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運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法

文檔序號:5253393閱讀:282來源:國知局
專利名稱:運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法并且還涉及一種這樣的風(fēng)力發(fā)電場。
背景技術(shù)
風(fēng)力發(fā)電裝置起初總是以各個(gè)單元的形式豎立,并且在近年來,也由于行政規(guī)則和建筑規(guī)則,風(fēng)力發(fā)電裝置常常安裝成風(fēng)力發(fā)電場。對于風(fēng)力發(fā)電場,其最小的單元具有至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的設(shè)置,然而往往顯著地要多。舉例說在Holtiem(東弗里西亞)的風(fēng)力發(fā)電場,在那里50多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置構(gòu)成聯(lián)合機(jī)組??梢灶A(yù)料在未來數(shù)年內(nèi)不論單機(jī)數(shù)量還是風(fēng)力發(fā)電裝置的裝機(jī)容量將會大大地增長。在最多數(shù)情況下在供電網(wǎng)的短路功率電平低和人口密度低的地區(qū)風(fēng)的潛力最大。精確地說是在風(fēng)力發(fā)電裝置很快地達(dá)到技術(shù)連接極限的地方,導(dǎo)致在這樣的地點(diǎn)不再可能進(jìn)一步地安裝風(fēng)力發(fā)電裝置。
例如連接到50MW變壓器的變電所的常規(guī)的風(fēng)力發(fā)電場,其因此只能有最多50MW的總功率,這就是說例如50個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置各有1MW標(biāo)稱功率。
請記住風(fēng)力發(fā)電裝置不是恒定地以標(biāo)稱的方式運(yùn)行的,因而總的風(fēng)力發(fā)電場也不是恒定地達(dá)到其最大功率(標(biāo)稱功率),可以確定,如果風(fēng)力發(fā)電場的標(biāo)稱功率相應(yīng)于可以被饋入的最大可能的總功率,風(fēng)力發(fā)電場就不被理想地充分使用。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明提出一種使風(fēng)力發(fā)電場能具有高于最大可能的電網(wǎng)饋入功率的總功率輸出的方法。當(dāng)用于以上指出的例子時(shí)功率可以提高到50MW以上的值,例如53MW。當(dāng)風(fēng)速足以高到產(chǎn)生50MW的極限功率時(shí)根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電場調(diào)節(jié)裝置就介入,并且當(dāng)超過總的最大功率時(shí)就調(diào)低各個(gè)裝置或者全部裝置,其調(diào)低的方式為總是要遵從最大功率。這是說當(dāng)風(fēng)速超過標(biāo)稱風(fēng)速(風(fēng)力發(fā)電裝置達(dá)到其標(biāo)稱功率時(shí)的風(fēng)速)時(shí),至少一個(gè)或者所有的裝置都以(稍有)調(diào)低的功率輸出工作(例如在940kW而不是1MW的功率電平)。
本發(fā)明的優(yōu)勢是明顯的。整體上饋電網(wǎng)的電網(wǎng)部件(電網(wǎng)部件例如是變壓器和電線)可以被理想地充分利用或使其負(fù)載以最佳的方式平衡(還可以充分利用直到熱學(xué)極限)。以此方式,通過建立盡可能最大數(shù)量的風(fēng)力發(fā)電裝置,可以較好地利用現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電場區(qū)域。其數(shù)量不再(如此嚴(yán)重地)受現(xiàn)有電網(wǎng)容量的限制。
為控制/調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電裝置,如果風(fēng)力發(fā)電裝置具有數(shù)據(jù)輸入是適宜的,借助于/通過所述數(shù)據(jù)輸入可以把電功率設(shè)定在0至100%之間(相對于標(biāo)稱功率)。例如,如果把350kW的基準(zhǔn)值作為數(shù)據(jù)輸入,那么風(fēng)力發(fā)電裝置的最大功率輸出將不超過350W的基準(zhǔn)值。任何從0至標(biāo)稱功率(例如從0至1MW)的值都可以是基準(zhǔn)值。
該數(shù)據(jù)輸入可以直接地用于功率限制。
然而還可以借助調(diào)節(jié)器依據(jù)電網(wǎng)電壓(在風(fēng)力發(fā)電場電網(wǎng)或者饋入電網(wǎng)中)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)功率輸出。
另一個(gè)重要的功能將下面在風(fēng)力發(fā)電場調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上討論。例如將假定一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場含有10個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,所述的風(fēng)力發(fā)電裝置每個(gè)具有600kW的標(biāo)稱功率輸出。基于電網(wǎng)部件的容量(線路容量)或者變電站的有限容量還進(jìn)一步地假設(shè)把最大輸出功率(極限功率)限制到5200kW。
現(xiàn)在有可能借助于基準(zhǔn)值(數(shù)據(jù)輸入)把所有的風(fēng)力發(fā)電裝置限制到520kW的最大功率。這使得總能夠滿足限制要輸出的功率的需要。
另一個(gè)可能性涉及不允許超過作為所有裝置的功率和的最大功率,但是在同時(shí)產(chǎn)生最大的能量(千瓦時(shí)(功))在這方面應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到,在風(fēng)力發(fā)電場內(nèi)低至適中的風(fēng)速時(shí)常常會發(fā)生,在有利的(良好的)位置(這是在風(fēng)力發(fā)電場內(nèi)的首先遇到風(fēng)的位置)風(fēng)力發(fā)電裝置得到大量的風(fēng)。如果現(xiàn)在把所有的風(fēng)力發(fā)電裝置同時(shí)地下調(diào)到其扼流值(例如到520kW)這樣產(chǎn)生的功率無可爭議地由設(shè)置在良好位置的風(fēng)力發(fā)電裝置可以得到,而在一些設(shè)置在位于良好位置的風(fēng)力發(fā)電裝置“背風(fēng)區(qū)”的風(fēng)力發(fā)電裝置(在第二和第三排)得到的風(fēng)較少,結(jié)果例如只在460kW功率運(yùn)行,從而達(dá)不到520kW的最大扼流功率。因此風(fēng)力發(fā)電場發(fā)出的總功率實(shí)質(zhì)上低于5200kW的極限功率輸出。
在這種情況下根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電場功率調(diào)節(jié)以設(shè)定最大可能的能量產(chǎn)出的方式調(diào)節(jié)各個(gè)裝置。這實(shí)際意味著第一排(就是說在良好的位置)調(diào)節(jié)到較高的功率(例如調(diào)節(jié)到標(biāo)稱功率(沒有扼流作用))。從而在風(fēng)力發(fā)電場中的總的電功率提高了。然而機(jī)組調(diào)節(jié)以不超過最大允許電連接功率卻在同時(shí)產(chǎn)生的功(kWh)達(dá)到最大值的方式調(diào)節(jié)各個(gè)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的機(jī)組管理可以方便地適用于出現(xiàn)的各種情況。因此例如如果風(fēng)力發(fā)電場的個(gè)別的一個(gè)或者多個(gè)裝置被(或不得不被)退出電網(wǎng),如果因保養(yǎng)或其它原因個(gè)別的裝置或多個(gè)裝置必須臨時(shí)地停止,在個(gè)別裝置的功率方面作用不同的扼流是非常容易的。
對于控制/調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場或者個(gè)別裝置可以使用連接到裝置的數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)處理/控制處理設(shè)備,并且所述數(shù)據(jù)處理/控制處理設(shè)備從確定的(由每個(gè)裝置)風(fēng)速數(shù)據(jù)確定對個(gè)別裝置或整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場最為有利的功率扼流值。
具體實(shí)施例方式


圖1為電路方框圖,示出借助于連接到變頻器裝置(PWR)的微處理器μP的一臺風(fēng)力發(fā)電裝置的控制,借助于該控制可以把多相交流電饋入進(jìn)供電網(wǎng)。所述微處理器具有一個(gè)功率輸入端P、一個(gè)用于輸入功率因數(shù)(cos phi)的輸入端和一個(gè)用于輸入功率梯度(dp/dt)的輸入端。
包含一個(gè)整流器,一個(gè)整流器中間電路和一個(gè)變頻器的變頻器裝置連接到風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電機(jī)上,并且從該發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)速可變地,也就是說,與風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速無關(guān)地,得到由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量。
圖中所示的設(shè)計(jì)起闡述的作用,說明由風(fēng)力發(fā)電裝置輸出的功率可以如何在其量上限制到最大可能的電網(wǎng)饋入值。
圖2示出風(fēng)力發(fā)電場的原理,所述的風(fēng)力發(fā)電場包括例如三個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置1、2、3,沿風(fēng)向觀察,兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置以并排的關(guān)系布置,而第三個(gè)安置在前兩個(gè)之后。由于每個(gè)單個(gè)的風(fēng)力發(fā)電裝置具有功率輸入端用于設(shè)定相應(yīng)的裝置(圖1)的功率,各個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的功率電平可以借助于一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置設(shè)定到所希望的值,借助于所述的數(shù)據(jù)處理裝置控制整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場。在圖2中風(fēng)力發(fā)電裝置的有利位置是首先遭遇風(fēng)的位置,也就是說裝置1和2。
本發(fā)明還涉及運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法,所述的風(fēng)力發(fā)電場具有至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,所述的風(fēng)力發(fā)電裝置帶有可由轉(zhuǎn)子驅(qū)動向風(fēng)力發(fā)電裝置連接的電網(wǎng)輸送電力的發(fā)電機(jī)。本發(fā)明還涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置,所述風(fēng)力發(fā)電裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子和一臺與轉(zhuǎn)子連接的發(fā)電機(jī),用于向用戶,尤其是電網(wǎng)輸送電力。
在小功率電(島嶼)網(wǎng)的情況下,如果相對大的用戶從電網(wǎng)上分隔開時(shí),電網(wǎng)頻率非??焖俚?突然地)上升。有時(shí)需要驅(qū)動機(jī)器例如柴油機(jī)、水輪機(jī)等等降低其(機(jī)械和電的)功率。在這樣的時(shí)期這些發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量大于從電網(wǎng)獲得的能量。這時(shí)消耗能量以加速發(fā)電機(jī)。這意味著轉(zhuǎn)速上升并且從而電網(wǎng)頻率也上升。
許多連接在電網(wǎng)上的電氣裝置,例如計(jì)算機(jī)、電動機(jī)等等,卻不是為起伏的電網(wǎng)頻率或其中的突然改變而設(shè)計(jì)的,起伏的電網(wǎng)頻率或其中的突然改變可導(dǎo)致電機(jī)的損壞或者以至于毀壞。
本發(fā)明的目的是當(dāng)把風(fēng)力發(fā)電裝置(風(fēng)力發(fā)電場)連接到電網(wǎng)上時(shí)排除上述的問題。
根據(jù)本發(fā)明該目的通過具有權(quán)利要求7所述的特征的方法和權(quán)利要求10所述的特征的風(fēng)力發(fā)電裝置達(dá)到。有利的擴(kuò)展相應(yīng)地說明在從屬權(quán)利要求中。
根據(jù)本發(fā)明提出,如果風(fēng)力發(fā)電裝置要運(yùn)行在這樣的小功率電網(wǎng)上時(shí),其(機(jī)械功率和)電力要依據(jù)電網(wǎng)頻率控制。這是旨在防止電網(wǎng)頻率的進(jìn)一步上升或者說使電網(wǎng)頻率降低。
下面借助于實(shí)施形式詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容。
在附圖中圖11示出風(fēng)力發(fā)電裝置的頻率/功率時(shí)間圖線,圖12示出風(fēng)力發(fā)電裝置的側(cè)視圖,圖13示出風(fēng)力發(fā)電裝置的變頻器的電路方框圖,所述的變頻器用微處理器控制,圖14示出風(fēng)力發(fā)電裝置的調(diào)節(jié)設(shè)備,圖15示出風(fēng)力發(fā)電裝置連接到電網(wǎng)上,而圖16是相對圖13的另一視圖。
圖11示出對風(fēng)力發(fā)電裝置(或者風(fēng)力發(fā)電場)的要求以依據(jù)電網(wǎng)的頻率f降低其輸出功率P。在此情況下100%的值代表電網(wǎng)的基準(zhǔn)頻率或目標(biāo)頻率(50Hz、60Hz)。100.6%和102%分別地相應(yīng)高于電網(wǎng)頻率f值。
例如在電網(wǎng)頻率上升0.6%(就是說達(dá)100.6%)時(shí),還不調(diào)低風(fēng)力發(fā)電裝置的(風(fēng)力發(fā)電場的)電功率。如果此后電網(wǎng)頻率再進(jìn)一步上升,這時(shí)就調(diào)低風(fēng)力發(fā)電裝置的電功率。在圖示的例子中當(dāng)電網(wǎng)頻率上升至102%時(shí)風(fēng)力發(fā)電裝置的電功率降低到零功率。
圖13示出一個(gè)滿足該要求的風(fēng)力發(fā)電裝置的實(shí)施形式。風(fēng)力發(fā)電裝置具有可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片(轉(zhuǎn)子葉片的節(jié)距調(diào)節(jié))從而可以降低風(fēng)力發(fā)電裝置的機(jī)械功率。例如如果調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片相對于風(fēng)的切角,也可以把作用在轉(zhuǎn)子槳葉上的力降低到所希望的值。從連接到承載轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機(jī)(未示)發(fā)出的交流電借助一個(gè)整流器2整流并且借助于一個(gè)電容器3濾波。變頻器4然后把直流電壓逆變成交流電輸送進(jìn)電網(wǎng)L1、L2、L3。輸出電流的頻率由電網(wǎng)預(yù)先確定。包含一個(gè)微處理器的調(diào)節(jié)裝置5測量電網(wǎng)頻率并且以使輸出頻率相應(yīng)于電網(wǎng)電壓(電網(wǎng)頻率)的方式控制變頻器的功率開關(guān)。如前所述,如果電網(wǎng)頻率上升,就調(diào)低電力,如圖11所示。
圖14示出根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置。圖中示出的風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子4連接到發(fā)電機(jī)G,所述發(fā)電機(jī)G提供取決于風(fēng)速并且從而取決于風(fēng)的動力的電功率。由發(fā)電機(jī)G產(chǎn)生的交流電壓借助于變頻器首先整流,然后轉(zhuǎn)變成具有與電網(wǎng)頻率相應(yīng)的頻率的交流電壓。再借助于電網(wǎng)頻率檢測器測定電網(wǎng)饋入點(diǎn)的電網(wǎng)電壓。參見圖11,只要電網(wǎng)頻率一超過預(yù)定的值,就降低電功率輸出以抵制電網(wǎng)頻率的進(jìn)一步上升。因此,借助于調(diào)節(jié)裝置,電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率被控制到所希望的電網(wǎng)頻率值,或至少避免進(jìn)一步的上升。
以調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電裝置輸出的功率的方式調(diào)節(jié)饋電使之可能避免或者顯著地降低電網(wǎng)頻率起伏。
圖15示出把風(fēng)力發(fā)電裝置連接到電網(wǎng)上,其中風(fēng)力發(fā)電裝置產(chǎn)生的電功率在電網(wǎng)饋入點(diǎn)輸送進(jìn)電網(wǎng)中。多個(gè)用戶連接到電網(wǎng)上,所述多個(gè)用戶在圖示的例中簡化地用房屋示出,。
圖16示出與圖3所示有些不同的控制調(diào)節(jié)裝置的基本部件??刂坪驼{(diào)節(jié)裝置具有一個(gè)整流器,用其把發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓整流。一個(gè)連接到整流器的頻率轉(zhuǎn)換器把首先在中間電路中整流出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓,轉(zhuǎn)換出的交流電壓以L1、L2、L3方式的三相交流電壓的形式饋入電網(wǎng)中。轉(zhuǎn)換器的頻率通過微電腦控制,所述的微電腦是總的調(diào)節(jié)裝置的一部分。為此目的,微處理器與頻率轉(zhuǎn)換器連接。調(diào)節(jié)電路用的輸入?yún)?shù)是當(dāng)前的盛行電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率f、發(fā)電機(jī)電功率P、無功功率系數(shù)cos-,以及功率梯度dp/dt,用其把風(fēng)力發(fā)電裝置2提供的電功率饋入電網(wǎng)。微處理器包含根據(jù)本發(fā)明對于以其所希望的頻率饋入的電壓的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明還涉及運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法,所述的風(fēng)力發(fā)電場包括至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,所述風(fēng)力發(fā)電裝置具有由轉(zhuǎn)子驅(qū)動的發(fā)電機(jī),用于向電網(wǎng)或者特別是向連接于其上的用戶輸送電功率。
本發(fā)明還涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置(風(fēng)力發(fā)電場),尤其是用于實(shí)施所述的方法,所述風(fēng)力發(fā)電裝置包含一個(gè)轉(zhuǎn)子和一個(gè)連接到轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機(jī),用于向電網(wǎng)輸送電功率,并且一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場具有至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置。
在公知的用于從風(fēng)能產(chǎn)生電能的風(fēng)力發(fā)電裝置中,發(fā)電機(jī)以并聯(lián)的方式與電氣用戶,常常是電網(wǎng),一起運(yùn)行。在風(fēng)力發(fā)電裝置運(yùn)行的過程中發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的有效電功率可取決于當(dāng)前地盛行風(fēng)速而變化。這樣的結(jié)果是也可以取決于當(dāng)前地盛行風(fēng)速而變化,例如在饋入點(diǎn),改變電網(wǎng)電壓(幅度和/或相位)。這對于要饋入的電流也適用。
在把產(chǎn)生的電功率饋入電網(wǎng)的情況下,例如公共供電線路,電網(wǎng)電壓中可能由此發(fā)生起伏。然而這樣的起伏只在非常嚴(yán)格的限度內(nèi)允許,以便于所連接的用戶安全地運(yùn)行。
對在供電電網(wǎng)中的電網(wǎng)電壓方面的基準(zhǔn)值相對大的偏差,尤其在中等電壓電平,可以通過例如在所述值超過或者低于預(yù)定的極限值時(shí)啟動步進(jìn)變壓器之類的切換裝置進(jìn)行補(bǔ)償。以此方式使電網(wǎng)電壓在預(yù)定的容差限度之內(nèi)基本上保持恒定。
本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電裝置的方法,以及一種風(fēng)力發(fā)電裝置或者風(fēng)力發(fā)電場,與沒有風(fēng)力發(fā)電裝置的情況相比,它們即使在起伏的輸出功率時(shí)也能夠降低或者至少不顯著地增加不希望的在網(wǎng)絡(luò)中預(yù)定的點(diǎn)的電壓起伏。
在本說明書前序部分所述的方法中,本發(fā)明(權(quán)利要求15)通過依據(jù)在至少一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)中檢取電壓改變風(fēng)力發(fā)電裝置提供的電力的相位角φ實(shí)現(xiàn)所述的目的。
在本說明書前序部分所述的風(fēng)力發(fā)電裝置中,用能夠?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的方法的裝置實(shí)現(xiàn)所述目的。
在本說明書前序部分所述的風(fēng)力發(fā)電場中,所述的目的通過至少一個(gè)能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的方法的相應(yīng)的裝置,和用于風(fēng)組機(jī)對每個(gè)可獨(dú)立調(diào)節(jié)的部分的相應(yīng)電壓檢測裝置實(shí)現(xiàn)。
通過依據(jù)用戶或者電網(wǎng)的電壓而改變輸出功率的相位角,本發(fā)明避免施加在用戶上的電壓的不希望的起伏,尤其是電網(wǎng)中的電壓的起伏。由此補(bǔ)償了風(fēng)力發(fā)電裝置輸出的有效功率和/或用戶從電網(wǎng)提取的功率的改變引起的不希望的電壓起伏。
在一個(gè)特別優(yōu)選地特征中以這樣的方式改變相位角使得在至少一個(gè)電網(wǎng)中的預(yù)定的點(diǎn)上電壓基本上保持恒定。在這種情況下為了獲得所需要的調(diào)節(jié)參數(shù),檢取網(wǎng)絡(luò)中至少一點(diǎn)的電壓。
特別地所述的點(diǎn)可以不是饋入點(diǎn)。通過檢測風(fēng)力發(fā)電裝置輸送的電功率的電壓幅度和相位角中的適當(dāng)變化可以提供快速反應(yīng)的和有效的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
在一個(gè)特別地優(yōu)選的實(shí)施形式中,要為相位角設(shè)定的值從預(yù)定的特性值推衍出。這些特性值優(yōu)選地可以用表的形式提供,其中把以前測定的特性曲線簇以離散的值的形式表示,這使之可以推導(dǎo)出要設(shè)定的相位角。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的擴(kuò)展中,如果電壓起伏超過預(yù)定的極限值,可以直接或間接地進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過致動電網(wǎng)中的切換裝置,例如步進(jìn)變壓器,可以把電壓重新調(diào)節(jié)進(jìn)容差的范圍內(nèi)。在同時(shí)或者與之相關(guān)地在預(yù)定的時(shí)期把相位角設(shè)定到一個(gè)恒定的值—優(yōu)選地是平均值,例如是零,以通過相位角的適當(dāng)改變,能夠重新補(bǔ)償后續(xù)發(fā)生的電壓起伏,在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的擴(kuò)展中,適當(dāng)?shù)碾妷簷z測過程和相位角方面的設(shè)定操作還可以獨(dú)立地在電網(wǎng)的電氣分開的分區(qū)域中進(jìn)行,以便以每個(gè)分區(qū)域中的電壓保持基本上恒定的方式調(diào)節(jié)每個(gè)部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的擴(kuò)展,有利地提供一種具有微處理器的調(diào)節(jié)裝置,以這種方式能夠?qū)嵤?shù)字調(diào)節(jié)。
一種前序部分所述風(fēng)力發(fā)電場的優(yōu)選的擴(kuò)展,其中有一個(gè)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的相應(yīng)裝置和用于風(fēng)力發(fā)電場的每個(gè)獨(dú)立地可調(diào)節(jié)的部分的電壓檢測裝置,從而電網(wǎng)的電氣上分開的分區(qū)域也可以通過使在電網(wǎng)的每個(gè)分區(qū)域中的電壓都保持基本上恒定的方式單獨(dú)調(diào)節(jié)。
下面參照附圖借助于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電裝置的方法的實(shí)施形式說明本發(fā)明。在附圖中圖21是風(fēng)力發(fā)電裝置向電網(wǎng)饋電的簡化圖示,圖22示出根據(jù)本發(fā)明用于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電裝置的調(diào)節(jié)裝置,圖23示出電網(wǎng)電壓和相位角之間的關(guān)系,圖24示出圖22中所示的調(diào)節(jié)裝置的基本部件,而圖25示出多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置視電網(wǎng)的情況共同調(diào)節(jié)或分開調(diào)節(jié)的簡化示圖。
一臺如圖21所示的具有一個(gè)轉(zhuǎn)子4的風(fēng)力發(fā)電裝置2,其連接到電網(wǎng)6上,所述的電網(wǎng)6例如可以是公共供電網(wǎng)。若干用戶8連接到該電網(wǎng)。風(fēng)力發(fā)電裝置2的發(fā)電機(jī)(圖21中未示出的)與一個(gè)電氣控制和調(diào)節(jié)裝置10連接,所述的電氣控制和調(diào)節(jié)裝置10首先把發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生的交流電整流,并且然后再把它變換成與電網(wǎng)頻率相應(yīng)的頻率的交流電流。所述的控制和調(diào)節(jié)裝置10具有一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置。
在電網(wǎng)6的任意點(diǎn)22都可以設(shè)有電壓檢測裝置22,該電壓檢測裝置測量(除了包括相位以外)特別是電網(wǎng)電壓的幅度并且把測量的值反饋到調(diào)節(jié)裝置10作為適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)參數(shù)。
圖22示出根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置。示意示出的轉(zhuǎn)子4連接到發(fā)電機(jī)12上,所述的發(fā)電機(jī)12產(chǎn)生可取決于風(fēng)速的電功率。發(fā)電機(jī)12中產(chǎn)生的交流電壓可以首先被整流并且然后轉(zhuǎn)換成有相應(yīng)于電網(wǎng)頻率的頻率的交流電壓。
電網(wǎng)電壓借助于電壓檢測器(未示)在電網(wǎng)6的位置22處測量。取決于已確認(rèn)的電網(wǎng)電壓,可借助于圖4中所示的微處理器,計(jì)算出最佳的相位角φ。然后借助于調(diào)節(jié)裝置把電網(wǎng)電壓U調(diào)節(jié)到所希望的值Uref。
通過改變相位角調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)12向電網(wǎng)輸送的電功率。
圖23中示出電網(wǎng)電壓與相位角之間的關(guān)系。如果電壓偏離其在電壓值Umin與Umax之間的基準(zhǔn)值Uref,那么相應(yīng)于圖中的特性曲線,就以這樣的方式改變相位角φ依據(jù)偏離的信號,把或電抗性或電容性的無功功率饋入進(jìn)電網(wǎng)中,以便以此方式在電壓檢測點(diǎn)穩(wěn)定電壓(圖21中的22處)。
圖24示出圖21所示的控制和調(diào)節(jié)裝置10的基本部件。控制和調(diào)節(jié)裝置10具有一個(gè)整流器16,用其整流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電流。一個(gè)連接到整流器16上的變頻器18將初始整流的直流電變換成經(jīng)過相線L1、L2、L3饋入電網(wǎng)6的三相交流電。
變頻器18借助于總調(diào)節(jié)裝置的一部分的微處理器20控制。為此目的微處理器20與變頻器18連接。微處理器20的輸入?yún)?shù)是當(dāng)前地盛行電網(wǎng)電壓U、發(fā)電機(jī)的電力P、電網(wǎng)電壓基準(zhǔn)值Uref和功率梯度dP/dt。在微處理器中進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明要饋入的功率中的改變。
圖25示出兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置2,作為一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場的例子。調(diào)節(jié)裝置10與當(dāng)然還可以象征地代表相應(yīng)多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的那些風(fēng)力發(fā)電裝置2的每個(gè)相關(guān)聯(lián)。調(diào)節(jié)裝置10在電網(wǎng)6、7中的預(yù)定的點(diǎn)22、27檢測電壓并且通過線路25、26把檢測的電壓輸送到相應(yīng)地關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)裝置10。
通過一個(gè)切換裝置23可以把電網(wǎng)的分區(qū)域6、7連接在一起或者相互分開。與切換裝置23并聯(lián)地設(shè)有切換裝置24,根據(jù)切換裝置的切換條件,所述的切換裝置24使兩個(gè)調(diào)節(jié)裝置10可連接在一起或者相互分開。
如果電網(wǎng)的兩個(gè)分區(qū)域6、7連接在一起,那么兩個(gè)調(diào)節(jié)裝置10也連接在一起,從而可以把整個(gè)電網(wǎng)考慮成一個(gè)單元,并且由作為一個(gè)整體的風(fēng)力發(fā)電場供電,其中根據(jù)檢測點(diǎn)22、27處的電壓,以單元的方式再調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場。
如果電網(wǎng)的兩個(gè)分區(qū)域6、7通過切換裝置23分開,調(diào)節(jié)裝置10也被相互地分開,分開的方式是風(fēng)力發(fā)電場的一部分用調(diào)節(jié)裝置10通過線路25在檢測點(diǎn)22監(jiān)測,并且可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場的關(guān)聯(lián)部分,而電網(wǎng)7的另一部分借助于調(diào)節(jié)裝置10通過線路26在檢測點(diǎn)27監(jiān)測,相應(yīng)地調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場的中所述的另一個(gè)部分,以穩(wěn)定電網(wǎng)中的分區(qū)域7中的電壓。
可以理解,這種劃分不必限制為兩個(gè)分區(qū)域。此劃分可以用于將一個(gè)單個(gè)的裝置與一個(gè)電網(wǎng)的分區(qū)域聯(lián)合。
根據(jù)本發(fā)明,風(fēng)力發(fā)電場的中央調(diào)節(jié)部分實(shí)質(zhì)上旨在風(fēng)力發(fā)電場不僅向公共供電網(wǎng)饋送電能,并且還在同時(shí)以支持電網(wǎng)的方式被控制,優(yōu)選地由公共電網(wǎng)(電力設(shè)施)的營運(yùn)商進(jìn)行控制。在本申請中所述的風(fēng)力發(fā)電場參考的范圍內(nèi),這就是要指得是一個(gè)單個(gè)的風(fēng)力發(fā)電裝置而不總是多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,在這方面優(yōu)選地總是多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置構(gòu)成一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場。
對于根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電場的中心控制,公共供電電網(wǎng)的營運(yùn)商不僅通過適當(dāng)?shù)耐ǖ斤L(fēng)力發(fā)電裝置/風(fēng)力發(fā)電場的控制線(總線系統(tǒng))具有控制通道,而且還從風(fēng)力發(fā)電場/風(fēng)力發(fā)電裝置接收數(shù)據(jù),譬如測量的風(fēng)力數(shù)據(jù)、關(guān)于風(fēng)力發(fā)電場的狀態(tài)的數(shù)據(jù),還有例如關(guān)于風(fēng)力發(fā)電場的可提供的功率(當(dāng)前盛行功率)(有效功率)的數(shù)據(jù)。
這樣的中心控制例如還意味著在一定的情況下風(fēng)力發(fā)電場完全地從電網(wǎng)脫開,例如不能夠在風(fēng)力發(fā)電場的部分上遵守由公共電網(wǎng)(電力設(shè)施)營運(yùn)商事先制定的電網(wǎng)連接規(guī)則時(shí)。
例如如果電網(wǎng)電壓落在給定的值以下,例如電網(wǎng)電壓的70到90%之間的值時(shí),必須在預(yù)定的時(shí)間內(nèi),例如兩到六秒之間,把風(fēng)力發(fā)電場與電網(wǎng)分開。
最后要注意,風(fēng)力發(fā)電場的功率改變(dP)不僅通過風(fēng)預(yù)定,還在整個(gè)給定的時(shí)間間隔中改變。因此功率參數(shù)還要參照功率梯度,并且說明在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)(例如每分鐘)允許改變多少百分比的可提供的功率。從而例如可以提出,風(fēng)力發(fā)電場的功率梯度可以在每分鐘內(nèi)最多在電網(wǎng)連接容量的5至15%之間,優(yōu)選地在10%。
風(fēng)力發(fā)電場的這種調(diào)節(jié)例如可以這樣地進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場的所有的風(fēng)力發(fā)電裝置同時(shí)地或均勻地按照預(yù)定的功率梯度增加功率輸出??梢岳斫猓蛇x擇地,可設(shè)想在例如10至20個(gè)之間的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)力發(fā)電場的情況下,首先一或者兩個(gè)裝置(按照功率梯度的幅度相應(yīng)數(shù)量級)一開始地以全功率向電網(wǎng)饋電,然后根據(jù)相應(yīng)地預(yù)定的功率梯度在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)切入其它的裝置,直到風(fēng)力發(fā)電場的所有可提供的功率都可以饋入電網(wǎng)中。
根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電場另一個(gè)方面是提供當(dāng)前可以提供的風(fēng)力發(fā)電場的功率的一定百分比的電平,例如10%,的后備功率,或者是固定值,例如每風(fēng)力發(fā)電場500kW和1MW之間或以上的值的后備功率。該后備功率不要與超過風(fēng)力發(fā)電場的電網(wǎng)連接功率的機(jī)組功率混淆。后備功率決定性地涉及不超過電網(wǎng)連接功率范圍的功率后備(這涉及有功功率及無功功率)。該后備功率可以由公共供電網(wǎng)的營運(yùn)商規(guī)定。這就是說,如果可得到足夠的風(fēng)從風(fēng)力發(fā)電場把電網(wǎng)連接功率饋入電網(wǎng),電力設(shè)施,可以借助于規(guī)定的控制介入風(fēng)力發(fā)電場,使得理論上可能達(dá)到的功率不是完全地饋送進(jìn)電網(wǎng),而是把功率的一部分用作后備功率。這種后備功率的一個(gè)特定的方面是,在發(fā)電站功率發(fā)生意外故障的情況下(在其它的把功率饋送進(jìn)電網(wǎng)的位置),可以通過調(diào)出相應(yīng)的后備功率穩(wěn)定電網(wǎng)。
因此,用上面指出的風(fēng)力發(fā)電場的中心控制,在正常的情況下饋送進(jìn)電網(wǎng)的功率少于風(fēng)力發(fā)電場所能夠提供的功率(最大可得到功率),這取決于電網(wǎng)中的相應(yīng)功率要求。
為了能夠進(jìn)行上述的功率控制程序,電網(wǎng)的營運(yùn)商還需要規(guī)定數(shù)據(jù),譬如風(fēng)速、風(fēng)力發(fā)電場的安裝狀態(tài)(有多少裝置在運(yùn)行,有多少退出運(yùn)行或者損壞),并且優(yōu)選地還有最大可能的有功功率輸送。在此,對于最大可能的有功功率輸出成立這樣地限制只有在不能夠從風(fēng)速和安裝狀態(tài)確定數(shù)據(jù)時(shí),才須要把最大可能的功率輸出作為數(shù)據(jù)提供。
為了控制風(fēng)力發(fā)電場和為電力設(shè)施提供數(shù)據(jù)可以考慮采用普通的總線系統(tǒng),例如還可以采用標(biāo)準(zhǔn)化的總線系統(tǒng)。已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)化的接口用于這樣的標(biāo)準(zhǔn)化總線系統(tǒng),例如Profibus系統(tǒng),從而還可以借助于適當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)化的控制指令實(shí)施中心風(fēng)力發(fā)電場控制。
補(bǔ)充于以上說明,按照先前設(shè)計(jì)的功率,就是說以50MW以上的總功率輸出時(shí),風(fēng)力發(fā)電場也可看作是大型的發(fā)電站,并且必須滿足大型發(fā)電站的條件。
最后還可以提出把機(jī)組調(diào)節(jié)得使之不超過電網(wǎng)連接值(電網(wǎng)連接容量)。
最后在切換進(jìn)/切入風(fēng)力發(fā)電場時(shí)還必須提出不發(fā)生不希望的電網(wǎng)反作用。例如在切換進(jìn)/切入風(fēng)力發(fā)電場時(shí),電流在相應(yīng)于連接容量的標(biāo)稱電流方面可不高于預(yù)定的值。這樣的值例如可以在1.0至1.4之間。
如前所述,應(yīng)當(dāng)提出,如果在公共供電電網(wǎng)中頻率例如從50.25Hz(50Hz的標(biāo)稱頻率)上升時(shí),風(fēng)力發(fā)電場輸送的有功功率自動的降低到電網(wǎng)頻率重新穩(wěn)定在上述的值。
因此風(fēng)機(jī)還必須總是能夠以降低了的功率輸出運(yùn)行,以能夠遵守電網(wǎng)的要求。這種功率調(diào)節(jié)還意味著可以在任何運(yùn)行條件下和從任何運(yùn)行點(diǎn)把功率輸送(特別是有功功率)降低到任意的所希望的值。
從而例如如果存在安全可靠的系統(tǒng)運(yùn)行方面的風(fēng)險(xiǎn)、瓶頸或者上游布置的電網(wǎng)中過載的風(fēng)險(xiǎn)等要應(yīng)對時(shí),存在島嶼電網(wǎng)形成的風(fēng)險(xiǎn)時(shí),危及靜態(tài)或動態(tài)穩(wěn)定性時(shí),頻率上升可危及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí),以及例如在電力設(shè)施進(jìn)行維修或者其它地由運(yùn)行決定的停運(yùn)時(shí),可以實(shí)現(xiàn)饋入功率的限制在可提供的饋入功率以下。
除了已經(jīng)說明了的并且在需要時(shí)必須設(shè)定的有功功率輸出之外,還必須能夠提供給定的無功功率,在這種情況下還必須可以通過電力設(shè)施按所希望地設(shè)定,更具體地既在電感性的也在電容性的范圍內(nèi),也就是說在欠勵(lì)磁及過勵(lì)磁,相應(yīng)的值可按照電力設(shè)施的目的預(yù)先設(shè)定。
由此,可以可變地設(shè)定關(guān)于無功功率準(zhǔn)備的基準(zhǔn)值,其中基準(zhǔn)值的預(yù)先設(shè)定在電網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)對功率因數(shù)(cos phi)或電壓幅度進(jìn)行。還可以預(yù)先確定固定的基準(zhǔn)值。
如以前已經(jīng)說明地如果電網(wǎng)中的頻率值超過/低于一定的電平就降低功率輸送和/或把風(fēng)力發(fā)電場完全地從網(wǎng)絡(luò)中取開。從而例如在電網(wǎng)落在約48Hz(伴有50Hz的電網(wǎng)頻率)以下或者在51至52Hz的頻率就可以從電網(wǎng)中退出風(fēng)力發(fā)電場。在低于預(yù)定的范圍值時(shí),還可以在該范圍的限度內(nèi)只把當(dāng)前可提供的功率的一部分饋入電網(wǎng)中,例如當(dāng)前可提供的功率的約80和95%之間。
例如如果電網(wǎng)電壓還要落在預(yù)定的值以下,如偏離電網(wǎng)頻率的情況同樣地也適用于此。換言之,如果電壓按給定的電壓低于或者超過預(yù)定的電網(wǎng)電壓時(shí),首先降低功率輸送,然后當(dāng)電網(wǎng)電壓低于或者超過給定的極限值時(shí),所述的裝置完全地脫開電網(wǎng)或者至少饋入電網(wǎng)的功率設(shè)定在零。
最后還可以提出,當(dāng)達(dá)到給定的電網(wǎng)電壓和/或電網(wǎng)頻率值時(shí),經(jīng)過試驗(yàn)證明實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電場的關(guān)閉,而不在事先降低功率輸出。
然而這也同時(shí)意味著給定的頻率偏離/電壓偏離在電網(wǎng)頻率/電網(wǎng)電壓的預(yù)定的范圍內(nèi)之內(nèi)時(shí),不允許自動地把風(fēng)力發(fā)電場從電網(wǎng)分開。
最后,為了電網(wǎng)保護(hù)的目的,還可以提出,當(dāng)電壓超過時(shí)關(guān)閉時(shí)間顯著地短于(例如50至200毫秒)電壓降低的保護(hù)的情況(1秒以上的關(guān)閉時(shí)間,優(yōu)選地在2至6秒之間)。當(dāng)較高頻率或者較低頻率的值超過或者低于預(yù)定的、還剛好可接受的極限值時(shí),關(guān)閉時(shí)間大約地在電壓超過(在預(yù)定的電壓值以上)時(shí)的關(guān)閉時(shí)間的范圍內(nèi)。
最后在電網(wǎng)故障的事件中,例如在短路的情況下,不應(yīng)當(dāng)總是直接地自動進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電場從電網(wǎng)上的分離,而是可以以取決于相應(yīng)的電網(wǎng)連接,還饋送進(jìn)電網(wǎng)一個(gè)對于短路功率的部分作為視在功率的方式進(jìn)行控制,以便以這樣的方式還能夠在一定的程度上提供電網(wǎng)支持。這意味著,至少在短路持續(xù)時(shí)間的一定的時(shí)間但是最多只有數(shù)秒鐘,風(fēng)力發(fā)電場必須輸送盡可能高的視在電流(視在功率),然而這相應(yīng)于例如1或達(dá)1.5倍的相應(yīng)于電網(wǎng)連接容量的電流。
上述的行為還可以取決于標(biāo)稱電壓的電平大小進(jìn)行,例如如果它超過例如50kV以上的預(yù)定值。
為了能夠及時(shí)地進(jìn)行上述的關(guān)閉過程,例如為其實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)連接節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)繼電器(遠(yuǎn)程保護(hù)繼電器)。
最后還應(yīng)當(dāng)提供手段,所述手段在起動風(fēng)力發(fā)電場后,把電網(wǎng)中的電壓與風(fēng)力發(fā)電場的電壓同步,因?yàn)楫?dāng)風(fēng)力發(fā)電場再次起動時(shí),異步電壓會敏感地干擾電網(wǎng)并且可以使其關(guān)閉。
在根據(jù)本發(fā)明的范圍內(nèi)把功率調(diào)節(jié)在由風(fēng)力發(fā)電場當(dāng)前可提供的功率值以下,這可以通過各種措施實(shí)施。
從而例如可以總體上對每個(gè)個(gè)別的裝置降低功率,從而整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場采取所希望的降低的值。然而作為可選擇的還可以提出,只降低個(gè)別裝置的功率饋入值,從而使風(fēng)力發(fā)電場的總的饋入功率值重新采取所希望的值。
最后還可以提出,例如通過風(fēng)力發(fā)電場能夠提供的給定的功率輸入進(jìn)中間存儲器于所謂的緩沖負(fù)荷(電阻器)或者其它儲能裝置中,或者轉(zhuǎn)換成其它形式的能量,從而風(fēng)機(jī)的饋入值采取所希望的值。
功率輸出的降低還可以通過把一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置或者給定的風(fēng)力發(fā)電裝置全部地從電網(wǎng)取出提供,從而可以再次地把風(fēng)力發(fā)電場的總功率(尤其是其有功功率)設(shè)定到所希望的值和/或降到所希望的值以下。
對于風(fēng)力發(fā)電場的方面的數(shù)據(jù)(風(fēng)的數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)等等)或者為控制風(fēng)力發(fā)電場的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)傳輸,還可提供無線通信設(shè)置,從而可以無線地傳輸和處理控制數(shù)據(jù)或者信息數(shù)據(jù)。
在上述的風(fēng)力發(fā)電場調(diào)節(jié)的情況中,還可以提出,在機(jī)組內(nèi)還測量可以提供作為最大能量的值,并且還測定多大量的能量饋入進(jìn)電網(wǎng)中,從而,取基本上由于在電力設(shè)施方的風(fēng)力發(fā)電場的控制產(chǎn)生的差值量,如果需要補(bǔ)償時(shí)可以計(jì)算饋入補(bǔ)償量。
如已經(jīng)說明地,出于各種原因(電網(wǎng)保護(hù),伺服功率),不僅運(yùn)行供電電網(wǎng)的電力設(shè)施可以具有通過控制線路介入限制風(fēng)力發(fā)電場或者個(gè)別風(fēng)力發(fā)電裝置的功率輸出的可能性,而且同時(shí),公共電網(wǎng)的營運(yùn)商也可能得到關(guān)于風(fēng)力發(fā)電場的狀態(tài)的數(shù)據(jù),例如關(guān)于最大可提供功率、風(fēng)速等等的數(shù)據(jù)。當(dāng)功率限制在當(dāng)前可得到的功率以下時(shí),風(fēng)力發(fā)電場或者風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)力發(fā)電裝置沒有得到最佳的使用,這導(dǎo)致在風(fēng)力發(fā)電裝置營運(yùn)商方面的饋入損耗。因此在此本發(fā)明還提議提供虛擬的電流計(jì),所述的虛擬的電流計(jì)檢測沒有通過供電方進(jìn)入調(diào)節(jié)系統(tǒng)的介入而取走的與風(fēng)力發(fā)電場或風(fēng)力發(fā)電裝置功率輸出的限制的差額。這樣的“虛擬的電流計(jì)”一方面可以從風(fēng)速和可提供的功率得出,并且另一方面如果同時(shí)供電企業(yè)或者其他人等下調(diào)單個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置或者整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場的功率到可提供的功率輸出以下時(shí),可以通過一個(gè)整合作業(yè)測取(計(jì)算)沒有饋入到電網(wǎng)中的能量。通過所述的虛擬電流計(jì)使風(fēng)力發(fā)電裝置的營運(yùn)商因?yàn)椤疤摂M電流”,也就是由于供電調(diào)節(jié)的介入而沒有饋入的電流而得到報(bào)償?!疤摂M電流計(jì)”既可以由風(fēng)力發(fā)電裝置的營運(yùn)商安裝在風(fēng)力發(fā)電場本身的風(fēng)力發(fā)電裝置內(nèi),也可以由供電企業(yè)或者由風(fēng)力發(fā)電裝置的制造商安裝。
在本申請的范圍內(nèi)使用風(fēng)力發(fā)電裝置的概念,其與風(fēng)力發(fā)電場的概念是同義詞。在本申請中說明的各個(gè)發(fā)明方面可以與風(fēng)力發(fā)電裝置及其控制一起實(shí)現(xiàn)。然而還有可能,根據(jù)本發(fā)明的不同方面可以單獨(dú)地?zé)o本發(fā)明其它方面實(shí)現(xiàn)并且要求受到保護(hù),即使在本申請中各種發(fā)明方面一般地一起進(jìn)行描述。本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員可以清楚本發(fā)明不同的方面還可以有不同的實(shí)現(xiàn)與保護(hù),并且其共同的說明并不意味著它們總是一起實(shí)現(xiàn)并一起受到保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法,所述風(fēng)力發(fā)電場包括多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,其中所述風(fēng)力發(fā)電場與一供電網(wǎng)連接,由風(fēng)力發(fā)電場產(chǎn)生的電力饋入進(jìn)所述的供電網(wǎng)中,并且風(fēng)力發(fā)電場和/或風(fēng)力發(fā)電場的至少一風(fēng)力發(fā)電裝置具有一個(gè)控制輸入端,借助于所述的控制輸入端,風(fēng)力發(fā)電場以及一個(gè)或多個(gè)單個(gè)的風(fēng)力發(fā)電裝置的電功率可以設(shè)定在相應(yīng)有效功率即標(biāo)稱功率的0至100%之間,并且其中設(shè)置有一個(gè)與所述控制輸入端連接的數(shù)據(jù)處理裝置,并且借助于所述的數(shù)據(jù)處理裝置,視整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場在其輸出端所提供的饋入電網(wǎng)的功率的大小將所述設(shè)定值設(shè)置在0至100%的范圍內(nèi),并且其中與風(fēng)力發(fā)電場連接的供電網(wǎng)的營運(yùn)商(電力設(shè)施)可以通過所述的控制輸入端來調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場輸出的功率。
2.一種風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,其標(biāo)稱功率大于可饋入與所述風(fēng)力發(fā)電場連接的供電網(wǎng)的功率。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,當(dāng)達(dá)到最大可能的電網(wǎng)饋入功率值時(shí)扼制風(fēng)力發(fā)電場的至少一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置或者所有風(fēng)力發(fā)電裝置的功率。
4.如以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,所述的功率扼制對于所有的風(fēng)力發(fā)電裝置具有相同或者不同的幅度。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,所述風(fēng)力發(fā)電場包括至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,其中由所述風(fēng)力發(fā)電裝置輸出的功率限制其量值為低于最大可能輸送的功率值(標(biāo)稱功率)的最大可能電網(wǎng)饋入值,并且通過電能饋入的電網(wǎng)的接收容量(功率容量)和/或通過功率傳輸單元或者變壓器的功率容量,來確定所述的最大可能的饋入值,借助于變壓器將風(fēng)力發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能饋入所述電網(wǎng)中。
6.如以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,在風(fēng)力發(fā)電場內(nèi)部首先接觸風(fēng)的風(fēng)力發(fā)電裝置,在其功率方面,比在沿風(fēng)向處于上述風(fēng)力發(fā)電裝置后面的風(fēng)力發(fā)電裝置限制得少。
7.一種用于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法,所述的風(fēng)力發(fā)電場包括至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,所述的風(fēng)力發(fā)電裝置帶有向電網(wǎng)輸出電力的發(fā)電機(jī),其特征在于,依據(jù)電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場向電網(wǎng)輸出的功率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,當(dāng)電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率超過或者低于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值時(shí),降低由風(fēng)力發(fā)電場輸出的并饋入所述電網(wǎng)的功率。
9.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,當(dāng)電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率超過或者低于基準(zhǔn)值的約3‰時(shí),優(yōu)選地約6‰時(shí),降低所述風(fēng)力發(fā)電裝置的饋入功率。
10.一種風(fēng)力發(fā)電場,帶有至少一個(gè)用于實(shí)施以上權(quán)利要求之一所述的方法的風(fēng)力發(fā)電裝置,包括一個(gè)轉(zhuǎn)子和一個(gè)與所述轉(zhuǎn)子連接的發(fā)電機(jī),用于向一電網(wǎng)輸送電力,其特征在于,通過一個(gè)帶有頻率計(jì)的調(diào)節(jié)裝置測量電網(wǎng)上的電壓(流)頻率,并且由風(fēng)力發(fā)電場向電網(wǎng)輸出的功率可以依據(jù)由所述頻率計(jì)測量的電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)或者從外部(電力設(shè)施)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
11.如權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電裝置,其特征在于,所述的調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)微處理器。
12.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,所述的風(fēng)力發(fā)電裝置(風(fēng)力發(fā)電場)包括一個(gè)與微處理器連接的變頻器。
13.如以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,所述風(fēng)力發(fā)電裝置的機(jī)械功率通過設(shè)置在風(fēng)中的可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生。
14.如以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,如果電網(wǎng)頻率超過或者低于基準(zhǔn)值的一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值時(shí),優(yōu)選地為基準(zhǔn)值的2%時(shí),停止向電網(wǎng)輸送功率。
15.一種運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法,所述的風(fēng)力發(fā)電場包括一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,所述風(fēng)力發(fā)電裝置包括由所述風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子驅(qū)動的發(fā)電機(jī),用于向電網(wǎng)輸送電力,其中設(shè)有一個(gè)控制裝置,所述的控制裝置控制向電網(wǎng)中饋入電力的電壓和/或電流,其特征在于,提供一個(gè)裝置,用于至少在電網(wǎng)的一處測量電壓,并且把所測量的輸送到的控制裝置,并且依據(jù)所測量的值所述的控制裝置進(jìn)行相位角的改變,其中相位角φ確定饋入的電流和饋入的電壓之間的相位。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于,所述的相位角φ以使得在至少一個(gè)電網(wǎng)中的預(yù)定的點(diǎn)上電壓基本上保持不變的方式改變。
17.如以上的權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,測取電網(wǎng)中至少一個(gè)預(yù)定的點(diǎn)(22、27)的電壓。
18.如以上權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,測取一個(gè)不同于饋入點(diǎn)的點(diǎn)(22、27)上的電壓。
19.如以上權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,要為相位角φ設(shè)定的值從預(yù)定的特性值推衍出來。
20.如以上權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,所述的調(diào)節(jié)可以直接或間接地操作電網(wǎng)中的一個(gè)切換裝置。
21.如以上權(quán)利要求之一所述的方法,其特征在于,所述電網(wǎng)(6、7)的分區(qū)域?qū)?yīng)電壓測量程序和調(diào)節(jié)程序借助相位角φ分開地實(shí)現(xiàn)。
22.一種風(fēng)力發(fā)電裝置,其特征在于,有一個(gè)裝置(10)實(shí)施如以上權(quán)利要求之一所述的方法。
23.一種風(fēng)力發(fā)電場,包括至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,其特征在于,進(jìn)一步包括用于實(shí)施如以上權(quán)利要求之一所述的方法的裝置(10),和用于風(fēng)力發(fā)電場每個(gè)可獨(dú)立調(diào)節(jié)的部分的一個(gè)相應(yīng)的電壓測量裝置(22、27)。
24.如以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電場,其特征在于,在電網(wǎng)中電壓值降低到標(biāo)稱電壓值以下,例如電網(wǎng)標(biāo)稱電壓的70到90%之間的值的情況下,在預(yù)定的非常短時(shí)間內(nèi),例如兩到六秒之間,將風(fēng)力發(fā)電場與電網(wǎng)分開。
25.如以上權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力發(fā)電場,所述風(fēng)力發(fā)電場的功率提高或者降低限制在每分鐘內(nèi)電網(wǎng)連接容量的5-15%之間,優(yōu)選地在10%。
全文摘要
風(fēng)力發(fā)電裝置起初總是以各個(gè)單元的形式豎立,并且在近年來,也由于行政規(guī)則和建筑規(guī)則,風(fēng)力發(fā)電裝置常常安裝成風(fēng)力發(fā)電場。對于風(fēng)力發(fā)電場,其最小的單元具有至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的設(shè)置,然而往往顯著地要多。舉例說在Holtiem(東弗里西亞)的風(fēng)力發(fā)電場,在那里50多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置構(gòu)成聯(lián)合機(jī)組。可以預(yù)料在未來數(shù)年內(nèi)不論單機(jī)數(shù)量還是風(fēng)力發(fā)電裝置的裝機(jī)容量將會大大地增長。在最多數(shù)情況下在供電網(wǎng)的短路功率電平低和人口密度低的地區(qū)風(fēng)的潛力最大。精確地說是在風(fēng)力發(fā)電裝置很快地達(dá)到技術(shù)連接極限的地方,導(dǎo)致在這樣的地點(diǎn)不再可能進(jìn)一步地安裝風(fēng)力發(fā)電裝置。一種用于運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電場的方法,所述風(fēng)力發(fā)電場包括多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置,其中所述風(fēng)力發(fā)電場與一供電網(wǎng)連接,由風(fēng)力發(fā)電場產(chǎn)生的電力饋入進(jìn)所述的供電網(wǎng)中,并且風(fēng)力發(fā)電場和/或風(fēng)力發(fā)電場的至少一風(fēng)力發(fā)電裝置具有一個(gè)控制輸入端,借助于所述的控制輸入端,風(fēng)力發(fā)電場以及一個(gè)或多個(gè)單個(gè)的風(fēng)力發(fā)電裝置的電功率可以設(shè)定在相應(yīng)有效功率即標(biāo)稱功率的0至100%之間,并且其中設(shè)置有一個(gè)與所述控制輸入端連接的數(shù)據(jù)處理裝置,并且借助于所述的數(shù)據(jù)處理裝置,視整個(gè)風(fēng)力發(fā)電場在其輸出端所提供的饋入電網(wǎng)的功率的大小將所述設(shè)定值設(shè)置在0至100%的范圍內(nèi),并且其中與風(fēng)力發(fā)電場連接的供電網(wǎng)的營運(yùn)商(電力設(shè)施)可以通過所述的控制輸入端來調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電場輸出的功率。
文檔編號F03D7/02GK1559097SQ02818913
公開日2004年12月29日 申請日期2002年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者艾勞埃斯·烏本, 艾勞埃斯 烏本 申請人:艾勞埃斯·烏本, 艾勞埃斯 烏本
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