用于对诸如组合需求响应、惯性响应以及旋压储备的快速欠频之类的电网事件作出响应 ...的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于对诸如组合需求响应、惯性响应以及旋压储备的快速欠频之类的电网事件做出响应的方法和装置。描述了一种用于特别在所述风力涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制风力电站的方法(100)，所述方法包括：针对给定风速来组合需求响应、惯性响应以及旋压储备以便风力电站在每个风速处以最小恢复时间和最小生产损失针对宽风速范围输送快速聚合欠频响应。
【专利说明】用于对诸如组合需求响应、惯性响应以及旋压储备的快速欠频之类的电网事件作出响应的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于特别在风力涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制诸如潮汐涡轮机或风力涡轮机之类的能量产生涡轮机以便提高公用电网的稳定性的一种方法和一种装置，所述风力涡轮机能够被配置成提供快速频率响应或惯性响应但同时最小化风力涡轮机在惯性响应之后以可接受的水平重新开始正常操作的恢复时间。
【背景技术】
[0002]在欠频事件期间，诸如当电网的频率降到标称频率以下时，常规风力涡轮机可以执行惯性响应功能以用于对电网稳定性作出贡献。从而，惯性响应功能可以从涡轮机转子拉出或者提取动能，从而降低转子的旋转速度。从而，转子的转换效率可能降级并且进一步在能够以转子的标称旋转速度恢复满生产水平之前涉及延时。
[0003]已经观察到，常规方法涉及特别有关恢复到正常操作的风力涡轮机的操作的问题。
[0004]可能存在对用于特别在公用电网的频率下降情况下控制被连接到公用电网的风力涡轮机的方法和装置的需要，其中与常规方法相比风力涡轮机的恢复时间被减少。
[0005]进一步，可能存在对用于特别在公用电网的频率下降情况下控制风力涡轮机的方法和装置的需要，其中可以以过度方式在不使风力涡轮机的操作劣化的情况下提高电网稳定性。
[0006]进一步，可能存在对用于控制风力涡轮机的方法和装置的需要，其中较大的可靠综合惯性响应能够提供有最小化的旋压储备量。
【发明内容】
[0007]根据本发明的实施例提供了用于特别在风力涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制风力电站特别是风力涡轮机电站的方法，所述方法包括:提高来自风力涡轮机的旋转转子的功率提取；并且同时地特别根据标称功率需求来降低特别来自公用电网的风力涡轮机的功率需求，从而提高风力涡轮机到公用电网的净功率输出。
[0008]特别在低风速下，提高功率提取可能导致特别从标称旋转速度降低转子的旋转速度。在高风速下转子的旋转速度可以保持不变但叶片螺距角可以被改变以提取更多能量。在后者情况下，可能不存在恢复时间。
[0009]所述方法将惯性响应与需求响应结合以便以更有效的方式对公用电网稳定性作出贡献。
[0010]进一步可以针对最大可能的工作范围来组合需求响应、惯性响应以及旋压储备以便以最低的风力生产损失量对电网频率稳定性作出贡献。
[0011]特别是，与常规方法相比可以扩展可以以其来应用所述方法的风速的范围以便覆盖O m/s至约40 m/s，并且所提出的方法可以适用于年度的所有小时而不是仅在风速对于有功功率生产足够高的周期期间。
[0012]风力涡轮机可以包括一个或多个风力涡轮机转子叶片被连接到其的转子，其中转子驱动发电机，诸如具有带多个永磁体的外转子的同步发电机。该发电机可以将可变频率AC功率流提供给转换器，特别是将可变频率AC功率流转换为然后被提供给公用电网以便给多个消费者提供电能的固定频率AC功率流的AC-DC-AC转换器。
[0013]所述转换器可以通过相应的控制信号来控制以便调整发电机施加于转子的转矩。从而，来自旋转转子的功率提取可以被调整，特别通过提高由发电机作用于转子所施加的转矩而提高。从而，转子可以被减速诸如以假定低于标称旋转速度的旋转速度。标称旋转速度还可以被称为与转子被设计和构建成以给定风速运行的旋转速度相对应的额定旋转速度。转子的旋转速度还可以由发电机的旋转速度来表示。
[0014]功率提取可以指的是有功功率的提取和/或无功功率的提取。特别是，可以在公用电网的频率下降情况下提高有功功率提取，然而，提高功率提取和/或降低功率需求可以通过来自诸如可能未必需要公用电网的频率下降或电压降的电场导向器(park pilot)之类的控制器的特定命令来启动。
[0015]所述控制方法的主要目的是为了频率响应。
[0016]风力涡轮机可以包括在风力涡轮机的正常操作期间可能需要电能的一个或多个电气风力涡轮机部件。然而，这些电气风力涡轮机部件中的一些可能并非在所有情况下需要电能的供应或最大电能量的供应。特别是，在不妨碍风力涡轮机的操作的情况下这些电气风力涡轮机部件中的一些可以被断开持续一定时间段或者至少可以用降低的功率需求运行持续一定时间段。从而，风力涡轮机的功率需求可以被降低从而有效地对风力涡轮机的所增加的净功率输出作出贡献。风力涡轮机的净功率输出可以为从旋转转子提取的总功率或由转换器减少风力涡轮机的功率需求以便将电能提供给电气风力涡轮机部件所输出的总功率。
[0017]通过组合功率提取的提高和功率需求的降低公用电网可以被稳定，特别是有关期望的频率，同时可能不以过度的方式干扰风力涡轮机的操作，使得特别风力涡轮机可以在相对短的恢复时间之后重新开始标称操作或正常操作。
[0018]从而，特别是，可以调整经提高的功率提取和经降低的功率需求的相对部分以便实现风力涡轮机的净功率输出增加。
[0019]根据示例性实施例功率需求可以被降低诸如以贡献实际功率输出的约5%至10%，但这个部分可以变化。例如在I kw生产下，5 kW的需求减少可能比I kW生产的10%更高。但在标称生产下需求减少可能仅为总涡轮机输出的1%。因此，这个水平可以取决于实际的涡轮机生产水平。
[0020]根据示例性实施例，来自旋转转子的功率提取的增加可以贡献生产水平的约5%与10%之间。
[0021]根据本发明的实施例所述方法还包括:接收命令以将风力涡轮机的净功率输出提高需要量；确定功率需求的最大减小小于所述需要量；将尤其来自公用电网的风力涡轮机的功率需求降低功率需求的最大减小；以及提高来自旋转转子的功率提取使得所述需要量等于所增加的净功率输出。
[0022]所述命令可以包括从电场控制器供应的一个或多个电和/或光信号。命令可以由公用电网的频率下降和/或由战略性考虑事项来触发。需要量可以规定将被附加地供应给公用电网的有源功率的量。
[0023]功率需求的最大减小可以表示特别为了至少持续特定时间段最大地可以以过度的方式在不影响风力涡轮机操作的情况下通过断开或者至少调低一个或多个电气风力涡轮机部件以便使得风力涡轮机仍然可以以生产性方式操作而节省的有功功率或能量。
[0024]根据这个实施例首先，功率需求的减少的容量被利用以便使转子的旋转速度尽可能长地保持在其标称值处。仅由所述命令所需求的剩余能量或功率然后通过提高来自旋转转子的功率提取来供应。从而，旋转转子的旋转速度仅被降低到基本上需要的量以便使得所述恢复时间可能是相对短的或者可以被最小化。
[0025]从而，可以在快速时间内重新开始风力涡轮机的正常操作，从而提高功率生产的效率。
[0026]根据本发明的实施例，提高来自旋转转子的功率提取导致将转子的旋转速度从标称旋转速度降低到低于标称旋转速度的旋转速度。
[0027]旋转速度被从标称旋转速度降低，借此风力涡轮机的效率可以降低。然而，因为旋转速率的降低是相对小的所以恢复可以在短时间段内实现。
[0028]根据本发明的实施例，所述方法还包括:在特别是5 m/s与12 m/s之间的第一风速范围下或者在特别是23 m/s与30 m/s之间的第二风速范围下操作风力涡轮机，将来自旋转转子的功率提取到为可用功率提取特别是额定功率提取以下的5%至10%的量(以便提供旋压储备)；接收命令以在频率下降情况下将风力涡轮机的净功率输出提高需要量；确定功率需求的最大减小小于所述需要量；将来自公用电网的风力涡轮机的功率需求降低功率需求的最大减小；以及提高从旋转转子提取功率使得需要量等于所增加的净功率输出。
[0029]根据这个示例性实施例旋压储备通过在特定风速范围内不从转子提取可用功率但仅提取可以为可用功率提取以下的5%与20%之间的功率来维持，从而提供然后可以稍后被利用来临时地从旋转转子提取更多能量的旋压储备。再次确定通过排他地降低功率需求不能够提供净功率输出的增加的需要量。然后，功率需求的最大减小受到影响(例如通过断开选定的电气风力涡轮机部件中的一些或者降低它们需要的能量或功率)。仅剩下的净功率输出的增加的需要量然后通过提取旋转转子的一些动功率来提供。再次，从而旋转转子的旋转速度可以被降低仅轻微地低于标称速度，诸如恢复时间是相对短的。
[0030]根据本发明的实施例，针对至少一个操作条件尤其针对不同外部条件的指示功率需求的最大减小的需求减少容量信息被存取并且被处理以用于控制风力涡轮机。
[0031]所述需求减少容量信息可以包括关于尤其针对不同的风力条件、不同的电网状态、不同的诸如温度、湿度之类的外部条件的(一个或多个电气风力涡轮机部件的)功率需求的最大减小的信息。取决于外部条件一个或多个风力涡轮机部件可以被省去或者它们可以在减少的功率消耗情况下操作。从而，可以改进所述方法。
[0032]根据本发明的实施例，针对至少一个操作条件特别针对不同外部条件的指示特别在实际功率提取的5%与10%之间、来自旋转转子的功率提取的最大增加的惯性容量信息被存取并且被处理以用于控制风力涡轮机。
[0033]所述惯性容量信息可以包括关于可能取决于例如旋转速度、风速、机械规格或转子部件等等的来自旋转转子的功率提取的最大增加的信息。例如，由于传动系统的转子和/或轴承和/或其他部件的机械构造在转子处施加的最大转矩可能是有限的。从而，对于操作条件特别是多个不同外部条件中的每一个，可以确定功率提取的增加的最佳量。
[0034]从而，可以进一步改进所述方法。
[0035]根据本发明的实施例，关于特别针对至少一个操作条件、用来从当前旋转速度恢复到标称旋转速度的恢复时间的恢复时间信息被存取并且被处理以用于控制风力涡轮机。
[0036]所述恢复时间信息可以包括针对不同的旋转速度即当前旋转速度、针对不同的风速、转子叶片螺距角、风速等的关于从当前旋转速度恢复到标称旋转速度的时间的信息。这个恢复时间信息可能是非常有用的，以便选择功率提取的增加和功率需求的减小诸如以实现用于将风力涡轮机的操作恢复到正常操作或标称操作的最小恢复时间，尤其包括转子的标称旋转速度。
[0037]根据本发明的实施例，特别取决于净功率输出的需要增加，降低风力涡轮机的功率需求的量和提高来自旋转转子的功率提取的量基于用于控制风力涡轮机的恢复时间信息来确定，以便最小化所述恢复时间。
[0038]特别是，当功率提取被提高时并且当功率需求被降低时，所述方法可以涉及建立或者应用风力涡轮机的操作的模型。所述模型可以包括风力涡轮机特别是连接到发电机的风力涡轮机转子和/或转换器的数学/物理/自学习模型。从而，可以对当转子已被降低到当前旋转速度时转子在给定风力条件下重新开始稳定状态功率/标称旋转速度可能花费多长时间建模。进一步地，所述模型可以指示通过从转子提取附加的能量导致旋转速度的降低可以有效地从转子提取多少能量。进一步地，所述模型可以确定最大化来自转子的功率提取与最小化恢复时间之间的平衡。从而，可以解决优化问题。
[0039]从而，可以改进所述方法。
[0040]根据本发明的实施例，控制风力涡轮机(涉及提高来自旋转转子的功率提取和/或降低风力涡轮机的功率需求)是基于需求减少容量信息、惯性容量信息、旋压储备信息以及恢复时间信息的组合的。可以针对诸如风速、湿度、温度、转子叶片螺距角等等之类的不同外部条件、公用电网电压、公用电网频率等等以及要求的净功率增加获得所有这些信息部分。从而，控制器可以说明什么消耗当前正通过什么部件而发生。
[0041]根据本发明的实施例，降低来自公用电网的风力涡轮机的功率需求包括降低包括以下各项中的至少一个的至少一个电气风力涡轮机设备的功率需求:用于除去风力涡轮机的转子叶片上的冰的除冰系统、特别用于除去风力涡轮机的转子叶片上的冰的加热系统、用于冷却风力涡轮机的机械和/或电气部件的冷却系统、照明系统、用于使风力涡轮机相对于风力方向定向的偏航电机、用于移动风力涡轮机的部件的液压系统、不间断电源系统、泵循环冷却液或冷却液。关于它们的能量消耗，可以在执行方法时控制其他电气风力涡轮机设备。
[0042]所有这些电气风力涡轮机设备都可以被接通和/或断开或者至少可以被操作以便降低它们的能量消耗。从而，这些电气风力涡轮机设备可以被个别地控制，其中每个特定设备可以具有指示在哪些外部条件期间相应的风力涡轮机设备可能是必要的或者这个设备必须如何在不同的外部条件下操作的操作信息，以便提供能量产生风力涡轮机操作。从而，可以个别地针对适于当前外部条件的风力涡轮机中的每一个来降低功率需求。从而，可以确保风力涡轮机的操作以允许能量生产，同时最小化来自公用电网的风力涡轮机的功率需求。
[0043]涡轮机控制器可以连续不断地监控活动状态开/关，并且可以一直重新计算以这个给定实例可以减少多少能量需求。这个值可以通过电站控制器来累积或者存储。
[0044]根据本发明的实施例所述方法还包括将控制信号供应给连接到风力涡轮机的发电机的转换器从而使所述转换器提高施加于旋转转子的转矩以提高来自旋转转子的功率提取。该控制信号可以涉及供应给一个或多个可控开关的一个或多个栅(gate)的一个或多个脉宽调制信号，所述可控开关诸如包括在转换器中的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。通过使用转换器并且将相应的控制信号提供给转换器所述方法可以被简化。
[0045]根据本发明的实施例所述控制方法适于控制多个风力涡轮机。特别是，所述方法可以通过风电场控制器来执行。特别是，风电场控制器可以个别地控制特别地相对于风力涡轮机的受推崇的构造而适配的单独风力涡轮机。控制来为每个单独的涡轮机设置需求响应-惯性响应和旋压储备的最佳组合可以有助于满足对快速欠频响应的聚合电网要求。
[0046]应该注意的是，个别地或以任何组合的方式针对用于控制风力涡轮机的方法所公开、描述、提及、说明或者采用的特征还可以被应用于根据本发明的实例的用于控制风力涡轮机的装置并且反之亦然。
[0047]根据实施例，提供了用于特别在风力涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制风力涡轮机的装置，所述装置被适配:以提高来自风力涡轮机的旋转转子的功率提取，从而特别从标称旋转速度降低转子的旋转速度；并且同时地以特别根据标称功率需求降低来自公用电网的风力涡轮机的功率需求，从而提高风力涡轮机到公用电网的净功率输出。
[0048]所述装置可以被适配成执行根据本发明的实施例的方法。
[0049]根据本发明的实施例，所述装置还包括:转换器，其被连接到发电机并且被适配成使发电机提高作用于转子的转矩以便提高功率提取；电源系统，其适于控制从公用电网到风力涡轮机电气部件的电源，以便降低风力涡轮机的功率需求。从而，涡轮机输出如产生功率减去消耗功率而得到的功率量(通过风力涡轮机部件)。因此，仅当涡轮机不在产生任何功率时存在从公用电网拉出以操作风力涡轮机部件的功率。
[0050]所述转换器可以为包括AC-DC部、DC链路以及DC-AC部的AC-DC-AC转换器，其中AC-DC部和DC-AC部每个都可以包括一个或多个可控开关，诸如IGBT，特别是每个包括六个IGBT。
[0051]所述电源系统可以包括一个或多个开关以便个别地接通和断开一个或多个风力涡轮机设备的电源。进一步，所述电源系统可以被适配成调整所述一个或多个风力涡轮机电气设备的功率消耗。
[0052]现将参考附图对本发明进行描述。本发明不限于所描述或所图示的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]图1示意性地图示了根据本发明的实施例的用于控制风力涡轮机的方法的流程图；
图2图示了在根据本发明的实施例的方法中考虑的图形；图3图示了当执行根据本发明的实施例的方法时实现的恢复延时；
图4图示了示出如在根据本发明的实施例的方法中考虑的特定能量部分的贡献的图形；以及
图5图示了常规方法的恢复时间。
【具体实施方式】
[0054]图1图示了根据本发明的实施例的用于控制风力涡轮机的方法100的流程图。从而，许多风力涡轮机101正在提供有关指示功率需求的最大减小的需求减少容量的信息103。另外，单独的风 力涡轮机101每个都将惯性容量信息104提供给控制器105。
[0055]信息103，即每个涡轮机101的多需求减少容量信息被提供给控制器105，所述控制器105可以接收特定需求容量103和特定惯性容量104以便获得然后被提供给判定块109的需求容量的总和107和惯性容量的总和108。
[0056]判定块109进一步接收定义关于多个风力涡轮机的净功率输出增加多少的需要量113的命令111。在判定块109中测试需求减少容量的总和(sum(P_需求))是否大于所要求或者需要的附加功率的需要量(P_需要)。如果需求减少容量的总和(sum(P_需要))大于需要功率增加(P_需要)，则判定块109被分支到方法步骤115，其中一个或多个风力涡轮机的功率需求被降低诸如以有效地提高等于需要功率P_需要的风力涡轮机的净功率输出。
[0057]如果需求减少容量的总和(sum(P_需求))不大于所要求的附加功率(P_需要)，则它被分支到方法步骤117，其中测试需求减少容量的总和(sum(P_需求))和惯性容量的总和(811!11(?_惯性))是否大于所要求的附加功率P_需要。如果情况是这样的，则它被分支到方法步骤119，其中风力涡轮机中的一个或多个的功率需求被降低并且其中进一步来自一个或多个风力涡轮机的一个或多个旋转转子的功率提取被提高，以便需要所要求的附加功率P_需要。
[0058]如果另一方面情况不是这样的，则它被分支到方法步骤121，其中此外对于结合方法步骤119进行的测量利用了风力涡轮机中的一个或多个的旋压储备，所述旋压储备允许从旋转转子以大于标称速度的旋转速度旋转的风力涡轮机中的一个或多个的旋转转子提取附加的功率。这个逻辑还可以被用来动态地设置旋压储备基准，以便使得仅旋压储备的需要量在任何给定时间是可得到的。
[0059]另外，用于特别在风力涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制一个或多个风力涡轮机101的未图示的装置可以执行根据本发明的实施例的方法100。
[0060]图2图示了图形，其中在纵坐标201上功率相对于实际功率的百分比被指示，同时在横坐标203上功率以标称功率的百分比来指示。曲线205指示具有配备有电能的特定数目的电气设备的单个风力涡轮机的需求减少容量，并且曲线207指示具有配备有来自公用电网的电能的甚至更多的电力设备的风力涡轮机的另一示例。
[0061]如能够从曲线205看到的，通过断开电气设备中的一个多个以约10%功率输出产生的总功率的8%以上可以通过断开这些电气设备来节省。曲线207指示当风力涡轮机根据标称功率输出的10%的功率输出操作时，甚至几乎能量的18%能够通过断开电气设备来节省。另外，对于较大的功率输出可以通过断开或者调低风力涡轮机的设备节省的能量的相对贡献降低。特别是，在曲线205的情况下的需求响应能够贡献生产水平的9%或大约20% (曲线 207)。
[0062]图3图示了当根据本发明的实施例的用于控制风力涡轮机的方法被执行时，在横坐标301上单位为m/s的风速和在纵坐标303上单位为秒的恢复延时。
[0063]如能够从图3中所了解的那样，如由曲线305所指示的恢复延时对于O m/s与6m/s之间的风速范围是零，并且从6 m/s到其中达到最大值的9 m/s相对快速地提高。从那里恢复延时降低为在11 m/s处变成零，并且对于11 m/s与24 m/s之间的较高风速值恢复延时保持在零位。小增加在24 m/s与26 m/s之间被观察到。超过26 m/s恢复延时保持在零位。
[0064]与如图5中所图示的常规方法的恢复时间相比，所述恢复延时被特别有利地降低了。特别是，在图5的横坐标501上风速以m/s来指示并且在纵坐标503上恢复时间以秒来指示。如能够从图5所了解的那样，恢复时间505比图3中图示的恢复时间更高。特别是，恢复时间505在4 m/s与10 m/s之间的风速范围内超过25 S，然而根据本发明的实施例的曲线305的恢复时间在这个风速范围内是零。进一步，在9 m/s的风速处常规方法的恢复时间是约25 s左右，然而根据本发明的实施例的恢复时间(图3的曲线305)仅仅是大约15 s左右。
[0065]特别是，如能够从3中取得的那样恢复延时是O直到6 m/s，后面是恢复延时的成比例增加直到用于大约11 m/s的标称生产的风速，并且最后下降到再次为O响应延时直到约25 m/s被观察到。特别是，对于具有固定高风停止极限的涡轮机模型超过标称风速一路直到40 m/s将不存在响应延时。
[0066]对于具有高风斜降功能的风力涡轮机，可能在其中响应的主要部分将必须来自转换器而不是来自需求响应函数的25 m/s附近存在小的响应延时。
[0067]电站控制器可以以电站操作员能够在任何给定时间针对该电站的实际操作条件对恢复延时预期的数值格式来计算恢复延时指示。从而，指数可以包括诸如需求减少容量信息和/或惯性容量信息之类的时间和容量指定作为总兆瓦指示或安装容量的百分比或实际容量的百分比。另外，中央控制器还可以聚合针对所模拟的惯性响应的哪一部分将通过需求响应函数来执行并且哪一部分将通过临时转换附加的动能并且将其输出到公共公用电网来执行的值，从而在需求响应-惯性响应与旋压储备之间进行分配。因此，中央控制器可以计算提高来自旋转转子的功率提取的部分并且还计算降低风力涡轮机的功率需求以便满足此外要求的功率或能量的部分。
[0068]另外，少量的旋压储备可以通过一个或多个风力涡轮机来保持。然而，可以仅在其中恢复延时响应落在所期望的标准之外的特定风力条件期间应用这个。
[0069]图4图示了示出根据本发明的实施例的针对需求减少容量、惯性容量以及旋压储备的不同贡献。
[0070]横坐标401以m/s为单位指示风速，而纵坐标403指示实际功率输出的百分比。在区域405中需求减少容量被指示。如能够从图4中所了解的那样需求减少容量在低风时即在I m/s与3 m/s之间是特别高的，其中需求减少容量从3 m/s下降到其中它达到零的约13 m/s。另外，对于较高风速需求减少容量从24 m/s提高到非常高的值。
[0071]在区域407中旋压储备的贡献被指示。能够了解的是，该旋压储备被仅提供在两个不同的风速范围内，特别是在范围从约7 m/s至9 m/s的范围409内和在范围从约27 m/s至29 m/s的风力范围411内。因此，在这些风区中风力电站以旋压储备来操作(特别转子的旋转速度被提高超过其标称水平)以便使得在公用电网的频率下降或电压降情况下，能够减少旋压储备(特别是旋转速度)的量以便从旋转转子提取更多能量，以便使公用电网稳定。从而，该旋压储备可以意指转子速度改变但它还可以为仅螺距改变或两者的组合。
[0072]在其他实施例中旋压储备跨越从例如约4 m/s到例如约29 m/s的较大风速范围通过在图4中垂直地向上扩展区域407来提供。
[0073]另外，在速度范围413内，即在约4 m/s与28 m/s之间的范围内如由区域415所指示的惯性响应是可得到的。
[0074]例如，如果外部条件对应于9 m/s的风速并且如果电网甚至发生诸如频率下降，则如由双箭头417所指示的那样需求减少容量将贡献实际功率输出的约3%。另外，如由双箭头419所指示的那样惯性响应将贡献约6%。此外，如由双箭头421所指示的那样旋压储备将贡献有约1%至2%。如技术人员将理解的，在其他风速处需求响应、惯性容量以及旋压储备的相对贡献可以假定不同的相对值。
[0075]在不同的实施方式中，来自旋压储备的贡献可以通过本地涡轮机或电站储能系统进一步减少对风力涡轮机电站的需要以使功率溢出以便将惯性响应的这个辅助服务提供给电网来提供。
[0076]尤其描述了用于特别在电站的涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制电站特别是风力电站的方法，所述方法包括:针对给定风速来组合需求响应、惯性响应以及旋压储备以便风力电站在每个风速处以最小恢复时间和最小生产损失针对宽风速范围输送快速聚合欠频响应。
[0077]应该注意的是，术语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。并且可以组合与不同的实施例相关联地描述的元件。还应该注意的是，权利要求中的附图标记不应该被解释为限制权利要求的范围。
【权利要求】
1.用于特别在所述风力涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制风力涡轮机(101)的方法(100)，所述方法包括: 提高来自所述风力涡轮机(101)的旋转转子的功率提取(419);并且同时地 特别根据标称功率需求来降低所述风力涡轮机(101)的功率需求(417)，从而提高所述风力涡轮机到所述公用电网的净功率输出。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 接收命令(111)以将所述风力涡轮机(101)的所述净功率输出提高需要量； 确定所述功率需求的最大减小小于所述需要量； 将所述风力涡轮机的所述功率需求降低所述功率需求的所述最大减小；以及 提高来自所述旋转转子的所述功率提取(419)使得所述需要量等于所提高的净功率输出。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，提高来自所述旋转转子的所述功率提取(419)导致将所述转子的旋转速度从标称旋转速度降低到低于所述标称旋转速度的旋转速度。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括: 在特别是5 m/s与12 m/s之间的第一风速范围(409)下或者在特别是23 m/s与30m/s之间的第二风速范围(411)下操作所述风力涡轮机，` 针对给定风速将来自所述旋转转子的功率提取到为可用功率提取以下5%至10%的量， 接收命令(111)以将所述风力涡轮机(101)的所述净功率输出提高需要量； 确定所述功率需求的最大减小小于所述需要量； 将特别来自所述电网的所述风力涡轮机的所述功率需求(417)降低所述功率需求的所述最大减小；以及 提高来自所述旋转转子的所述功率提取(419)使得所述需要量等于所述提高的净功率输出。
5.根据前述权利要求中一项所述的方法， 其中，针对至少一个操作条件特别针对不同外部条件指示所述功率需求的所述最大减小的需求减少容量信息(103)被存取并且被处理以用于控制所述风力涡轮机(101)。
6.根据前述权利要求中一项所述的方法， 其中，针对至少一个操作条件特别针对不同外部条件的指示特别在实际功率提取的5%与10%之间、来自所述旋转转子的功率提取的最大增加的惯性容量信息(104)被存取并且被处理以用于控制所述风力涡轮机(101)。
7.根据前述权利要求中一项所述的方法， 其中，特别针对至少一个操作条件、关于从旋转速度损失恢复到所述标称旋转速度的恢复时间的恢复时间信息被存取并且被处理以用于控制所述风力涡轮机。
8.根据前述权利要求中一项所述的方法， 其中，特别取决于所述净功率输出的需要增加，降低所述风力涡轮机的所述功率需求的量以及提高来自所述旋转转子的所述功率提取的量基于用于控制所述风力涡轮机的所述恢复时间信息被确定，以便最小化所述恢复时间。
9.根据前述权利要求中一项所述的方法，其中，所述控制是基于所述需求减少容量信息、所述惯性容量信息以及所述恢复时间信息的组合的。
10.根据前述权利要求中一项所述的方法， 其中，降低特别来自所述电网的所述风力涡轮机(101)的所述功率需求包括降低包括以下各项中的至少一个的至少一个电气风力涡轮机设备的功率需求: 用于除去所述风力涡轮机的转子叶片上的冰的除冰系统， 特别用于除去所述风力涡轮机的转子叶片上的冰的加热系统， 特别用于加热控制器附件的加热系统， 用于冷却所述风力涡轮机的机械和/或电气部件的冷却系统， 照明系统， 用于使所述风力涡轮机相对于所述风力方向定向的偏航电机， 用于移动所述风力涡轮机的部件的液压系统， 不间断电源系统， 泵循环冷却液或冷却液。
11.根据前述权利要求中一项所述的方法，还包括: 将控制信号供应给连接到所述风力涡轮机的发电机的转换器，从而使所述转换器提高施加于所述旋转转子的转矩以提高`来自旋转转子的所述功率提取。
12.根据前述权利要求中一项所述的方法， 适于控制多个风力涡轮机(101)。
13.用于特别在所述风力涡轮机被连接到其的公用电网的频率下降情况下控制风力涡轮机(101)的装置，所述装置被适配: 以提高来自所述风力涡轮机(101)的旋转转子的功率提取(419);并且同时地以特别根据标称功率需求来降低所述风力涡轮机(101)的功率需求(417)，从而提高所述风力涡轮机到所述公用电网的净功率输出。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括: 转换器，其被连接到所述发电机并且被适配成使所述发电机提高作用于所述转子的转矩以便提高所述功率提取； 电源系统，其适于控制从所述公用电网到风力涡轮机电气部件的电源，以便降低所述风力涡轮机的功率需求。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的装置，其适于控制风力涡轮机(101): 以执行用于自动地为每个单独的风力涡轮机建立旋压储备的所需要的水平以便在风力电站针对所述给定风力条件在欠频事件期间输送所规定的快速频率响应。
【文档编号】F03D11/00GK103527407SQ201310269123
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】K.S.尼尔森 申请人:西门子公司