具有改進(jìn)的額定值躍變特性的風(fēng)電場調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場，其具有至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(1)并且具有場區(qū)主控器(2)，場區(qū)主控器具有用于控制風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(1)的功率調(diào)節(jié)器(3)，在場區(qū)主控器上施加有針對風(fēng)電場功率給出的額定值信號(PS_Park)，并且場區(qū)主控器輸出針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的額定值信號(PS_WEA)，其中，功率調(diào)節(jié)裝置(3)具有預(yù)測器(4)，該預(yù)測器被構(gòu)造成用于在風(fēng)電場的額定值信號發(fā)生改變的情況下確定風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(1)的經(jīng)校正的額定值，其中，經(jīng)校正的額定值接入功率調(diào)節(jié)器(3)上。由于有了預(yù)測器(4)，能夠在針對風(fēng)電場的額定值躍變之后更快且更精確地計(jì)算出針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的額定值。尤其是即使風(fēng)力發(fā)電設(shè)備處于不同的運(yùn)行狀態(tài)下并且生產(chǎn)出不同量的功率，這也適用。
【專利說明】
具有改進(jìn)的額定值躍變特性的風(fēng)電場調(diào)節(jié)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場，該風(fēng)電場具有至少兩個(gè)分別具有運(yùn)行控制裝置的風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備以及具有用于控制這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的場區(qū)主控器。將針對風(fēng)電場的功率給出的額 定值信號施加到場區(qū)主控器處，由此，該場區(qū)主控器生成針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的 額定信號。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的不斷擴(kuò)建而需要使一些風(fēng)電場也參加電網(wǎng)調(diào)節(jié)。為此，這些 風(fēng)電場能夠從電網(wǎng)運(yùn)行員獲得用于待給出的有效功率的額定值。因此，尤其是在強(qiáng)風(fēng)狀態(tài) 下限制了由這些風(fēng)電場所給出的有效功率，以便防止電網(wǎng)過載或出現(xiàn)不希望的電網(wǎng)頻率上 升，這可能進(jìn)而導(dǎo)致其他電網(wǎng)故障。這種給風(fēng)電場所預(yù)定的額定值不是靜態(tài)的，而是會依賴 于運(yùn)行條件而發(fā)生改變。在此，改變既能夠向下得到更小的功率，也能夠向上得到更大的功 率。這些額定值被施加到風(fēng)電場的場區(qū)主控器處。該場區(qū)主控器包含以如下方式對由風(fēng)電 場給出的功率的調(diào)節(jié)，即，使該場區(qū)主控器影響由各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備給出的有效功率。為 此，場區(qū)主控器向這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出相應(yīng)的額定值信號。
[0003] 與之相關(guān)地，公知有針對場區(qū)主控器的兩種不同的構(gòu)型。在第一構(gòu)型中，場區(qū)主控 器在額定值發(fā)生改變的情況下向風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出新的統(tǒng)一的額定值。針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 的統(tǒng)一的額定值的優(yōu)點(diǎn)是易于計(jì)算。然而這是用在此不會考慮各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀 態(tài)而換來的。因此場區(qū)主控器的調(diào)節(jié)必須相當(dāng)緩慢地動作，尤其是為了在功率降低的情況 下應(yīng)對欠沖(UnterschwingernK這可能導(dǎo)致巨大的產(chǎn)量損失）的危險(xiǎn)。然而如此遲鈍的調(diào) 節(jié)在實(shí)踐中是不利的。在另一構(gòu)型中，場區(qū)主控器向各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出獨(dú)立的額定值。 這在考慮到各自的、單個(gè)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可用功率的情況下發(fā)生。優(yōu)點(diǎn)在于，更精確地適 配于各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的各自的狀況。然而與該優(yōu)點(diǎn)相對的缺點(diǎn)在于:對可獲知可用功率 的精確性有很大的依賴性。另外的缺點(diǎn)在于，該方案耗費(fèi)極其明顯并且在風(fēng)電場的信號網(wǎng) 絡(luò)中產(chǎn)生許多數(shù)據(jù)流量。由于這些高的數(shù)據(jù)流量需求并不能總是實(shí)時(shí)地得到滿足，因此使 得該方案在實(shí)踐中不是非?？煽?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種經(jīng)改進(jìn)的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，將具有 更大的快速性的優(yōu)點(diǎn)與穩(wěn)定性和低耗費(fèi)結(jié)合起來。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于獨(dú)立權(quán)利要求的特征。有利的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要 求的主題。
[0006] 風(fēng)電場，其具有至少兩個(gè)分別具有運(yùn)行控制裝置的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及包含功率調(diào) 節(jié)裝置的用于控制這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的場區(qū)主控器，在場區(qū)主控器處施加有針對風(fēng)電場的 功率給出的額定值信號，并且該場區(qū)主控器輸出針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的額定信 號，根據(jù)本發(fā)明在風(fēng)電場中設(shè)置的是，功率調(diào)節(jié)裝置具有預(yù)測器，該預(yù)測器被構(gòu)造成用于在 針對風(fēng)電場的額定值信號發(fā)生改變的情況下確定經(jīng)校正的針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的額定值，其 中，這些經(jīng)校正的額定值被接入功率調(diào)節(jié)器上。
[0007] 本發(fā)明基于如下認(rèn)識，借助預(yù)測器能夠?qū)崿F(xiàn)在針對風(fēng)電場的額定值發(fā)生改變之 后，快速為針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的優(yōu)選統(tǒng)一的額定值進(jìn)行新的調(diào)整。由于有了預(yù)測器，使得新 的待調(diào)整的值能夠比迄今為止所能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)地更精確地實(shí)現(xiàn)。這僅還需要很少的后續(xù) 調(diào)整。由此，預(yù)測器在其調(diào)整特性方面是穩(wěn)健的，并且尤其避免欠量(Unterschiefen)，也就 是說，調(diào)整出過低的額定值，該欠量通常具有偶爾巨大的產(chǎn)量損失的不期望的結(jié)果。因此， 由于有了根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測器而使損失最小化。此外，預(yù)測器僅需要相對少的耗費(fèi)，這是因 為預(yù)測器能夠?qū)崿F(xiàn)的是，設(shè)置有針對場區(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的主要額定值，并且使得只有以 高耗費(fèi)才能傳輸?shù)母鱾€(gè)額定值變得多余。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的是，還利用可以相對簡單地參 數(shù)化的預(yù)測器來實(shí)現(xiàn)在發(fā)生額定值躍變時(shí)對風(fēng)電場的特性的顯著改善。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測器的出人意料的優(yōu)點(diǎn)在于，預(yù)測器相對于在場區(qū)中的各個(gè)風(fēng)力 發(fā)電設(shè)備的不同運(yùn)行狀態(tài)是穩(wěn)健的。因此，這尤其是有重大實(shí)用意義的，這是因?yàn)檎窃谳^ 大的風(fēng)電場中常常在風(fēng)電場的不同區(qū)域中會出現(xiàn)不同的風(fēng)速。因此，這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備處 于不同的運(yùn)行狀態(tài)下并且會生產(chǎn)出不同量的功率。能夠看出本發(fā)明的功勞在于:根據(jù)本發(fā) 明的預(yù)測器即使在這樣困難的條件下仍導(dǎo)致在實(shí)踐中的非常有利的結(jié)果。在現(xiàn)有技術(shù)中沒 有對此的指導(dǎo)。
[0009] 下面首先解釋幾個(gè)所應(yīng)用到的術(shù)語：
[0010] 額定值被理解為針對允許由風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或該風(fēng)電場最大地給出的有效功率的 預(yù)定值。歸咎于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備本質(zhì)的是:風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在風(fēng)情弱的情況下不能總是達(dá)到該 額定值;但是另一方面如果有足夠的風(fēng)吹動，則風(fēng)力發(fā)電設(shè)備不應(yīng)超過該值。額定值信號可 以作為絕對的功率預(yù)定來實(shí)現(xiàn)(例如以kw或MW計(jì)），或者也可以設(shè)置為所謂的標(biāo)準(zhǔn)化的量 (一般來說參照額定功率并且由此是無量綱的，例如是百分?jǐn)?shù)）。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的是，風(fēng)電 場的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備獲得相同的額定值。然而并不對此是絕對強(qiáng)制地，同這完全一樣好的是， 也可以在風(fēng)電場中形成多個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的組，其中，使每個(gè)組獲得其自己的額定值。
[0011] "接入"被理解為影響功率調(diào)節(jié)器，尤其是影響功率調(diào)節(jié)器的輸入和/或輸出信號 (尤其借助累加式或乘積式接入方式)并且/或者影響功率調(diào)節(jié)器自身(尤其作為前饋控制 裝置、反饋控制裝置或干擾變量接入裝置）。
[0012] 預(yù)測器優(yōu)選具有風(fēng)電場的逆反的模型。特別適宜的是，該逆反的模型在此是指簡 化的模型。利用該簡化的模型節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，并且該簡化的模型還提供如下顯著的優(yōu)點(diǎn)： 與復(fù)雜的模型相比，能夠明顯更簡單地將該簡化的模型參數(shù)化。因此，根據(jù)本發(fā)明的預(yù)測器 的已提及的穩(wěn)健性相對于模型不精確性也造成有利的影響，從而使預(yù)測器利用簡單的模型 就已經(jīng)獲得好的結(jié)果。
[0013] 有利地，預(yù)測器具有針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可用功率的評估器。該評估器是基于如 下認(rèn)識的:針對在受額定值限定的運(yùn)行中的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率的靜態(tài)的最終值一方面是 最小的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備額定值，并且另一方面是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的由風(fēng)力條件所確定的目前的 最小的實(shí)際功率。由此，本發(fā)明利用如下優(yōu)點(diǎn):所需要的值能夠精確地測量到并且/或者一 般來說在運(yùn)行控制中本來已經(jīng)存在。因此，基于此的評估器一方面提供好的結(jié)果而且耗費(fèi) 還要求少。
[0014] 在此基礎(chǔ)上，借助附加評估器能夠以簡單的方式通過對風(fēng)電場的各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備的功率求總和來確定預(yù)期的場區(qū)功率。優(yōu)選地，還從該總和中減去針對在場區(qū)中的功率 損失的值。針對場區(qū)損失的值可以總共從一方面是各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的如前述所形成的總 和與另一方面是風(fēng)電場的所測量到的功率給出的差來確定。因此，本發(fā)明根據(jù)如下關(guān)系式：
[0015]
[0016]在針對由場區(qū)給出的功率的經(jīng)評估的靜態(tài)的最終值Pstat-park與針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 的額定值之間建立聯(lián)系，其中，Pv是前述的風(fēng)電場的損失功率，plst(i)是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備i的 目前的實(shí)際功率，并且Ps_WEA是針對(風(fēng)電場的或在風(fēng)電場中的組的)所有設(shè)備的統(tǒng)一的額定 值。
[0017] 適宜地，預(yù)測器具有逆反的場區(qū)模型，該逆反的場區(qū)模型具有功率求差模塊和計(jì) 數(shù)器，其中，功率求差模塊被構(gòu)造成用于確定相對于新的場區(qū)額定值所缺失的功率值，并且 計(jì)數(shù)器配設(shè)有過濾器，過濾器僅檢測具有正的功率儲備的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。在此，缺失的功率 值被理解為，所設(shè)置的針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率的額定值與這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備所可供使用 的功率之間的功率差。如果可供使用的功率較大，則被稱為"正的功率差"。因此，功率求差 模塊獲知的是，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備是否能夠給出其預(yù)期的額定功率（也就是是否具有功率儲 備），而如果不能，則獲知欠量是多少(缺失功率的參量）。另一方面，計(jì)數(shù)器檢測具有正的功 率差(也就是具有功率儲備）的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的數(shù)量。由此確定校正值，將該校正值累加到 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的額定值上。這優(yōu)選通過如下方式發(fā)生，即，將由功率求差模塊確定的總的欠 量(缺失功率的總和）按照由計(jì)數(shù)器檢測到的、具有功率儲備的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的數(shù)量來分 配。這例如能夠通過相應(yīng)的分配環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。然后從中生成校正信號，該校正信號被額外地 輸出給這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
[0018] 本發(fā)明在此可用于能夠由此向所有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出統(tǒng)一的額定值。因此由于有 了逆反的場區(qū)模型，使得能夠根據(jù)欠量來提高所有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的額定值，其中，針對完全 勝任用于給出所期望的功率的設(shè)備數(shù)量的計(jì)數(shù)器讀數(shù)越低，則該校正越大。根據(jù)本發(fā)明，通 過該校正信號相應(yīng)地根據(jù)功率向上"預(yù)先設(shè)定"，更確切地說欠量越大進(jìn)而一方面需求越大 并且另一方面用于滿足這些提供缺失功率的設(shè)備的數(shù)量越小，則預(yù)先設(shè)定越多。由此，這些 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備即使在額定值統(tǒng)一的情況下也完全獨(dú)立地有助于功率提高，其中，具有功率 儲備的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備提供有計(jì)劃地經(jīng)確定的、額外的校正功率，以便補(bǔ)償在較弱的風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備中的缺失功率。因此以巧妙的和簡單的方式避免了所公知的系統(tǒng)的如下缺點(diǎn)，即，這 些公知的系統(tǒng)是緩慢的（首先以預(yù)定值的大小輸出新的額定值，然后在迭代變化中適配額 定值直到實(shí)際值接近預(yù)定值)或是非常高耗費(fèi)的（必須向各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備輸出不同的額 定值）。
[0019] 能夠看出本發(fā)明的功勞在于:仍能夠借助同一個(gè)經(jīng)校正的額定值實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場中 的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的控制，從而足以確定僅唯一一個(gè)額定值并將其輸出給風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。因 為無論如何不能夠達(dá)到新的額定值的那些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(例如因?yàn)檫@些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng) 情是不利的并且這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備由此生產(chǎn)出缺失功率)完全不受提高的額定值的影響， 這是因?yàn)檫@些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無論如何也不能夠帶來提高的功率;就此而言，在這些風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備中校正是無用的。而在如下風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中通過該校正信號達(dá)到所期望的功率提 高，這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備例如由于較有利的風(fēng)情而具有功率儲備。由于這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的 數(shù)量是通過計(jì)數(shù)器確定的，并且校正的量是根據(jù)該數(shù)量進(jìn)行確定(勝任的設(shè)備的數(shù)量越多， 分別由這些設(shè)備所提供的額外的貢獻(xiàn)就越?。?，以此方式實(shí)現(xiàn)了對新的功率給出的良好的 預(yù)測。因此可以快速且在沒有大的偏差的情況下控制新的額定值。
[0020] 盡管利用本發(fā)明的該相對簡單的實(shí)施方式已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)好的結(jié)果，但是本發(fā)明 還提供另一實(shí)施方式，該另外的實(shí)施方式以更高的耗費(fèi)達(dá)到還要更好的結(jié)果。為此，預(yù)測器 以其逆反的場區(qū)模型具有分類器，分類器將風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備按其當(dāng)前的功率給出進(jìn) 行分類并且輸出相應(yīng)的排序列表（以風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和功率給出為要素）。以此方式能夠獲知 的是，能夠使用多少個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備直至達(dá)到該額定值的預(yù)定，也就是能夠提供足夠的功 率。因此能夠更靈敏地對額外功率的要求作出反應(yīng)。優(yōu)選地設(shè)置的是，預(yù)測器包括近似器， 該近似器基于由分類器所建立的排序列表形成分段式線性的函數(shù)，其中，排序列表的要素 是分段式線性函數(shù)的支持點(diǎn)。由此通過線性內(nèi)插法可能實(shí)現(xiàn)直接地計(jì)算由風(fēng)電場總共所給 出的功率。該線性內(nèi)插法還提供如下優(yōu)點(diǎn)：可以輕易反轉(zhuǎn)各自的線性區(qū)段，也就是說，能夠 簡單且確切地確定其反函數(shù)。為此目的，優(yōu)選設(shè)置有逆反模塊，在逆反模塊中執(zhí)行分段式線 性函數(shù)的反函數(shù)。由此能夠以簡單且直接的方式針對場區(qū)功率的每個(gè)預(yù)定的額定值來確 定:針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的額定值必須是多大以及多少個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備能夠提供該功率值， 或者哪些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備基于占主導(dǎo)的狀況(風(fēng)力條件）已經(jīng)處于其功率極限。
[0021] 本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的用于運(yùn)行風(fēng)電場的方法，該風(fēng)電場具有至少兩個(gè)分別具 有運(yùn)行控制裝置的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備并且具有場區(qū)主控器，該場區(qū)主控器具有用于控制風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備的功率調(diào)節(jié)器，其中，將針對風(fēng)電場功率給出的額定值信號施加到場區(qū)主控器處，并 且由此該場區(qū)主控器生成并且輸出針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的額定信號，該方法包 括:借助預(yù)測器預(yù)先確定針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的額定信號，預(yù)測器被構(gòu)造成用于 在風(fēng)電場的額定值信號發(fā)生改變的情況下確定這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的經(jīng)校正的額定值;并且 將經(jīng)校正的額定值接入功率調(diào)節(jié)器上。為了詳細(xì)闡述，可以參考前述說明。
【附圖說明】
[0022] 下面參照有利的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。在附圖中：
[0023] 圖1示出風(fēng)電場的概覽圖，該風(fēng)電場具有多個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和場區(qū)主控器，該場區(qū) 主控器具有預(yù)測器；
[0024] 圖2示出具有預(yù)測器的場區(qū)主控器的示意圖；
[0025] 圖3示出預(yù)測器的第一實(shí)施例的框圖，該預(yù)測器具有場區(qū)模型；
[0026] 圖4示出具有針對第一實(shí)施例的功率曲線的圖表；
[0027] 圖5示出附加評估器的框圖，該附加評估器用于確定由風(fēng)電場所預(yù)期的功率給出；
[0028] 圖6示出預(yù)測器的第二實(shí)施例的框圖，該預(yù)測器具有場區(qū)模型；以及 [0029 ]圖7示出根據(jù)該第二實(shí)施例的功率曲線的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明是以如在圖1中示例性地示出的風(fēng)電場為例來討論。該風(fēng)電場包括多個(gè)風(fēng) 力發(fā)電設(shè)備1，其中，在所示的實(shí)施例中設(shè)置有三個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。它們以相同類型構(gòu)建并 且為了識別用羅馬數(shù)字Ι、π或III標(biāo)記。這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1分別具有發(fā)電機(jī)(未示出）和運(yùn) 行控制裝置12。利用發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能被給出給與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1聯(lián)接的場區(qū)內(nèi)部的聚 集電網(wǎng)22。場區(qū)內(nèi)部的電網(wǎng)22經(jīng)由聯(lián)接點(diǎn)29(也被稱為公共耦合點(diǎn)（Point of Common Coupling，PCC))聯(lián)接到高壓電網(wǎng)99上。這通常經(jīng)由高壓變壓器(未示出）來實(shí)現(xiàn)。此外還設(shè) 置有風(fēng)電場主控器2,該風(fēng)電場主控器針對風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1施加上級的調(diào)節(jié)。風(fēng)電 場主控器2經(jīng)由分開的場區(qū)內(nèi)部的信號線路網(wǎng)絡(luò)21與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1連接，更確切地說，與 各自的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1的運(yùn)行控制裝置12連接。
[0031] 在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1處布置有多個(gè)測量感測器14用來確定由各自的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1 給出到場區(qū)內(nèi)部的聚集電網(wǎng)22中的功率。如此獲知的測量結(jié)果被施加給各自的風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備的控制裝置12并且經(jīng)由該控制裝置施加給場區(qū)內(nèi)部的信號網(wǎng)絡(luò)21。此外，在聯(lián)接點(diǎn)29處 還設(shè)置有另外的測量感測器28,其檢測全部的從場區(qū)給出的功率并將其作為信號施加給場 區(qū)主控器2。此外，在場區(qū)主控器2處施加有針對風(fēng)電場的待給出的功率的額定值P s_Park的輸 入信號。該輸入信號被輸送給包含在場區(qū)主控器2中的針對風(fēng)電場的功率調(diào)節(jié)器3。此外，場 區(qū)主控器還具有輸出接口 24,場區(qū)主控器經(jīng)由該輸出接口將額定值預(yù)定信號PSJfEA經(jīng)由場區(qū) 內(nèi)部的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)21傳送給風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1。
[0032] 除功率調(diào)節(jié)器3之外，場區(qū)主控器2還具有預(yù)測器4,該預(yù)測器經(jīng)由接入元件8被接 入功率調(diào)節(jié)器3的輸出端上。此外，預(yù)測器4還包括逆反的場區(qū)模型5以及評估器6。
[0033] 在下面所有解釋中使用的功率值是指標(biāo)準(zhǔn)化的量，也就是說，將功率標(biāo)準(zhǔn)化到額 定功率。
[0034] 預(yù)測器4被構(gòu)造成用于為所給出的針對場區(qū)功率的額定值Ps_Park找到使場區(qū)的所 期望的額定功率被調(diào)整為靜態(tài)的場區(qū)功率P stat_Park的那個(gè)針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化的功 率的額定值Ps_wea。為此，設(shè)置有簡化的逆反的場區(qū)模型5。該簡化的逆反的場區(qū)模型包括功 率求差模塊50、計(jì)數(shù)器56以及過濾器54。在功率求差模塊50的輸入端處設(shè)置有求差環(huán)節(jié)51， 在該求差環(huán)節(jié)的輸入端52處施加有風(fēng)電場的額定值Ps_ Park。在負(fù)的輸入端53處施加有實(shí)際 的由測量感測器14確定的、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的實(shí)際功率Plst。如果在此得到在零之上的值，則 該值是缺失功率，也就是說實(shí)際上的功率給出沒有滿足該額定功率。如果該值在零之下，則 相反地，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的功率給出。這借助過濾器54來檢查。如果該值在零之上，則 由此得到的缺失功率借助功率求差模塊50的求和環(huán)節(jié)55在風(fēng)電場的各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1上 進(jìn)行累加。如果該值在零之下，則計(jì)數(shù)器56提高1。計(jì)算結(jié)束時(shí)，功率求差模塊50輸出總共在 場區(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的范圍得到的缺失功率，而計(jì)數(shù)器56輸出能夠給出更大功率的那些風(fēng) 力發(fā)電設(shè)備的數(shù)量。在后續(xù)的步驟中，總共得到的缺失功率借助除法環(huán)節(jié)57除以由計(jì)數(shù)器 56確定的性能卓越的設(shè)備的數(shù)量z并且由此計(jì)算校正功率值P kQrr。在后續(xù)的步驟中，該校正 功率值經(jīng)由實(shí)施為求和環(huán)節(jié)的接入元件8被加到初始的針對場區(qū)功率的額定值Ps_ Park上。因 此，額定值預(yù)定值Ps_wea被逆反的場區(qū)模型5修改并且在場區(qū)主控器2的輸出接口 24處經(jīng)由場 區(qū)內(nèi)部的信號網(wǎng)絡(luò)21施加給各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1。
[0035] 這通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，即，原則上能夠勝任足夠的功率給出的那些風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備通過如下方式滿足由不能足夠勝任的設(shè)備所引起的缺失功率，即，將缺失功率按照能夠 勝任的設(shè)備的數(shù)量來劃分。預(yù)測器4確定的是，必須提高多少與之相應(yīng)的針對所有風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備的額定值。
[0036] 這在圖4中示例性地針對三個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備進(jìn)行闡述，并且借助從初始的100 %的 場區(qū)功率到40%的場區(qū)功率(對應(yīng)于在標(biāo)準(zhǔn)化的圖示中的1.0到0.4)的額定值躍變(用虛線 示出）來闡述。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備II給出足夠大的功率，而另外兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備Ι、ΠΙ給出不 足的功率。因此，這兩個(gè)另外的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備相對于新的額定值產(chǎn)生缺失功率(分別通過兩 個(gè)向下指向的粗體印刷的箭頭示出）。缺失功率為8%或22%，對應(yīng)于在標(biāo)準(zhǔn)化的圖示中的 0.08或0.22。因此，總共得到了30%的缺失功率(標(biāo)準(zhǔn)化后對應(yīng)于0.30)。該缺失功率按照具 有足夠的功率性的設(shè)備的數(shù)量(在所示的示例中僅一個(gè))來劃分，并且正如在該圖中通過向 上指向的交叉陰影線網(wǎng)格所示出地，針對所有設(shè)備得到了 30%的提高值(標(biāo)準(zhǔn)化后對應(yīng)于 0.30)。因此，不是將0.40，而是將0.40+0.30 = 0.70作為新的額定值被傳送給風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 1(通過點(diǎn)劃線示出），更確切地說傳送給所有的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1。對于這兩個(gè)不能勝任的風(fēng) 力發(fā)電設(shè)備Ι、ΙΙΙ來說，該額定值的提高是無關(guān)緊要的，這是因?yàn)樗鼈儽緛砭筒荒軌驖M足該 值。然而這對于能夠勝任更大功率的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備II來說是至關(guān)重要的，并且該風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備將功率給出相應(yīng)地調(diào)整到該提高的額定值，由此使該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備能夠補(bǔ)償另外兩個(gè) 設(shè)備的缺失功率。由此能夠在發(fā)生額定值躍變的情況下相應(yīng)地進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，從而在不出 現(xiàn)大的偏差的情況下順利地調(diào)整出新的值。
[0037] 在對第二實(shí)施例進(jìn)行說明之前，首先解釋評估器6的構(gòu)造。評估器6包括最小值形 成器60，該最小值形成器具有多個(gè)輸入接口 61、62和輸出接口 63。如由測量感測器14確定的 由各自的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1所提供的功率的值被施加在該輸入接口 61處。而針對風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備的標(biāo)準(zhǔn)化的額定功率的值被施加在輸入接口 62處。最小值形成器60通過如下方式從這兩 個(gè)輸入值生成輸出信號，即，最小值生成器選出并輸出較小的信號。在此，評估器6將目前的 實(shí)際功率用作對所提供的功率的評估，然而該目前的實(shí)際功率通過最大的額定功率的預(yù)定 值來限制。在接口 63處輸出該值。這種求最小值針對其中每個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1來執(zhí)行，并且 借助求和機(jī)構(gòu)65將各自的結(jié)果相加。在后續(xù)階段中，用求差環(huán)節(jié)66從由該求和機(jī)構(gòu)如此形 成的求和值減去在場區(qū)中的功率損失的值。該功率損失Ρν與所調(diào)整的額定值有關(guān)，并且該 損失功率作為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1的實(shí)際功率之和與在聯(lián)接點(diǎn)29處由測量感測器28確定的風(fēng)電 場的總功率的差得出。要注意的是，在所示的實(shí)施例中，為了簡化最小值形成器60,要從針 對場區(qū)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1的相同的、標(biāo)準(zhǔn)化的額定值出發(fā)。
[0038]以該方式，能夠根據(jù)如下關(guān)系式：
[0039]
[0040] 產(chǎn)生針對由風(fēng)電場給出的功率的經(jīng)評估的、靜態(tài)的最終值。
[0041] 預(yù)測器4的在圖6中示出的第二實(shí)施例具有較高耗費(fèi)的、逆反的模型。如在第一實(shí) 施例中那樣地，針對由風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1實(shí)際上所給出的功率P lst(i)的信號被施加在輸入端 52'處。結(jié)合這些功率信號，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1借助分類器51'以升序分類。因此，分類器51'生 成排序列表54'。作為對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1的說明，該排序列表分別包括針對標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)際功 率的參量，其中，排序列表54'是升序地分類的。因此，借助近似器55'形成針對風(fēng)電場的所 有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1的功率給出的分段式線性的函數(shù)。在此，來自排序列表54'的這些值被用 作支持點(diǎn)。因此，在該分段式線性的函數(shù)的第一區(qū)段中所有的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備完全地共同工 作，并且額定值能夠從零出發(fā)那樣程度地增加，其中整個(gè)風(fēng)電場的給出功率如下地總體提 高，直到根據(jù)排序列表54'的第一風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(也就是功率最小的)達(dá)到其最大值。這是第 一個(gè)支持點(diǎn)（參見圖7中的A點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I在此達(dá)到其最大值）。從該值起，該風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備(風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I)不再參與額定值的進(jìn)一步增加，這是因?yàn)樵擄L(fēng)力發(fā)電設(shè)備在相應(yīng)的 風(fēng)情下已經(jīng)給出了對其而言可能的最大功率。由此開始該分段式線性的函數(shù)的第二區(qū)段， 與該第一區(qū)段相比，該第二區(qū)段稍微更平緩地延伸。由此開始的第二區(qū)段繼續(xù)延伸，直到根 據(jù)排序列表54'的下一個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備再次達(dá)到其最大值(在所示的實(shí)施例中為風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備III，在圖7中的B點(diǎn)處）。在現(xiàn)在接著的第三區(qū)段中，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備也不再參與額定值 的增加，這是因?yàn)樵擄L(fēng)力發(fā)電設(shè)備已經(jīng)達(dá)到其最大值。由此，第三區(qū)段還要平緩一些。該第 三區(qū)段在如下位置處結(jié)束:最強(qiáng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備達(dá)到其最大值(風(fēng)力發(fā)電設(shè)備II，在圖7中 的C點(diǎn)處）。在針對這些風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的額定值進(jìn)一步增加的情況下，由風(fēng)電場所給出的功 率不再提高，這是因?yàn)樗酗L(fēng)力發(fā)電設(shè)備都已經(jīng)在其最大值處運(yùn)行。因此(從在圖7中的C點(diǎn) 起)跟隨著水平的區(qū)段。在圖7中示出了具有三個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)電場的相應(yīng)的圖示，其 中，在橫坐標(biāo)上的截距為針對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化的額定值P S WEA，而在縱坐標(biāo)上的截距 為由風(fēng)電場總共靜態(tài)地給出的功率Pstat_park。
[0042]由近似器55'建立的分段式線性的函數(shù)借助逆反模塊57'被逆反。在數(shù)學(xué)上，這借 助于在該逆反模塊57'中執(zhí)行的、已知的點(diǎn)斜率公式實(shí)現(xiàn)。如此得到的逆反在該方框57'中 被示意性地示出。由此生成了查找表(Look-Up-Tabe 11 e) 58 '。因此，現(xiàn)在就其本身能夠直接 地獲知針對風(fēng)電場的額定功率Ps_park的任意值，該任意值與針對各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn) 化的額定值Ps_wea相應(yīng)(參見圖7中粗體印刷并且?guī)в屑^的線條）。然后相應(yīng)地接入該值并 將其通過接口 24輸出給各個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備1。
[0043]前面以位于第二和第三支持點(diǎn)之間的額定值為例來說明。在該位置處考慮的是， 使所有功率說明標(biāo)準(zhǔn)化。對于在逆反模塊57 '中執(zhí)行的函數(shù)適用的是：
[0044]
[0045] 在此，PPark_dPPPark_c分別表示在支持點(diǎn)B和C處由場區(qū)所總共給出的功率;并且值 Pi_WEA_B或Pi_WEAJ；分別表不排序列表上的第二或第三風(fēng)力發(fā)電設(shè)備所達(dá)到的功率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)電場，所述風(fēng)電場具有至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)并且具有場區(qū)主控器(2)， 所述至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備分別具有運(yùn)行控制裝置(12)，所述場區(qū)主控器具有用于控制所 述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)的功率調(diào)節(jié)器(3)，在所述場區(qū)主控器上施加有針對風(fēng)電場功率給出的 額定值信號(Pwk)，并且所述場區(qū)主控器輸出針對所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的額定 信號(Ps-WEA)， 其特征在于， 所述功率調(diào)節(jié)裝置(3)具有預(yù)測器(4)，所述預(yù)測器被構(gòu)造成用于在針對所述風(fēng)電場的 額定值信號發(fā)生改變的情況下確定針對所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)的經(jīng)校正的額定值，其中，所 述經(jīng)校正的額定值接入所述功率調(diào)節(jié)器(3)上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場，其特征在于，所述預(yù)測器(4)包括優(yōu)選簡化的、逆反的 場區(qū)模型(5)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場，其特征在于，所述預(yù)測器(4)包括針對所述風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備（1)的可供使用的功率的評估器，所述評估器優(yōu)選構(gòu)造為從所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的實(shí)際 功率和所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的額定值中形成最小值的最小值形成器(60)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)電場，其特征在于，還設(shè)置有針對所述風(fēng)電場的可供使用的 功率的附加評估器(6)，所述附加評估器被構(gòu)造成用于對所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)的由所述評 估器(60)確定的功率進(jìn)行求和并且優(yōu)選確定針對待減去的損失功率的評估值。5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的風(fēng)電場，其特征在于，所述預(yù)測器(4)具有功率求 差模塊(50)和計(jì)數(shù)器(56)，其中，所述功率求差模塊(50)被構(gòu)造成用于確定相對于新的場 區(qū)額定值缺失的功率值，并且所述計(jì)數(shù)器(56)配設(shè)有過濾器(54)，所述過濾器僅檢測具有 正的功率儲備的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)電場，其特征在于，設(shè)置有分配器模塊(57)，所述分配器模 塊將由所述功率求差模塊(50)確定的功率值僅按照由所述計(jì)數(shù)器(56)檢測到的具有正的 功率儲備的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的數(shù)量(z)來分配。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的風(fēng)電場，其特征在于，所述功率求差模塊(50)分別針對其 中一個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)來確定所述其中一個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的當(dāng)前的功率系數(shù)相對額定值 的差，并且將所述差在多個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(1)上進(jìn)行累加。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)電場，其特征在于，所述預(yù)測器(4)包括分類器(5Γ)，所 述分類器將所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)根據(jù)它們的當(dāng)前的功率給出進(jìn)行分類并且輸出經(jīng)分類的 列表。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)電場，其特征在于，所述預(yù)測器(4)還包括近似器（54'），所 述近似器以所述經(jīng)分類的列表作為支持點(diǎn)來形成由所述風(fēng)電場給出的功率的分段式線性 的函數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)電場，其特征在于，所述預(yù)測器(4)還包括逆反模塊(57'）， 在所述逆反模塊中執(zhí)行所述分段式線性的函數(shù)的反函數(shù)，優(yōu)選作為查找表(58'）。11. 根據(jù)權(quán)力要求10所述的風(fēng)電場，其特征在于，新的風(fēng)電場額定值(Pwk)作為輸入 信號施加到所述逆反模塊(57'）上，并且所述逆反模塊輸出風(fēng)力發(fā)電設(shè)備額定值(PSJ fEA)作 為輸出信號。12. -種用于運(yùn)行風(fēng)電場的方法，所述風(fēng)電場具有至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)并且具有 場區(qū)主控器(2)，所述至少兩個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備分別具有運(yùn)行控制裝置（12)，所述場區(qū)主控器 具有用于控制所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（1)的功率調(diào)節(jié)器(3)，其中，在所述場區(qū)主控器(2)上施加 有針對風(fēng)電場功率給出的額定值信號(P S_Park)，并且所述場區(qū)主控器(2)由此生成并且輸出 針對所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的額定信號(Psjm)， 其特征在于 借助預(yù)測器(4)預(yù)先確定針對所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率給出的額定信號(PSJfEA)，所述 預(yù)測器被構(gòu)造成用于在所述風(fēng)電場的額定值信號發(fā)生改變的情況下確定所述風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備（1)的經(jīng)校正的額定值，并且將所述經(jīng)校正的額定值接入所述功率調(diào)節(jié)器(3)上。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，使用根據(jù)權(quán)利要求2至11進(jìn)一步改進(jìn)的 預(yù)測器(4)。
【文檔編號】H02J3/38GK105934862SQ201580004229
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年1月14日
【發(fā)明人】托馬斯·施勒特爾, 延斯·蓋斯勒, 托馬斯·奧特, 羅曼·布盧姆
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