[發明專利]風速急劇變化時風力發電場的控制方法以及系統

有效

• 申請號: 201110259312.0
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102635498A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 姜龍澈;金煙熙;鄭太英
• 申請（專利權）人: 全北大學校產學協力團
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 崔征

技術領域

本發明涉及在因風速急劇變化引起的風力發電場的發電增長率/發電減少率超過電網連接基準或者與此相應的基準的情況下，控制風力發電場的方法以及系統(Method?and?System?for?Controlling?Wind?Farm?When?Wind?Speed?Varies?Rapidly)，尤其涉及利用在風力發電場外部測量的風況信息，使得風力發電場的輸出滿足在電網連接基準或者與此相應的基準所表示的發電增長率/發電減少率，從而決定在風力發電場內的風力發電機的控制順序，并根據所述順序控制風力發電機的方法以及系統。

背景技術

風力發電機是將風所具有的動能轉變為電能的裝置。為了能夠實現風力發電，風的速度需要在規定范圍內。當風超過風力發電基準速度的上限(例如25m/s)時，為了保護風力發電機，應終止風力發電機，在未達到下限(例如3m/s)時，因不具有用于發電的足夠能量，從而終止風力發電機。

在終止風力發電機時，通過槳距控制來控制槳距角，因此使得輸入能量變為0從而終止，但在需要快速終止時使用制動器(剎車)。然而，在使用制動器的情況下，風力發電機產生磨損，因此存在縮短壽命的缺點。

另外，在風力發電機上所產生的電能受到急劇變動的風的強度的影響，因此不能始終維持一定水平，從而與現有的發電機相比品質較差。為了維持高品質的電能，電網的發電機需要保持有足夠的備用電力，以便能夠補償風力發電機的輸出的增長/減少的量。然而，由于風力發電機的輸出的變動量較大，所以需要大容量的備用電力，因此導致電能的發電費用的上升。在大量的風力發電機連接于電網的情況下，這種問題變得更加嚴重，因此為了解決所述問題，世界各國制定了電網連接基準(grid-code)并正在執行中，韓國也于2010年6月發布了所述連接基準。

現有電網的發電機具有有限大小的發電增長率/發電減少率，因此在電網連接基準中明文規定了在任何情況下均需要在風力發電場的輸出的發電增長率/發電減少率維持于規定值以下的狀態下增加/減少輸出。如果按照大于明文規定的比率增加或者減少輸出，則現有電網發電機無法補償風力發電場的輸出的急劇增加/減少，因此降低電能的品質。

然而，如上所述，在刮強風時，為了保護風力發電機，需要強制終止風力發電機，但在大容量風力發電場的情況下，如果同時終止所有的風力發電機，會急劇減少風力發電場的輸出，這對電網的輸出帶來很大影響。另外，在突然不刮風時，因風力發電機的終止而使得風力發電場的輸出急劇減少，從而給電網帶來很大影響，為了減少這種情況需要強制終止。

如下是在刮強風時，用于強制終止風力發電場的現有技術是：根據在風力發電場的外部設置的風況測量塔的信息，計算到達各風力發電機為止的距離(s_ij)，并計算風從測量裝置到達風力發電機所需的時間(s_ij/v)。在這種方式中，將強制終止個別風力發電機所需的時間設為t_down。如果忽略在計算和通信中所需的時間，則各風力發電機在t_ij(s_ij/v-t_down)時開始強制終止，并在t_down時間內完成強制終止。

這種方法由于在t_down時間內完成強制終止，因此同時終止的風力發電機的數量變得不同，使得風力發電場的輸出呈曲線狀態。并且，在將要終止的風力發電機的數量較少時發電減少率較小，但在數量多的情況下發電減少率變大，因此有可能超過電網連接基準。

發明內容

因此，本發明的目的在于，提供一種風力發電場的控制方法以及系統，其在風力發電場的發電增長率/發電減少率超過電網連接基準或者與此相應的基準的情況下，使得風力發電場的發電增長率/發電減少率不會超出電網連接基準，并提高整個電網的電能品質/可靠性。