[发明专利]风力涡轮机的功率削减

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机或风力涡轮机风场的功率削减。特别地，本发明涉及一种能够在削减功率运转模式下运转的风力涡轮机设施和方法。通过采用风力涡轮机设施的功率削减，有关快速并且有效的电网频率控制的电网规程需要可以被满足。

背景技术

运行风力涡轮机或风场时，目标是为了从投入的资金中获得最大的收益。为此，风力涡轮机控制系统配置成使输出功率最大化。

控制风力涡轮机运行的一种方式是使风力涡轮机的转子叶片桨距变化。例如这种转子叶片桨距变化能够通过电力或水力驱动叶片变桨距系统来操控。

风力涡轮机的运转模式可以分成两个部分：

1.以在几m/s与额定风速之间的风速部分负荷运转。

2.以在额定风速与关闭风速之间的风速满负荷运转。

众所周知，控制转子叶片桨距提供了有效的控制方式，以控制风力涡轮机在额定风速下的性能从而保持风力涡轮机的转子速度在额定转子速度附近且尽可能恒定。

如果在每个风力涡轮机上都需要功率缓冲器，就可以减小风力涡轮机额定功率的设定值。然而，在部分负荷运转下，该风力涡轮机仍然追求可利用风能产生最大功率，这样的结果是该所需功率缓冲器不再可用。因此，在部分负荷运转下减小风力涡轮机额定设定值不提供所需功率缓冲器。

例如，如果3MW风力涡轮机降低额定值到2.5MW以制造500kW缓冲，如果该风能只允许1MW产生这样做将没有影响：因此，该500kW缓冲不可利用。换句话说，根据所知控制方案，在部分负荷运转下，不可能确保该风力涡轮机的产量比该风力涡轮机在实际风速条件下可以产生的低。在低风速下减小功率产生的唯一方式是将该风力涡轮机转换成额定功率控制算法，该算法包括给该风力涡轮机提供减小的功率设定值。该减小的功率设定值确保功率产生低于该所需量。

发明内容

作为本发明具体实施例的目的是提供一种特别是在部分负荷运转下促进快速和有效的电网频率控制的一种方法和配置。

以上提到的目的依据在第一方面提供一种削减从风力涡轮机设施供给到相关供电网的电功率的方法，所述方法包括步骤：

—确定从所述风力涡轮机设施可用的电功率水平；

—对于所述风力涡轮机设施设置风速独立的削减水平；以及

—以这种方式运转所述风力涡轮机设施，使得从所述风力涡轮机设施供给的所产生的电功率等于实际可用电功率水平与所述削减水平之间的差。

术语风力涡轮机设施应该被广义地解释。因此，术语风力涡轮机设施涵盖单个风力涡轮机或形成风力涡轮机场的一组风力涡轮机。

同时，可用电功率的意思是如果风力涡轮机被允许在最佳条件下运转所能获得的可能发电量。

可用电功率水平在给定的当前运转条件下确定并且可能以不同方式确定。一种确定该可用电功率水平的方式是基于该实际风速的测量值。

削减水平可被设置成可用电功率水平的百分比。原则上，该削减水平可以是在该可用电功率水平的0％和100％之间的任何百分比。因此，该削减水平可能比该可用电功率水平的40％小，如小于该可用电功率水平的30％，如小于该可用电功率水平的20％，如小于该可用电功率水平的10％。

可选择地，该削减水平可以被设置成固定功率水平。例如，对于3MW风力涡轮机的削减水平可以被固定到500kW。因此，在满负荷运转下该风力涡轮机将产生2.5MW，而该风力涡轮机在部分负荷运转下将产生在该可用电功率水平以下的500kW。

根据本发明的一个实施例，从所述风力涡轮机设施供给到供电网的电功率通过使风力涡轮机的至少一个转子叶片或至少一组转子叶片改变预定的桨距角被削减。如前所述，该风力涡轮机可以是单个的风力涡轮机或可以是形成风场的一组风力涡轮机的一部分。该预定的桨距角可以从该可用电功率水平和该削减水平推导出。

根据第二实施例，从所述风力涡轮机设施供应的电功率通过改变风力涡轮机的转子的旋转速度被削减。因此，削减可以通过增大或减小风力涡轮机转子的旋转速度获得。此外，该风力涡轮机可以是单个的风力涡轮机或可以是形成风场的一组风力涡轮机的一部分。

在第三个实施例中，从所述风力涡轮机设施供应的电功率通过改变(增大或减小)风力涡轮机的转子的旋转速度、以及通过改变所述风力涡轮机的一个转子叶片或一组转子叶片的桨距预定的桨距角而被削减。此外，该预定的桨距角可以从该可用电功率水平和该削减水平推导出。

在第二方面，本发明涉及一种适合产生并且给相关供电网供给电功率的风力涡轮机设施，所述风力涡轮机设施包括削减控制器，所述削减控制器包括：