[發明專利]用于發電廠的控制系統

在審

• 申請號: 201980069704.5
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN112913137A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: C·T·彼澤森;T·G·霍夫高
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: H02S50/00
• 分類號: H02S50/00;F03D1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李隆濤

一種用于控制發電廠(10)操作的控制器，發電廠(10)包括風力渦輪機(12)和太陽能發電機(14)，控制器(22)包括：輸入端(36)，其布置成接收指示太陽能發電機(14)的操作參數的輸入信號(62)；陰影檢測模塊(38)，其布置成監測操作參數并檢測至少部分地遮擋太陽能發電機(14)的陰影(50)，檢測到的陰影是由風力渦輪機(12)的葉片(30)引起的；陰影預測模塊(40)，其布置成依賴于檢測到的葉片陰影哎預測至少一個后續葉片陰影；命令模塊(42)，其布置成基于葉片陰影預測來確定用于控制太陽能發電機(14)的命令信號(70)；以及輸出端(44)，其布置成將命令信號(70)輸出到太陽能發電機(14)。

技術領域

本發明與一種發電廠(power plant)的控制器有關，發電廠包括風力渦輪發電機和太陽能發電機。本發明還與一種控制發電廠的方法有關，并與一種包括風力渦輪發電機和太陽能發電機的發電廠有關。

背景技術

建造包括風能和太陽能發電系統的發電廠是周知的。這種“混合”發電廠通常包括多個發電點，并且在多個發電點產生的電力通常被輸送到所需的位置或一個或多個位置處的電網。典型的發電廠布局包括與多個太陽能發電機布置在一起的風力渦輪發電機。

太陽能發電機可以是光伏(PV)模塊或電池板，它們排列在一起形成陣列。光伏模塊連接到變流器(或逆變器)，該變流器將來自光伏模塊的直流(DC)電源轉換為交流(AC)電源，或轉換為能夠輸送到電網的具有不同電壓的直流電源。變流器的布置是為了將負載特性應用到光伏模塊上，使太陽能陣列和市電電網之間的功率傳輸效率最高。負載特性使用稱為最大功率點跟蹤(MPPT)的技術來改變，以適應光伏陣列的普遍操作條件。特別地，最大功率點跟蹤用于在不同的操作條件下，最大限度地從每個光伏模塊中提取功率。

由于云層造成的光伏模塊的陰影覆蓋會導致被遮擋的光伏模塊發電量下降。陰影覆蓋也會導致光伏模塊在不均勻輻照條件下因負載不均而加速劣化。變流器的最大功率點跟蹤對陰影覆蓋做出反應，當陰影經過光伏模塊時檢測到陰影，并相應調整受影響光伏模塊的負載特性。因此，最大功率點跟蹤的布置是為了對抗云層陰影覆蓋的影響，以便優化光伏陣列的功率輸出。

風力渦輪機與光伏模塊的共處增加了風力渦輪機在光伏模塊上投下陰影的可能性。風力渦輪機通常包括安裝在機艙上的多個轉子葉片，機艙布置在大型直立塔架的頂部。轉子葉片圍繞機艙旋轉的速度導致來自轉子葉片的陰影迅速穿過光伏模塊，從而使最大功率點跟蹤沒有時間做出反應。因此，被遮擋的光伏模塊對最大功率點跟蹤算法造成干擾，從而降低了光伏陣列和電站的整體輸出。本發明的目的在于解決與現有技術相關的缺點。

發明內容

根據本發明的一個實施方式，提供了一種用于控制發電廠(power plant)的操作的控制器，發電廠包括風力渦輪發電機和太陽能發電機，控制器包括：輸入端，其布置成接收指示太陽能發電機的操作參數的輸入信號；陰影檢測模塊，其布置成監測操作參數并檢測至少部分地遮擋太陽能發電機的陰影，檢測到的陰影是由風力渦輪機的葉片引起的；陰影預測模塊，其布置成依賴于檢測到的葉片陰影來預測至少一個后續葉片陰影；命令模塊，其布置成基于葉片陰影預測來確定用于控制太陽能發電機的命令信號；以及輸出端，布置成將命令信號輸出到太陽能發電機。

控制器有利地布置成通過預測即將到來的葉片陰影來適應由渦輪機葉片的旋轉引起的動態陰影覆蓋。特別地，控制器配置成在隨后的陰影影響期間控制太陽能發電機的操作，而不必不斷地監測和應對可能由風力渦輪機葉片引起的每個周期性陰影。因此，控制器有利地改善了太陽能發電機的受陰影影響的操作，從而提高了發電廠的整體功率輸出。

葉片陰影預測可以包括兩個后續預測到的陰影之間的定時。葉片陰影預測可以包括該至少一個后續葉片陰影的持續時間。陰影預測模塊被方便地布置成確定檢測到的葉片陰影的定時或頻率，該定時或頻率用于準確地確定何時依賴于后續陰影來控制太陽能發電機。