[發明專利]風電場的控制系統

在審

• 申請號: 201210502117.0
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103133241A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 殷波
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;劉春元

技術領域

本發明描繪了一種用于風力機的控制系統、一種風電場和一種控制風電場的方法。

背景技術

風電場一般包括多個生成如下輸出功率的風力機：所述輸出功率通常被饋入到電網中，用于配電給一個或多個人口中心或工業區。由于能量源（即風力）的波動特性，所以每個風力機的輸出可波動，并且風電場的輸出作為整體也將波動。然而，為了保證風電場可以饋入到電網中，風電場必須遵守在公共耦合點或公共連接點（PCC）處的某些電網規程（grid?code）。PCC是應滿足本地規則或電網規程要求的點。在公共連接點處的電性能可以直接地或間接地由場控制器（park?controller）（也稱作“場導向器（park?pilot）”、“風場控制器（wind?farm?controller）”、“?高性能場導向器（HPPP，high-performance?park?pilot）”）來控制，以滿足特別的要求。不同的國家或地區可具有不同的電網規程要求。為此，場控制器監控風電場的輸出并且基于所監控的輸出來對風力機的控制器生成（或“分派（dispatch）”）設置點。“設置點”要被理解為被風力機控制器用作參考的值或值的集合。場導向器因此可以監控風電場的整體性能并且因此管理風力機控制器。

在公知的控制系統中，電網規程規定了針對各種操作參數、諸如所允許的操作功率因數范圍、所允許的工作電壓范圍等的要求。例如，電網規程可要求：功率因數應在0.95感性的和0.95容性的范圍內，并且在PCC點處的電壓保持在標稱電壓的0.95和1.05內。在操作期間，現有技術的控制系統監控風電場的輸出并且調節如下設置點：該設置點基于主控制模式將被分派給風場的風力機。極限控制器（limit?controller）或“限制控制器（limitation?controller）”將生成包括上界限和下界限的極限集合，并且將把這個極限集合轉發給主控制器。由主控制器生成的設置點將通過由極限控制器所遞送的上界限和下界限來約束。例如，公知類型的場導向器在任何時候都可以在兩個模式中的僅僅一個模式（電壓限制模式或功率因數限制模式）下操作，并且因此包括電壓限制控制器和功率因數限制控制器。當在電壓限制模式下工作時，場導向器觀察在PCC處的輸出電壓，確定這是否在規定的范圍內，并且電壓限制控制器將生成極限集合，該極限集合將被用作針對由主控制器生成的設置點的約束。得到的設置點被發送給風電場的風力機。在某點，場導向器改變到功率因數限制模式，監控功率因數，確定這是否在規定的范圍內，并且功率因數限制控制器將提供新極限集合并且使用這個新極限集合作為針對其主控制器的設置點的約束。得到的設置點被發布（issue）或被分派給風電場的風力機。這個公知類型的控制系統的特征是：該控制系統在任何時候只能在一種模式下工作，并且電網要求的僅僅一個方面可被考慮，而場導向器在該模式下操作。因此，公知的控制系統會不能同時履行多個電網規程要求。在上面給出的例子中，在電壓限制模式期間生成的設置點可以導致如下功率因數：該功率因數并不遵守功率因數電網規程要求。以相同的方式，在功率因數限制模式期間生成的設置點可以導致如下電壓：所述電壓并不遵守電壓電網規程要求。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種用于風電場的改進的控制系統。

這個目的通過權利要求1的控制系統、通過權利要求10的風電場和通過權利要求11的控制風電場的方法來實現。

根據本發明，風電場的控制系統包括：多個“添加（add-on）”極限制控制器，其中每個極限控制器都被實現來基于特定的電網規程要求輸出極限值集合；選擇單元，用于根據多個電網規程要求或特定的電網規程規則對來自極限控制器輸出的多個極限值集合的極限值集合進行編譯；以及多個主控制器，其中主控制器被實現來生成針對風電場的一個或多個風力機的設置點，并且設置點通過經編譯的極限值集合而被限制。