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CN110080936A - 风力发电厂控制器 - Google Patents

风力发电厂控制器 Download PDF

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CN110080936A
CN110080936A CN201910308157.3A CN201910308157A CN110080936A CN 110080936 A CN110080936 A CN 110080936A CN 201910308157 A CN201910308157 A CN 201910308157A CN 110080936 A CN110080936 A CN 110080936A
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CN
China
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power
power plant
limit
wind
function
Prior art date
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Application number
CN201910308157.3A
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J·M·加西亚
K·纳伊比
R·潘尼
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Original Assignee
Vestas Wind Systems AS
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种发电厂控制器(PPC)，所述发电厂控制器用以控制从风力发电厂(WPP)所产生的功率，所述风力发电厂至少包括多个风力涡轮发电机，所述风力发电厂连接到电网，其中，如果接收到指示所述风力发电厂中的预定义的事件的信号，则所述发电厂控制器能够控制所述风力发电厂，以使得从所述风力发电厂到所述电网的所产生的功率是负量的有功功率。本发明还涉及一种用于控制被连接到电网的风力发电厂的方法，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机。

Description

风力发电厂控制器
本申请是申请日为2014年5月21日，名称为“风力发电厂控制器”，申请号为201480031896.8的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及发电厂控制器(PPC)，该发电厂控制器用以控制从风力发电厂(WPP)所产生的功率，该风力发电厂至少包括多个风力涡轮发电机，该风力发电厂连接到电网。
背景技术
随着风力发电的不断普及，新的并且正在兴起的电网连接规则规定了对风力发电厂(WPP)到电网的连接的要求。电网连接要求在世界的不同部分各不相同，但是它们享有共同的目标，例如允许协调、可靠并且经济的输电系统或配电系统的发展、维护以及运行。风力发电厂与其它传统的发电源不同；因此，它们在其控制以及布局的某些方面较特别。因此，在几乎无风或者风速非常低的时期期间代替传统的发电厂(包括其控制特性)可能是个问题。为了WPP性能，电网运营商通过编写电网规则中的特定条款来解决这个挑战。
风力发电的不断普及还推动了更好地利用风力涡轮发电机中存在的特征。
发明内容
提供本发明内容来以简化的形式介绍以下在具体实施方式中将进一步描述的概念的选择。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
一方面，本发明涉及一种发电厂控制器(PPC)，该发电厂控制器被设置为控制从风力发电厂(WPP)所产生的功率，该风力发电厂至少包括多个风力涡轮发电机，该风力发电厂连接到电网，其中，如果接收到指示风力发电厂中的预定义的事件的信号，则该发电厂控制器能够控制风力发电厂，以使得从风力发电厂到电网的所产生的功率是负量的有功功率。
第一方面的优点主要在于，发电厂控制器允许风力发电厂产生负量的有功功率，并且同时发电厂控制器控制负数的实际量，而不是每一个单独的风力涡轮发电机消耗无限量的有功功率。
根据本发明的一个实施例，发电厂控制器被设置用于通过控制电参数来控制从风力发电厂(WPP)所产生的功率，其中，该电参数包括选自以下中的一个或多个参数：有功功率、无功功率、功率因数、电压以及电流。
这个实施例的优点在于，发电厂控制器控制电参数，最适用于风力发电厂中的现状。
根据本发明的一个实施例，发电厂控制器将负量的有功功率限制于第一有功功率极限。
此实施例的优点在于，限制了具有负有功功率的发电厂控制器，并且因此相应地运行该发电厂。在无风时期期间使巨大的功率转换器处于运行模式下的的成本简直太高。另一方面，工厂所有者希望限制从电网汲取的有功功率。
根据本发明的一个实施例，如果负量的有功功率超过了第一有功功率极限，则将无功功率参考设定为零。
此实施例的优点在于，每当有功功率低于第一有功功率极限时，则就将无功功率对电网的贡献设定为零，由此消除了损耗的主要来源，因为风力涡轮发电机中的功率转换器将停止产生无功。
根据本发明的一个实施例，将无功功率参考限制于第一无功功率极限。
此实施例的优点在于，降低了损耗，因为在发电厂无功功率产生方面将发电厂限制于第一无功功率极限。
根据本发明的一个实施例，根据功率因数极限来控制无功功率参考。
此实施例的优点在于，有功功率与无功功率之间的比率保持在功率因数极限内。
根据本发明的一个实施例，功率因数极限是电感性的或者电容性的。
此实施例的优点在于，发电厂控制器可以将发电厂的运行限制在电感性模式下或者电容性模式下。
根据本发明的一个实施例，如果负量的有功功率超过第二有功功率极限，则将无功功率参考限制于第二无功功率极限。
此实施例的优点在于，针对负有功功率的量设定了附加的阈值，并且每当超过此阈值时，就将无功功率限制于第二无功功率极限。
根据本发明的一个实施例，根据有功功率的成本函数来设定第一有功功率极限或者第二有功功率极限。
此实施例的优点在于，有功功率极限可以根据kWh价格而变化，或者根据kWh的成本/kVArh的成本之间的关系而变化。
根据本发明的一个实施例，根据风力发电厂中的损耗来设定第一有功功率极限或者第二有功功率极限。
此实施例的优点在于，可以将风力发电厂中的损耗限制于特定数值的kWh或者特定的kW或者甚至风力发电厂的装机容量的p.u.的值。
根据本发明的一个实施例，借助于滞带和/或计时器功能来实施第一有功功率极限和/或第二有功功率极限。
这个实施例的优点在于，由于发电厂控制器更可能保持在相同的运行设定中，所以滞带确保了更加平稳的运行。
在第二方面，本发明涉及一种风力发电厂，该风力发电厂被设置为受根据上述的实施例的发电厂控制器控制。
第二方面及其进一步的实施例的优点相当于本发明的第一方面的优点。
在第三方面，本发明涉及一种用于控制被连接到电网的风力发电厂的方法，该风力发电厂至少包括多个风力涡轮发电机，该方法包括：接收指示风力发电厂中的预定义的事件的信号；控制风力发电厂以使得从风力发电厂到电网的所产生的功率是负量的有功功率。
根据本发明的一个实施例，该方法还包括将风力涡轮机控制参考分派给多个风力涡轮发电机中的每一个风力涡轮发电机，其中，所述风力涡轮机控制参考是电参数，包括选自以下中的一个或多个参数：有功功率、无功功率、功率因数、电压以及电流。
第三方面及其进一步的实施例的优点相当于本发明的第一方面的优点。
本发明的第一个实施例、第二个实施例和第三个实施例可以各自与其它方面中的任意方面组合。本发明的这些及其它方面将根据下文所述的实施例变得显而易见并且参考这些实施例进行阐述。
通过参考下面的具体实施方式并结合附图考虑，附带特征中的许多附带特征将变得更容易领会，同样也会变得更好理解。如对本领域技术人员而言显而易见的是，可以适当地组合优选特征，并且可以将优选特征与本发明的任何方面组合。
附图说明
附图示出了实施本发明的一种方式，而不应该被解释为局限于落入所附权利要求书的范围内的其它可能的实施例。
图1示出了根据本发明的风力涡轮发电机。
图2示出了根据现有技术的风力涡轮机以及发电厂的PQ图。
图3示出了连接到风力发电厂的发电厂控制器。
图4示出了根据本发明的实施例的风力发电厂的布局。
图5示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用Pmin＝0并且使用P极限＝1。
图6示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用P极限＝1并且使用Pmin＝1。
图7示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用P极限＝0并且使用Pmin＝1。
图8示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用P极限＝0并且使用Pmin＝0。
图9示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝1并且使用Pmin＝0。
图10示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝0并且使用Pmin＝0。
图11示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝1并且使用Pmin＝1(注意，无滞后应用于Pmin)。
图12示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝0并且使用Pmin＝1。
图13示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用P极限＝1，使用PF极限＝1并且使用Pmin＝0。
图14示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用P极限＝0，使用PF极限＝1并且使用Pmin＝0。
图15示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝1，使用P极限＝1并且使用Pmin＝1。
图16示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝1，使用P极限＝0并且使用Pmin＝1。
图17示出了根据本发明的方面的方法的流程图。
具体实施方式
现在将更详细地解释本发明。尽管本发明易于进行各种修改和替代形式，但是已经以示例的方式公开了特定实施例。然而，应当理解的是，本发明并非旨在限制于所公开的特定形式。相反，本发明是要涵盖如由落入所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同形式以及替代方案。
图1示出，示范性的变速风力涡轮发电机(WT)1是风力发电厂(WPP)的多个风力涡轮发电机中的一个。其具有带有毂3(例如三个叶片4被安装到毂3)的转子2。可以借助于桨距致动器来改变转子叶片4的桨距角。转子3被连接到由塔架6所支撑的机舱5，并且经由主轴8、齿轮箱10以及高速轴11来驱动发电机12。此结构是示范性的；其它实施例例如采用直驱式发电机。
发电机12(例如，感应发电机或者同步发电机)产生与转子3的旋转速度相关的频率的电气输出功率，转换器19将该频率转换为电网频率(例如，约50Hz或者60Hz)。变压器9将因此而产生的电力的电压向上变换。变压器9的输出端是风力涡轮发电机的端子9a。来自风力涡轮发电机1以及来自风力发电厂的其它风力涡轮发电机的电力送入风力发电厂电网18(由图1中的“a”表示)。将内部的风力发电厂电网18在公共耦合点21以及可选的进一步的升压变压器22处连接到风力发电厂外部的公用电网20。电网20配备有防止电网波动的各种调节容量，例如以可以在短时间内增加和降低产生以控制电压和频率的传统生产者的形式。
控制系统包括风力涡轮机控制器13和发电厂控制器23。发电厂控制器23控制单独的风力涡轮发电机1的运行，例如，取决于当前风速而选择全负载运行模式或者部分负载运行模式，在部分负载模式下通过调整叶片角度并且将尖端速度定额(ration)控制为当前风速下的空气动力最佳状况来使风力涡轮发电机在优化工作点下运行，并且控制转换器19根据发电厂控制器的指示(prescription)(例如，除了有功功率之外提供一定量的无功功率的指示等)来产生电力。发电厂控制器13利用不同的输入信号来执行其控制任务，例如表示当前风力状况的信号(例如，经由线路16传输的来自风速计14以及风向标15的信号)、表示桨距角、转子位置、发电机12和端子9a处的电压和电流的振幅和相位等的反馈信号以及来自发电厂控制器23的公共信号。发电厂控制器23接收表示公共耦合点21处的电压、电流和频率的信号(可以被认为是表示公用电网20中的电压、电流和频率的参数)，并且可选地接收来自公用电网提供商(图1中的“c”处)的信息或者命令信号。基于这些(以及可选地进一步的)输入参数中的某些参数，发电厂控制器23监测电网稳定性，并且一旦检测到电网稳定性的下降，就命令风力涡轮发电机1的风力涡轮机控制器13以及风力发电厂2的其它风力涡轮发电机(图1中的“b”处)通过限制所提供的输出功率的波动来改变运行。一旦接收到这样的命令，风力涡轮机控制器13就在风速增大之后例如通过调整朝向标记位置的叶片桨距角来消减(cut)高输出峰值(其然后可以在正常部分负载运行下以最大效率产生)，以遵循发电厂控制器的限制波动命令。因此，在图1的示范性实施例中，发电厂控制器23和风力涡轮机控制器13共享控制系统限制输出波动的控制任务。在其它实施例中，这个控制任务由风力涡轮机控制器13来单独执行；在那些实施例中，“控制系统”仅由风力涡轮机控制器13来表示，而没有发电厂控制器23。
尽管期望图1中所示的风力涡轮发电机1具有三个叶片4，但是应当注意的是，风力涡轮发电机可以具有不同数量的叶片。具有两个到四个叶片的风力涡轮发电机很常见。图1中所示的风力涡轮发电机1是水平轴风力涡轮机(HAWT)，因为转子4绕水平轴旋转。应当注意的是，转子4可以绕垂直轴旋转。使其转子绕垂直轴旋转的这样的风力涡轮发电机公知为垂直轴风力涡轮机(VAWT)。此后所述实施例不限制于具有3个叶片的HAWT。它们可以在HAWT和VAWT两者中实施，并且在转子4中具有任意数量的叶片4。
一些实施例涉及一种被设置为以上述方式控制至少一个风力涡轮发电机1的控制系统，至少一个风力涡轮发电机1可以包括整个风电场的风力涡轮机中的一些或者全部风力涡轮机。控制系统可以是分布式的，例如包括处于风力发电厂和风力涡轮发电机级或者公用电网级的控制器。
图2示出了来自根据现有技术的风力涡轮发电机(WTG)以及风力发电厂的公共耦合点(pcc)的PQ图，其中，仅针对正P(有功功率)(即，第一象限和第四象限)允许风力涡轮发电机以及风力发电厂的运行。
图3示出了具有根据本发明的实施例的一个风力涡轮发电机1和控制器23的发电厂。图3仅示出了包括与关于图1所述的类似元件的一个风力涡轮发电机1。在图3中，该图仅示出了连接到功率整流器19b并且为功率整流器19b馈给功率的发电机12，功率整流器19b将可变频率的AC功率转换为DC功率，转换器19a将DC功率转换为固定频率AC功率，AC功率在变压器9中被变换为较高电压电平，较高电压AC功率馈入到风力发电厂电网18、风力发电厂电网202中。包含与单独的风力涡轮发电机1有关的功率产生信息的信号矢量31从风力发电厂中的全部其它的风力涡轮发电机1被传输到发电厂控制器23。信号31可以包含与在变压器9的任一侧处的风力涡轮发电机的电压电平有关的信息。通常，测量在变压器的低电压侧的电压电平是有益的，并且可能将测量结果转化为变压器的高电压侧上的值。测量结果32或者测量结果33在测量的点204a或者204b处测得，“a”或“b”取决于实际测量是在公共耦合点201的哪一侧进行。
发电厂控制器23接收设定点30以例如遵循电网系统运营商，并且取决于具体的发电厂而具有不同模式的控制25、26、27(发电厂控制器可以在该不同模式的控制之间选择)。这可以是电压控制25、功率因数控制26以及Q(无功功率)控制27。如果需要这样，发电厂控制器23的状态机改变模式。调度器24将设定点34分派给风力发电厂中的风力涡轮发电机1中的每一个。每当需要时，调度器24规律地将设定点34分派或者传送至风力涡轮发电机1。
无功功率的增大将增大风力涡轮发电机端子处的电压电平，因此处于具有比设定点30所需要的电压更高的电压的情况下，需要减小无功功率产生；这是通过发送具有减小的无功功率值的无功功率设定点来实现的。类似地，处于比所需要的更低的电压的情况下，应当增大无功功率设定点以便提高风力涡轮发电机端子处的电压电平。
通常，根据功率因数设定点来控制处于稳态运行模式下的风力发电厂，这暗示着对于给定的有功功率产生，也需要提供相应量的无功功率(电感性的或者电容性的)，因为AC电力系统的功率因数被定义为流至负载的真实功率与电路中的视在功率的比率。
其它运行模式可以是Q控制，其中，无功功率的实际量收到控制，因此与有功功率产生无关。而另一种模式可以是电压控制，其中，电压电平是控制参数，这种控制是通过将无功功率(电感性的或电容性的)注入电网来执行的，并因而增大或者减小电压电平。
可以在本发明的实施例中实施不同的运行模式Q控制(无功功率控制)、功率因数控制、电压控制或者甚至电流控制。因此，本发明不限制于控制无功功率。
当然，来自多个风力涡轮发电机1中的每一个风力涡轮发电机的有功功率的产生在很大程度上取决于风力发电厂的环境中的实际风速。在风速非常低或者接近零的情况下，风力涡轮发电机1无法产生任何有功功率，然而取决于实际的WTG发电机12以及转换器19的设计，WTG 1依然可以产生一些量的无功功率。
图3的实际设计示出了具有满刻度转换器19、能够如STATCOM来运行电网侧转换器19a的WTG 1。功率转换器19的运行总是需要损失一些有功功率。因此，即使风力发电厂中的全部WTG 1都由于风速不足而静止不动，并且如果全部所提供的无功功率都通过电网侧反相器19a，发电厂也将消耗来自电网20的一定量的有功功率。
任何种类的机械或者电气设备都会引起一些损耗，即摩擦力、电阻、发电机中的磁损耗以及半导体损耗(仅提及一些)。除了前面提及的损耗之外，风力涡轮发电机需要一些功率来运行涡轮机中的辅助设备(诸如，用于桨距致动器的液压泵、冷却风扇、偏航马达等)。
因此，即使转子叶片4正在旋转并且风正在吹，也可能存在其中到电网的净有功功率为零或者是负数的情况。传统上，还没有偏爱这样的运行模式，因为涡轮机所有者必须支付由风力涡轮发电机所消耗的功率的费用。然而，使风力涡轮发电机处于其中它们甚至可以提供无功功率并且因而可以提供电压支持的运行模式的能力在很多情况下可以调整所消耗的功率的成本。
配备有双馈感应发电机或者直接连接的感应发电机的风力涡轮发电机在其中风力涡轮发电机切换进和切换出马达/发电模式的情况下在低风速期间运行，因为初始损耗可能相当高。
使WPP进入负有功功率情况的情况：
-非常低的风速
-WPP中的高损耗，通常在低风速下，WTG产生功率，但是低于WPP中的实际损耗。
-具有能量储存器的风力发电厂，时间段可以出现在其中必须对该能量储存器进行充电的情况下，尽管要充电的能量必须部分从电网20汲取。
图4示出了类似于图3的用于控制PCC处所注入的功率的特性的风力发电厂(WPP)控制器。因此，需要集中电厂控制器(WPP Ctrl.)来监控PCC处所注入的功率。电厂控制器接收参考和反馈(测量结果)，并且输出涡轮机设定点。电厂控制器由测量设备形成，该测量设备感测在PCC、专用计算机(其分配控制算法)、以及通信集线器处的电流和电压。通信集线器使用通信WPP以太网以及特定的协议来与大量的WTG(WTG Ctrl.)交换控制参考信号以及其它信号。
依然参考图4，WPP控制器的调度器具有将WPP控制器所计算的参考划分成构成WPP的不同发电单元的功能。可以按照若干策略(例如，能量产生的损耗的最小化)来完成划分参考的方法。一个策略可以是将静止同步补偿器(STATCOM)用作系统的无功功率备份，以防由WTG所注入的无功功率对于电网规则实现是不够的。
发电厂控制器23对若干参数进行测量和监测并且相应地运行，接收指示风力发电厂中预定义的事件的信号的事件可以是风速低于特定值或者是简单地观察到在公共耦合点处的产生的有功功率低于零。其它事件可以是能量储存单元在低有功功率产生期间需要充电。
在实施例中，对于大量的无功功率会引起高损耗风力发电厂或者甚至需要有功功率的降低以便保持在额定电流极限内的要求可以是预定义的事件。
Q极限的设计逻辑总结如下，并且在图5至图16中也使用了该附图标记：
-Pmin和P极限是用户可选择并且可设定的值。
-始终Pmin<＝0
-始终P极限<＝Pmin
-如果启用Q极限和PF极限，则用户“Qcap极限”和“Qind极限”极限仅适用于正P区域。
-如果Pmeas<＝P极限±滞后，则Q极限被设定为0。
-用户滞后是用户可设定的ΔP与计时器的组合。
-针对Pmin的用户滞后仅适用在使用Q极限时
-在PF控制的情况下，仅可以使用PF极限以及PF极限+Q极限。注意，只要控制被设定在PF中，就至少必须使用PF极限。没有PF控制中仅存在Q极限的选择。
-在具有Q、V斜率的情况下，可以使用：PF极限或者Q极限或者PF极限+Q极限
-在具有Vpi的情况下，未使用PCC处的Q极限。
-对于双馈感应(DFIG)电机，用户可以将P极限设定为零。DFIG不能产生，但是STATCOM可以。
-当启用Pmin以及PF极限时，通过使用PF极限(电容性的、电感性的)以及Pmin来计算Pmin与P极限之间的Q极限，此外在这种情况下未在Pmin中使用滞后。
对于其它提及的运行模式、功率因数控制、电压控制或者甚至电流控制的控制，可以得到类似的逻辑叙述。
在实施例中，根据成本函数来限制负有功功率。意味着P极限(第一有功功率极限)根据kWh价格而变化，或者根据kVArh的成本与kWh的成本之间的关系而变化，后者主要适用于其中无功功率具有价格的区域(消费者为使用无功功率(即，低PF)而付费的区域，或者发电厂所有者由于提供无功功率而获得报酬的区域)。
在实施例中，滞带限制了从一种运行状态到另一种运行状态的转变。这些滞带主要用于第一有功功率和第二有功功率，即P极限和Pmin。从有功功率(ΔP)和计时器功能中的变化得到滞带。
在实施例中，根据风力发电厂中的损耗来设定第一有功功率极限和/或第二有功功率极限，从而限制损耗。
图5示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用Pmin＝0并且使用P极限＝1。因此，发电厂可以在虚线区域内运行。由P极限限制在负有功功率中，并且由Qcap极限和Qind极限约束在无功功率中，因为“标记”Q极限被设定为一。
图6示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用P极限＝1并且使用Pmin＝1。因此，发电厂可以在虚线区域内运行。由P极限限制在负有功功率中，并且由Qcap极限和Qind极限约束在无功功率中，因为“标记”Q极限被设定为一。除图5之外，在此发电厂控制器还将“标记”Pmin设定为1，因此每当负有功功率低于Pmin极限时，无功功率产生就被约束至Qmin_cap极限和Qmin_ind极限。
在实施例中，阈值Pmin和/或P极限取决于滞带。这可以适用于图5到图16中的全部图。
图7示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用P极限＝0并且使用Pmin＝1。图7与图6的不同之处在于未设定P极限，并且因此未限制负有功功率，除了如此设定了Pmin之外，Qmin_cap极限和Qmin_ind极限适用。
图8示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝0，使用P极限＝0并且使用Pmin＝0。在此图中，仅限制无功功率。
图9示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝1并且使用Pmin＝0。图9示出了PQ图，其中，分别对于电容性模式和电感性模式，无功功率产生由功率因数极限、PFcap极限以及PFind极限约束。负有功功率的量由P极限限制。
图10示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝0并且使用Pmin＝0。图10与图9不同，因为负有功功率的量未由P极限限制。
图11示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝1并且使用Pmin＝1。在此图中，使用功率因数极限与无功功率极限的组合，因为只要负有功功率的量在Pmin内就使用功率因数极限，当超过Pmin阈值时，发电厂控制器将无功功率限制于Qmin_cap极限和Qmin_ind极限。
图12示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝0，使用PF极限＝1，使用P极限＝0并且使用Pmin＝1。此图与图11不同，因为负有功功率的量未由P极限限制。
图13示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用P极限＝1，使用PF极限＝1并且使用Pmin＝0。在此，每当有功功率是负数时，发电厂控制器以类似于图9的运行模式运行，但是在正有功功率范围中(即，坐标系的第一象限和第四象限)，只要无功功率在Qcap极限和Qind极限内，无功功率就由功率因数PFcap极限和PFind极限所约束。
图14示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用P极限＝0，使用PF极限＝1并且使用Pmin＝0。图14与图13的不同之处在于，负有功功率的量未由P极限限制。
图15示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝1，使用P极限＝1并且使用Pmin＝1。
图16示出了以下情况下的PQ图：使用Q极限＝1，使用PF极限＝1，使用P极限＝0并且使用Pmin＝1。
图15和图16示出了不同运行模式的组合。它们彼此之间的不同之处在于，图15示出负有功功率的量由P极限限制。
图17示出了根据本发明的一方面的用于控制连接到电网的风力发电厂的方法的流程图，该风力发电厂包括多个风力涡轮发电机。步骤1701是控制连接到电网的风力发电厂，步骤1702是接收指示风力发电厂中的预定义的事件的信号，并且最后的步骤1703是控制风力发电厂以使得从风力发电厂至电网的所产生的功率是负量的有功功率。
总之，本发明涉及一种发电厂控制器(PPC)，该风力发电厂控制器控制从风力发电厂(WPP)所产生的功率，该风力发电厂至少包括多个风力涡轮发电机，该风力发电厂连接到电网，其中，如果接收指示风力发电厂中预定义的事件的信号，则该发电厂控制器能够控制风力发电厂，以使得从风力发电厂到电网的所产生的功率是负量的有功功率。本发明还涉及一种用于控制连接到电网的风力发电厂的方法，该风力发电厂包括多个风力涡轮发电机。
可以在不失去所追求的效果的情况下扩展或者改变本文中给出的任何范围或者设备值，如对于本领域技术人员而言显而易见的。
应当理解的是，以上所述的益处和优点可以涉及一个实施例或者可以涉及若干实施例。还应当理解的是，对“一个”项目的引用指的是那些项目中的一个或多个项目。
应当理解的是，仅以举例的方式给出优选实施例的以上描述，并且本领域技术人员可以做出各种修改。以上说明书、示例以及数据提供了对本发明的示范性实施例的结构和使用的完整描述。尽管以上已经利用一定程度的特殊性或者参考一个或多个单独的实施例描述了本发明的各个实施例，但是在不背离本发明的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以对所公开的实施例做出许多变更。

Claims (20)

1.一种用于风力发电厂的发电厂控制器，所述风力发电厂连接到电网，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机和至少一个能量储存单元，所述发电厂控制器包括：
一个或多个计算机处理器，被配置为：
在所述多个风力涡轮发电机向所述电网提供有功功率时，接收指示需要对所述能量储存单元进行充电的信号；以及
至少部分地使用从所述电网汲取的功率来对所述能量储存单元进行充电，其中，从所述风力发电厂向所述电网提供的净有功功率是负有功功率。
2.根据权利要求1所述的发电厂控制器，其中，对所述能量储存单元进行充电所需要的有功功率的量大于由所述多个风力涡轮发电机产生的有功功率的量。
3.根据权利要求1所述的发电厂控制器，其中，所述一个或多个计算机处理器还被配置为：
控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率在一个或多个负有功功率极限内。
4.根据权利要求3所述的发电厂控制器，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率包括：
控制从以下电参数中选择的一个或多个电参数：有功功率、无功功率、功率因数、电压以及电流。
5.根据权利要求3所述的发电厂控制器，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率包括：
当所述负有功功率小于所述一个或多个负有功功率极限中的第一负有功功率极限时，将无功功率参考设定为零。
6.根据权利要求5所述的发电厂控制器，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率还包括：
将所述无功功率参考限制于第一无功功率极限内。
7.根据权利要求6所述的发电厂控制器，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率还包括：
确定所述负有功功率小于所述一个或多个负有功功率极限中的第二负有功功率极限，其中，所述第二负有功功率极限小于所述第一负有功功率极限；以及
将所述无功功率参考限制于第二无功功率极限内，所述第二无功功率极限比所述第一无功功率极限更具有限制性。
8.根据权利要求3所述的发电厂控制器，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率包括：
根据功率因数极限来控制无功功率参考。
9.根据权利要求8所述的发电厂控制器，其中，所述功率因数极限是电感性的或者电容性的。
10.根据权利要求3所述的发电厂控制器，其中，根据所述有功功率的成本函数来设定所述一个或多个负有功功率极限中的至少一个。
11.根据权利要求3所述的发电厂控制器，其中，根据所述风力发电厂中的损耗来设定所述一个或多个负有功功率极限中的至少一个。
12.根据权利要求3所述的发电厂控制器，其中，所述一个或多个负有功功率极限中的至少一个包括以下至少之一：
滞带；以及
计时器功能。
13.一种连接到电网的风力发电厂，所述风力发电厂包括：
多个风力涡轮发电机；
至少一个能量储存单元；以及
发电厂控制器，所述发电厂控制器被配置为：
在所述多个风力涡轮发电机向所述电网提供有功功率时，接收指示需要对所述能量储存单元进行充电的信号；以及
至少部分地使用从所述电网汲取的功率来对所述能量储存单元进行充电，其中，从所述风力发电厂向所述电网提供的净有功功率是负有功功率。
14.一种用于控制连接到电网的风力发电厂的方法，其中，所述风力发电厂包括多个风力涡轮发电机和至少一个能量储存单元，所述方法包括：
在所述多个风力涡轮发电机向所述电网提供有功功率时，接收指示需要对所述能量储存单元进行充电的信号；以及
至少部分地使用从所述电网汲取的功率来对所述能量储存单元进行充电，其中，从所述风力发电厂向所述电网提供的净有功功率是负有功功率。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，对所述能量储存单元进行充电所需要的有功功率的量大于由所述多个风力涡轮发电机产生的有功功率的量。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括：
控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率在一个或多个负有功功率极限内。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率包括：
控制从以下电参数中选择的一个或多个电参数：有功功率、无功功率、功率因数、电压以及电流。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率包括：
当所述负有功功率小于所述一个或多个负有功功率极限中的第一负有功功率极限时，将无功功率参考设定为零。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，控制从所述风力发电厂提供的所述净有功功率包括：
根据功率因数极限来控制无功功率参考。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，根据所述有功功率的成本函数来设定所述一个或多个负有功功率极限中的至少一个。
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