[發(fā)明專利]具有穩(wěn)健的無功功率調(diào)節(jié)的風(fēng)電場和使其運行的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580033147.X
• 申請日: 2005-09-30
• 公開（公告）號: CN101091057A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·福特曼;H·－H·勒塔斯
• 申請（專利權(quán)）人: 再生動力系統(tǒng)股份公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;H02J3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧江;魏軍

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場，該風(fēng)電場具有：至少兩個風(fēng)能設(shè)備，這些風(fēng)能設(shè)備分別具有轉(zhuǎn)子、利用該轉(zhuǎn)子驅(qū)動的發(fā)電機、和控制裝置并且這些風(fēng)能設(shè)備通過連接線路與干線連接；連接點，該連接點將該干線與輸電網(wǎng)連接；以及場主機，該場主機被構(gòu)造用于無功功率調(diào)節(jié)并且具有用于將控制信號傳輸?shù)斤L(fēng)能設(shè)備的通信線路。本發(fā)明還涉及一種用于使這樣的風(fēng)電場運行的方法。

在風(fēng)能設(shè)備領(lǐng)域中的發(fā)展是通過變大的趨勢來表征的。這不僅涉及單個的風(fēng)能設(shè)備，而且也涉及由變得越來越多并越來越大的風(fēng)能設(shè)備構(gòu)成的風(fēng)電場。因此大大提高的安裝功率正好在大多數(shù)的并且首先大的風(fēng)電場所處的鄉(xiāng)村空間中由于能量輸送網(wǎng)絡(luò)的有限的容量而造成困難。為了能夠維持足夠的供電質(zhì)量對風(fēng)電場在其電網(wǎng)兼容性方面提出提高的要求。

電網(wǎng)安全運行的重要標準是電壓的穩(wěn)定性。這在高的饋電功率的情況下、亦即尤其對于連接在高壓電網(wǎng)和最高壓電網(wǎng)上的風(fēng)電場來說更加適用。已知的是，對于電壓水平的支撐有利的是，將(特別是電容)無功功率饋入到電網(wǎng)中。另外的重要的標準是例如電流負荷能力的電網(wǎng)的傳輸能力、諸如電網(wǎng)閃變(Flicker)的連接標準和例如線路損耗的其他效應(yīng)。

已知的是，在風(fēng)電場與電網(wǎng)的連接點上設(shè)置用于復(fù)數(shù)功率的測量部位并且借助風(fēng)電場主導(dǎo)計算機(場主機)與用于功率因數(shù)的額定設(shè)定值進行比較(EP-A-1519?040，WO-A-01/73518)。場主機由此確定用于各個風(fēng)能設(shè)備的功率因數(shù)額定值或無功功率額定值。于是這些風(fēng)能設(shè)備通過以下方式實現(xiàn)設(shè)定值，即它們提供更多或更少的無功功率。但是因此風(fēng)電場的線路和變壓器上的電壓和電流發(fā)生變化。一種類似的具有分布式調(diào)節(jié)的方案已在EP-A-1512869中被提出。這個已知方案的缺陷是，特別是在風(fēng)電場中位于長線路的末端的風(fēng)能設(shè)備的情況下可能發(fā)生不希望的電壓升高，這些電壓升高導(dǎo)致不穩(wěn)定性。各個風(fēng)能設(shè)備的不希望的切斷或者甚至變頻器的損壞可能是后果。

本發(fā)明所基于的任務(wù)是，如此對開頭所述類型的風(fēng)電場和運行方法進行改進，以致實現(xiàn)更好的電網(wǎng)支撐。

根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于獨立權(quán)利要求的特征。有利的改進方案是從屬權(quán)利要求的主題。

一種風(fēng)電場具有：至少兩個風(fēng)能設(shè)備，這些風(fēng)能設(shè)備分別具有轉(zhuǎn)子、利用該轉(zhuǎn)子驅(qū)動的發(fā)電機和控制裝置并且這些風(fēng)能設(shè)備通過連接線路與干線連接；使干線與輸電網(wǎng)連接的連接點；和場主機，該場主機被構(gòu)造用于無功功率調(diào)節(jié)并且具有用于將控制信號傳輸?shù)斤L(fēng)能設(shè)備的通信線路，在該風(fēng)電場中按照本發(fā)明規(guī)定，無功功率調(diào)節(jié)裝置被實施為分布式調(diào)節(jié)器，該分布式調(diào)節(jié)器包括在場主機上的上調(diào)節(jié)器和在風(fēng)能設(shè)備上的下調(diào)節(jié)器，該上調(diào)節(jié)器被構(gòu)造用于為了調(diào)節(jié)被輸送到輸電網(wǎng)中的功率的全局功率系數(shù)而確定額定電壓(Usoll)并且作為信號通過通信線路輸出，而下調(diào)節(jié)器分別被構(gòu)造用于根據(jù)用于額定電壓的信號計算出局部無功功率額定值，檢測風(fēng)能設(shè)備的實際輸出的電壓并且在與額定電壓(Usoll)比較之后校正該局部無功功率額定值。

本發(fā)明所基于的構(gòu)思是，將期望的功率系數(shù)的調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓方法相耦合。為此設(shè)置有分布式調(diào)節(jié)裝置。該場主機為了遵循相對于輸電網(wǎng)(電網(wǎng))確定的功率系數(shù)為各個風(fēng)能設(shè)備預(yù)先設(shè)定確定的額定電壓。該額定電壓由上調(diào)節(jié)器計算，以便產(chǎn)生相對于電網(wǎng)期望的(全局)功率系數(shù)。該額定電壓作為信號被輸山并且通過通信線路被施加到各個風(fēng)能設(shè)備的下調(diào)節(jié)器上。下調(diào)節(jié)器基于用于額定電壓的信號獨立地確定局部無功功率額定值。借助控制裝置，使發(fā)電機運行，以便無功功率和有效功率按照設(shè)定值被產(chǎn)生。輸出電壓被測量并且被引回到閉合調(diào)節(jié)環(huán)中的下調(diào)節(jié)器。只要可能，各個風(fēng)能設(shè)備的控制裝置就這樣調(diào)節(jié)期望的額定電壓。在場主機上的上調(diào)節(jié)器確定實際產(chǎn)生的總功率因數(shù)并在必要時校正F調(diào)節(jié)器的額定電壓。

下面將解釋所采用的概念：

概念“功率系數(shù)”被理解為描述在相應(yīng)的有效功率的情況下所要求的無功功率的參數(shù)。在較狹窄的意義上屬于功率系數(shù)的有：功率因數(shù)及其變型以及角度本身，但在較廣泛的意義上還有：無功功率Q_v或期望的電網(wǎng)電壓U_VN的設(shè)定值。后者尤其在較大的直接連接到高壓電網(wǎng)上的發(fā)電站的情況下是合宜的。優(yōu)選地，在這樣的情況下在風(fēng)電場中設(shè)置有所謂的無功功率靜態(tài)模塊，借助其根據(jù)期望的電網(wǎng)電壓的設(shè)定值來確定所要求的無功功率或功率系數(shù)的相應(yīng)的設(shè)定值。