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風(fēng)電場的功率供給裝置的制造方法_2

文檔序號:9202212閱讀:來源:國知局
間。例如,當(dāng)風(fēng)電場停止遞送功率時,這可以被岸上轉(zhuǎn)換器檢測到或者可以向其報告,岸上轉(zhuǎn)換器然后可以通過施加可以按需被輔助功率供給所使用的合適反饋電壓水平來自動進行響應(yīng)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,反饋控制構(gòu)件被實現(xiàn)為岸上變電站的HVDC鏈路控制器的模塊,并且可以優(yōu)選地通過任何適當(dāng)?shù)耐ㄐ判诺琅c風(fēng)電場控制器通信,例如借助于無線或互聯(lián)網(wǎng)連接。
[0021]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,反饋開關(guān)被實現(xiàn)成在HVDC鏈路的電壓水平的基礎(chǔ)上和/或通過風(fēng)電場控制器致動,如以上描述的那樣。根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括監(jiān)視HVDC鏈路上的電壓水平的步驟。例如,如果HVDC鏈路電壓水平在風(fēng)電場停機時間期間處于某個范圍內(nèi),則反饋開關(guān)可以自動閉合。該電壓水平將顯著低于在風(fēng)電場的正常操作期間存在于HVDC鏈路上的電壓水平。只要反饋開關(guān)閉合,電流就可以從HVDC鏈路流到輔助功率供給中以便為電池充電和/或以便被轉(zhuǎn)換成適合于風(fēng)電場匯流條的功率水平。反饋開關(guān)可以使用常規(guī)隔離器等實現(xiàn)以確保當(dāng)反饋開關(guān)閉合時實現(xiàn)平滑連接。優(yōu)選地,反饋控制構(gòu)件被實現(xiàn)成確保(當(dāng)風(fēng)力場正在向電網(wǎng)遞送功率時)非常高的DC電壓不能連接到輔助功率供給。例如,在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,反饋控制構(gòu)件可以被實現(xiàn)成確保反饋開關(guān)僅能夠在HVDC電壓不超過某個水平時閉合。反饋開關(guān)的控制優(yōu)選地在HVDC鏈路上的電壓水平的基礎(chǔ)上執(zhí)行。優(yōu)選地,將岸上變電站的全橋轉(zhuǎn)換器控制成防止HVDC傳輸鏈路上的電壓水平在反饋開關(guān)閉合時超過某個水平。為此,可以在岸上變電站處實現(xiàn)互鎖系統(tǒng)。以此方式,可以有效地保護輔助功率供給的組件免受過電壓損害。
[0022]反饋電壓可以以任何合適的水平生成。例如,在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,反饋電壓根據(jù)輔助功率供給的所監(jiān)視的電壓水平來生成。在這樣的實現(xiàn)中,岸上轉(zhuǎn)換器以適于覆蓋輔助功率供給的虧損的電壓水平來遞送功率。在本發(fā)明另外的優(yōu)選實施例中,根據(jù)預(yù)定義的水平生成反饋電壓,所述預(yù)定義的水平可以根據(jù)輔助電壓供給的電池組的容量來定義。由輔助功率供給汲取的電流可以取決于電池中的電荷水平或者取決于風(fēng)電場的瞬時輔助功率需求。例如,岸上轉(zhuǎn)換器可以遞送充分高的反饋電壓以用于足夠高以經(jīng)由輔助功率供給而重啟風(fēng)力渦輪機中的一些或全部的反饋功率。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,輔助功率供給包括DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器,用于將反饋HVDC電壓轉(zhuǎn)換成適于為電池裝置的電池充電的電壓水平。這樣的恒定電壓水平確保電池以有利的方式被充電。優(yōu)選地,DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器被實現(xiàn)成將例如20kV范圍中的反饋HVDC電壓轉(zhuǎn)換成適合于電池裝置的電壓。反饋電壓水平優(yōu)選地盡可能低,而鑒于諸如風(fēng)力渦輪機的瞬時有功功率需求、岸上變電站的全橋轉(zhuǎn)換器的額定電流等之類的各種因素又是充分高的。優(yōu)選地,反饋功率供給足以覆蓋風(fēng)力場的平均功率消耗(在停機時間期間)并且足以維持電池的充電。風(fēng)力場的峰值功率需求(例如以在停機時間之后重啟一些渦輪機)然后可以被反饋功率供給(即來自輔助功率供給的DC充電器)連同來自輔助功率供給的經(jīng)充電的電池的功率所覆蓋。
[0023]如以上提到的,當(dāng)風(fēng)電場在操作時,“轉(zhuǎn)用”一些功率并且將其用于為輔助功率供給的電池再充電是可能的。例如,如果風(fēng)電場能夠生成比其額定輸出更多的功率,則該多余的功率可以被轉(zhuǎn)換成DC電荷以供稍后使用。為此,在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,輔助功率供給包括被實現(xiàn)成在風(fēng)電場的運行時間期間為電池裝置的電池充電的AC電池充電器。為了能夠在稍后時間處使用該“存儲的”功率,AC充電器被實現(xiàn)為雙向DC/AC功率轉(zhuǎn)換器使得功率可以從風(fēng)電場供給線輸運到輔助功率供給(以用于為電池充電),并且也從輔助功率供給到風(fēng)電場的AC供給線(以用于供給輔助功率并且用于重啟風(fēng)力渦輪機)。優(yōu)選地,輔助功率供給裝置的雙向功率轉(zhuǎn)換器被實現(xiàn)成提供電壓大小控制,作為靜態(tài)VAr補償器(SVC)。在這樣的實施例中,輔助功率供給可以用于幫助控制離岸AC電壓,即風(fēng)電場匯流條電壓,連同操作在這樣的模式中的任何風(fēng)力渦輪機。
[0024]HVDC傳輸鏈路可以以任何合適的方式連接到反饋功率供給裝置。在本發(fā)明特別優(yōu)選的實施例中,反饋功率供給裝置借助于DC連接盒而連接到HVDC傳輸鏈路。
【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的其它目的和特征將從結(jié)合附圖考慮的以下詳細描述變得顯而易見。然而要理解到的是,僅僅出于圖示的目的而設(shè)計附圖并且附圖并不作為本發(fā)明的限制的限定。
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括功率供給裝置的風(fēng)電場的示意表示;
圖2示出在運行時間狀態(tài)中的圖1的風(fēng)電場;
圖3示出在第一停機時間狀態(tài)中的圖1的風(fēng)電場;
圖4示出在第二停機時間狀態(tài)中的圖1的風(fēng)電場。
[0027]在圖解中,同樣的標號自始至終是指同樣的對象。圖解中的對象不一定按比例繪制。
【具體實施方式】
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括輔助功率供給裝置5的風(fēng)電場I的示意表示。在此,風(fēng)電場I是包括生成三相AC電的多個風(fēng)力渦輪機10的離岸風(fēng)電場I。來自風(fēng)力渦輪機10的AC功率輸出通過離岸變電站2的AC/DC轉(zhuǎn)換器20的無源整流器200變換成DC功率以用于通過HVDC傳輸鏈路3輸運到岸上變電站4。在該實施例中,離岸變電站2的AC/DC轉(zhuǎn)換器20僅允許一個方向D2上的電流流動。DC電流I uptime (Ilgffwi,)在閉環(huán)中從岸上轉(zhuǎn)換器4流過離岸轉(zhuǎn)換器2并且回到岸上轉(zhuǎn)換器4。從DC回到AC的轉(zhuǎn)換由岸上變電站4的全橋轉(zhuǎn)換器40執(zhí)行使得可以將功率Puptinre (Plgfflffl)饋送到公用電網(wǎng)7中。離岸組件1、2在空間上從岸上組件4分離,并且HVDC傳輸鏈路3可以覆蓋數(shù)十或者甚至數(shù)百公里的距離。
[0029]當(dāng)風(fēng)電場I在操作時,它通過HVDC傳輸鏈路3向電網(wǎng)7遞送功率Puptim-諸如冷卻系統(tǒng)、驅(qū)動裝置等之類的風(fēng)力渦輪機10的輔助設(shè)備被供給有來自輔助功率供給50的功率P.。輔助功率由輔助功率供給50供給并且被變壓器1~5轉(zhuǎn)換成在適于通過風(fēng)電場的匯流條11或供給線11輸運的水平處的AC功率。
[0030]在風(fēng)電場I的正常運行時間操作期間,由風(fēng)力渦輪機10輸出的功率的部分Pctoge還可以用于為輔助功率供給50的電池500充電。為此,來自風(fēng)力場匯流條11的AC功率Pcharge (P^w)被變壓器T5變換到合適的水平使得電池500可以通過被實現(xiàn)為雙向充電器和逆變器的轉(zhuǎn)換器模塊51或輔助功率轉(zhuǎn)換器51來充電。在風(fēng)電場運行時間期間,HVDC鏈路與輔助功率供給50之間的開關(guān)53斷開,并且功率Pctoge僅從匯流條11進入輔助功率供給50以便通過使用輔助功率轉(zhuǎn)換器51為電池500充電。
[0031]在某個階段處,風(fēng)電場I可能停止運轉(zhuǎn),例如在維護過程期間或者由于具有很少風(fēng)或沒有風(fēng)的無風(fēng)天氣。術(shù)語“停止運轉(zhuǎn)”和“停機時間”要被理解成意指風(fēng)力渦輪機10在該時間期間不向電網(wǎng)中饋送功率。在停機時間期間,風(fēng)力渦輪機10的發(fā)電機被去激活并且從離岸轉(zhuǎn)換器2電氣斷開(為了清楚起見未在圖1中示出開關(guān),但是可以假定在風(fēng)力渦輪機、匯流條等和離岸轉(zhuǎn)換器之間所有連接中斷)。然而,在停機時間期間,一些輔助功率是必要的以保持風(fēng)力渦輪機變壓器被供給能量,使得可以向風(fēng)力渦輪機的通信系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)(yaw)系統(tǒng)、俯仰(pitch)系統(tǒng)、環(huán)境控制模塊等供給輔助功率,并且使得風(fēng)力渦輪機保持在準備就緒的狀態(tài)中。
[0032]然而,從輔助功率供給50中的可用電池電荷供給的功率可能不足以在較長時段內(nèi)向停止運轉(zhuǎn)的所有風(fēng)力渦輪機提供輔助功率。在該示例性實施例中,場(park)控制器的模塊6監(jiān)視風(fēng)電場I的功率需求并且與岸上變電站的模塊41通信以觸發(fā)或發(fā)起反饋電壓的供應(yīng)。風(fēng)電場I 一般由被實現(xiàn)成向諸如單獨風(fēng)力渦輪機10、輔助功率供給裝置5的控制器等之類的各種組件發(fā)布控制命令的場控制器所控制。這些組件還可以向場控制器提供狀態(tài)信息。例如,輔助功率供給裝置5可以告知場控制器的模塊6:電池500中的功率水平不足或可能不足。場控制器也可以位于離岸位置處,但是可以同樣位于岸上。場控制器與它控制的組件10、5或者它與之通信的設(shè)施41之間的通信可以通過諸如無線連接之類的任何合適的通信信道。
[0033]在該實施例中,公用電網(wǎng)7可以提供向風(fēng)力渦輪機10提供一些輔助功率所需的必要功率。為此,響應(yīng)于如以上所描述的合適命令,岸上變電站4的轉(zhuǎn)換
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