[发明专利]风力涡轮机和发电站中的过额定控制

说明书

一种风力涡轮发电站包括多个风力涡轮机，每个风力涡轮机具有额定输出并且在发电站控制器的控制之下。该发电站还具有额定输出，可以响应于电力定价数据、发电站年龄和运营者需求对该发电站进行过额定。这可以包括输出设定点变化的预定变化，该变化影响电力价格的季节性变化或日间变化或者反映发电站的老化。其还可以反映在现货市场或期货市场上的电力价格。一旦发电站的过额定被设定，则可以通过对个体涡轮机进行过额定来增大输出，或如果涡轮机的额定输出之和超出或等于新的发电站输出设定点，则可以通过将涡轮机操作在额定功率下来增大输出。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机和风力发电站中的过额定控制（over-rating control），特别是涉及依据各种因素使发电站中的一个或多个风力涡轮机能够产生高于额定输出的功率的控制方法和装置。

背景技术

IEC 61400中将风力涡轮机的额定功率定义为风力涡轮机被设计为在正常操作和外部条件下实现的最大的连续电功率输出。大型商用风力涡轮机通常被设计用于20年的寿命，且其额定功率输出考虑了该预期寿命。

风力涡轮机通常作为风力发电站的一部分进行操作，风力发电站包括多个风力涡轮机。US-A-6724097公开了这样的风力发电站的操作。确定每个涡轮机的输出，并控制一个或多个涡轮机使得如果总输出超过发电站的额定输出，就减少一个或多个涡轮机的输出功率。这样的布置是很有用的，因为个体额定功率之和可能超过风力发电站的额定输出，但在任何时候，都不可能是所有的涡轮机都操作在全容量下；一些涡轮机可能因为维护而停机，而一些涡轮机正经历小于理想风条件的风条件。

尽管US-A-6724097中采用的办法涉及避免风力发电站的过度生产，但如果一些涡轮机例如由于维护而停机，或例如由于那些涡轮机所处的局部风条件不允许实现额定的功率输出而使某些涡轮机没有工作在它们的额定功率状态下，则发电站的总输出可能就不会达到额定发电站功率。因此，从经济角度上考虑希望提升一个或多个涡轮机的输出，以将发电站的总输出增加到其额定输出。但是，这样提高输出的风险在于会损伤涡轮机。

US-A-6850821公开了一种风力涡轮机控制器，其测量应力状况作为输入，该输入允许其根据测量到的应力来控制输出功率。因此，例如，在非常紊流的风条件下，与在平均风速相同的较不紊流的条件相比，功率输出可能减少。US-A-2006/0273595公开了，基于对操作参数相对于部件设计额定值的评估，间歇地以增加的额定功率输出来操作风力发电站，以及基于该评估来间歇地增加风力涡轮机的输出功率。

发明内容

本发明的目的在于提供用于使风力涡轮机能够在超出额定功率的功率下进行操作并且能够使用过额定来对外部变量做出反应的改进的方法和装置。

根据本发明，提供了一种用于风力涡轮机发电站的控制器，该发电站包括多个风力涡轮机和额定的输出功率，所述控制器包括用于响应于电力定价数据来将发电站的输出改变为超出额定输出的单元。

本发明还提供了一种控制风力发电站的输出的方法，该发电站包括多个风力涡轮机，并且具有额定输出功率和发电站控制器，该方法包括：由控制器响应于电力定价数据、发电站年龄和发电站运营者需求中的至少一个来将发电厂的输出改变为超出发电厂的额定输出。

本发明的实施例使得发电站运营者能够通过使涡轮机过额定来提升发电站的输出，从而从影响电力价格的外部变量中受益。其还使得发电站运营者能够通过考虑发电站的年龄或响应于对现金流的需求来进行过额定，以产生更多的收益。

优选地，由控制器存储发电站输出设定点的预定变化。这使得例如能够将电价的季节性变化和日间变化用于改变发电站设定点，使得当电力价格更高时提高输出。其还使得能够在发电站或个体风力涡轮机的寿命期间改变设定点，例如通过每月调整设定点的方式。