞬态频率响应的本地需要方面的更多灵活性。通过提供如本文公开的此类解决方案，电力网运营商可充分利用此响应的特性，其在很大程度上是由软件和/或控制器并且不是由老式电力发电机的限制定义的可编程特性。
