[发明专利]风力发电站与风力发电站的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电站的运行方法，在所述方法中，风力发电站所生产的电能可以通过风力发电站内部电网输送给一个变电站。电能被馈送给外部电网之前，会被转换成一种电压，这种电压比风力发电站内部电网的电压高一个可选变压比。另外，本发明还涉及一种带有变电站的风力发电站，在所述变电站中，可以把风力发电站生产的电能从风力发电站的内部电网馈送给外部电网。风力发电站包括一种分接开关与一个风力发电站控制器，所述分接开关用于调节风力发电站内部电网电压与外部电网电压之间的变压比，所述控制器用于给分接开关设定一个变压比。

背景技术

在风力发电站中，由风力发电机组生产的电能一般是通过一种中压电网随电压(例如：20千伏)输送给变电站的。要把电能输送给外部电网(一般为高压电网)，需要利用变压器给电能加载一个电压(例如：110千伏)。如果高压电网中的电压发生了变化，那么要通过如下方式保证中压电网中的电压保持稳定，即，调整高压与中压之间的变压比。在现有技术中已经公开过这一点。

众所周知，在发电时，风力发电机组主要取决于以下几个方面，即，带有规定电压的电能才能被输送给风力发电站内部电网，其中，所述电压只允许与额定电压有轻微偏差。如果电压低于额定电压，那么就会需要更高的电流才能输出额定功率。而较高的电流会导致增加风力发电机组电器元件(发电机、电缆、变压器等)的负荷。为了避免过载，在这种情况下，在开始限制有效功率，首先一般会限制无功功率。如果与此相反，风力发电站内部电网中的电压高于额定电压，那么同样也会导致风力发电机组的各元件过载，例如：变流器过载。这种电压也必须在一个较窄的频带内在额定电压上下波动，以便风力发电机组在输出额定功率的同时又满足无功功率的规定。即使当风力发电机组在允许的范围内运行时，如果在接近系统极限值的情况下运行，那么风力发电机组的负荷也会上升。在系统极限值边缘运行也会降低风力发电机组的使用寿命，从而导致维护成本增加。

发明内容

根据本文开头所述的现有技术，本发明的任务在于，介绍一种风力发电站的运行方法以及一种风力发电站，利用所述方法与风力发电站可以降低风力发电站风力发电机组的负荷。通过独立权利要求所述的特征可以解决该任务。在从属权利要求中描述了本发明的有利实施方式。

首先来解释几个概念。一个风力发电站包括至少一台风力发电机组，但是一般会包括多台风力发电机组，在所述风力发电机组中，转子的转动能量会通过一个发电机转化成电能。通过一种风力发电站内部电网可以将电能输送给一个变电站，在变电站将会给电能加载更高的电压，并馈送给外部电网。外部电网与风力发电站内部电网之间的电压比值就称为变压比。在本发明的框架下，变压比是可以选择的，并且可以分多步进行调节或进行无级调节。

在现有技术中，分接开关是一种用于调整变压比的工具。在大型供电网中，分接开关可以用于调节高压电网中的电压，而同时又不会改变中压电网中的电压。关于风力发电机组，在专利WO 2006/120033 A2中已经建议使用分接开关来转化外部电网的无功功率设定值。但是如果操作分接开关，那么风力发电站内部电网的电压也会发生变化。各风力发电机组的控制器会通过如下方式均衡电压变化，即，控制器要么提高无功功率的比例，要么降低无功功率的比例。

风力发电机组的电负荷是电能流经风力发电机组各元件时引起的负荷。例如：可以根据实时视在功率(或者是视在电流)与最大可能的视在功率(或者是视在电流)测定电负荷。

例如：根据发明所述，可以通过如下方式测定电负荷，即，观察并检测风力发电机组的工作点，看工作点离风力发电机组系统边缘的距离可以保持多大。如果在当前工作点上电压过高，以至于要过调制变流器，那么就表示工作点的电负荷较高。相反，如果电压过低，以至于较高的电流会加热风力发电机组的各电器元件(如：发电机、电缆、变压器)，那么同样也会出现较高的电负荷。如果发现了较高的电负荷，那么根据本发明所述的方法可以调节变压比，从而使风力发电站内部电网中出现一个新的非常合适的电压。风力发电机组可以利用新的电压将生产的电能输出，并由此而获得一个新的具有较低电负荷的工作点。这样风力发电机组的负荷就会降低。