[发明专利]用于控制风力发电厂的方法和风力发电厂

说明书

一种用于控制风力发电厂的方法，所述风力发电厂包括用于控制多个风力涡轮发电机的电厂控制器。用于控制风力发电厂的方法允许风力发电厂在弱电网环境中在电网故障期间继续运行。在所述方法中，在风力涡轮机故障恢复状态期间利用风力涡轮机电力控制器执行故障恢复过程以确定电网电压(VWTG)，将电网电压与预定基准电压(Vref)进行比较以获得差值，并且基于该差值来确定电流基准(QrefVC)以用于生成用于将所述电网电压调节到预定基准电网电压的无功电流(Idref)。还提供相应风力发电厂。

技术领域

本公开描述了总体涉及用于控制风力发电厂的方法和风力发电厂的实施方式。

背景技术

作为替代能源的清洁且高产源的风能的开发和认可正在激增。风能可以通过风力涡轮发电机捕获，风力涡轮发电机是将风的动能转换成机械能并且随后将机械能转换成电力的旋转机器。常见的水平轴风力涡轮机包括塔、位于塔顶的机舱、通过轴被支承在机舱中的转子。该轴直接地或者间接地联接转子与容纳在机舱内的发电机的转子组件。多个风力涡轮发电机可以被布置在一起，形成风电场或风力发电厂。

风力发电厂联接到电网络或电网。在一些情形下，风力发电厂位于农村地区，基础设施有时不能被充分地构建以支持风力发电厂配电。结果，远离主发电单元的那些输电网经历已知为“弱电网(weak grid)”的现象。针对连接弱电网的发电厂的连接点(PoC)处的故障等级低并且PoC处的短路比(SCR)被限定为SCR＝(PoC处的MVA的故障等级)/(风力发电厂的MW额定值)。在弱电网中，SCR通常小于3。

弱输电网或电网或电力网或网络电网的特征在于，由于故障等级低，导致电网阻抗高。在弱电网中，通常必须考虑电压电平和波动，这是因为当考虑负载和生产情况时，存在这些值可能超过标准中的要求的可能性。在风能发电厂或风力发电厂连接或联接到弱电网的情况下，由于电网的阻抗较高，导致因为相对大电压波动，在连接点处能够被推送到电网中的风能的量受到限制。另外，在正常运行期间，弱电网中的电压可能超过电网的上限连续运行电压。

输电网通常由电网规范(grid code)管控，电网规范管制联接到电网的所有发电装置以用于标准化运行。联接到电网的风力发电厂归入这样的管制并且被要求针对多种情况相应地执行(多种情况中的一种情况是在故障事件(例如，低电压故障事件)期间保持连接到电网)并且有助于电网的恢复。

在低电压故障或电压暂降事件中，要求风力发电厂按照多种电网规范提供无功电流贡献以用于支持电网电压。在特定电网规范中，连接到输电网的发电厂甚至在电网电压已经返回到正常连续运行电压带之后，也必须保持无功电流电压支持。对于大部分电网规范规则来说，正常连续运行电压带从0.9pu至1.1pu。

在弱电网中的电压暂降发生时，并且在风力发电厂连接到输电网的实例中，期望风力发电厂类似地提供无功电流支持，以便帮助电网电压恢复。通常，提供预定无功电流注入曲线以用于在电压暂降期间由风力涡轮发电机或风力发电厂提供无功电流。在电网电压恢复成功的情形下，输电网的电网电压返回到正常运行的基准电压带。然而，根据多种电网规范，甚至在电网电压恢复之后，对输电网的无功电流支持也将继续。在这种恢复情形下，对于弱电网来说，附加无功电流支持可能导致风力涡轮发电机由于超过高电压极限而跳脱，并且由于电网侧的电压降导致如果达到全有功发电，则进入重新触发循环。

同样地，期望一种用于控制在弱电网环境中运行的风力发电厂的方法，该风力发电厂可以继续连接至电网并且在电网故障发生期间支持电网。

发明内容