[发明专利]用于稳定与一个或多个风场相连接的弱电网的系统和方法

说明书

提出一种用于控制风场电功率系统的方法。风场电功率系统包括控制器以及通过互连点电连接到电网的多个风力涡轮。每个风力涡轮包括电压调节器。方法包括经由控制器接收在频域内与互连点相关联的一个或多个电信号。此外，方法包括经由控制器的估计器使用一个或多个电信号来估计电网的电压灵敏度。而且，方法包括基于电压灵敏度动态地控制风场电功率系统在互连点处的电压。

技术领域

本公开内容大体上涉及用于控制具有一个或多个风力涡轮的风场的系统和方法，且更特别地涉及用于稳定弱电网(其中一个或多个风场连接到该弱电网)的系统和方法。

背景技术

风力被认为是目前可得的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。如果使用控制系统和方法基于变化的操作状态(关于可再生能源，该操作状态是固有的)来协调由可再生能源产生的功率、功率分配系统上的功率需求和所消耗的功率，现有的电功率分配系统(例如，电网)可用于分配来自可再生能源(诸如风)的功率。例如，风力涡轮的操作状态可基于风速或无风来变化。

风力不总是具有恒定的功率输出，而是可包括变化；因此，功率分配系统的操作者必须考虑到这点。例如，结果中的一个是，分配和传输网络变得较难以管理。这还涉及功率分配系统(包括风力涡轮)中谐振的管理。像常规的功率设备那样，风力设备或风场应受管理或控制来为电网提供稳定的功率(例如，恒定的电压和频率、最小的扰动和低的谐波发出)，以保证可靠性和适当的功率输送。

关于可再生能源设备，诸如风场，由于这些设备可位于偏远的位置中，这些可再生能源设备与电网的连接可包括长的高压传输线。传输线(即，功率线缆)和额外的电气基础设施(例如，变压器、电抗器、电容器)可导致处于低频的谐振(例如，低于二次或三次谐波)。另外，由于许多风场所位于处的偏远或恶劣状况，风场通常与弱电网集成，该弱电网可由谐振所负面影响，从而引起在互连点(POI)处电路过载。像这样，POI相电压中可发生振荡。

在此类情况下，电网管理机构需要风场操作者缩减向电网供应的功率，以保证合适的短路率(SCR)。虽然该行为保证电网稳定，它还意指关于风场的年度能量生产(AEP)损耗。而且，将基于逆变器的源(诸如风场)集成到弱电网中可带来许多挑战，诸如在系统中产生关于谐振状况的可能，其可通过不同的方法(包括强化传输线或将额外设备集成到电网中以提高强度)来减轻。电网强化的这些方法包括缺点，该缺点包括额外的空间需求、多个控制位置和设置、增加的系统构件成本、增加的系统安装成本以及增加的系统维护成本。

考虑到前述内容，用于稳定弱电网(其中一个或多个风场连接到该弱电网)而不负面影响AEP的系统和方法在本领域中将受欢迎。像这样，本公开内容涉及使用频域和机器学习来动态地稳定电网。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明显，或可通过实施本公开内容的示例性实施例来学习。

在一方面，本公开内容涉及一种用于控制风场电功率系统的方法。风场电功率系统包括控制器以及通过互连点电连接到电网的多个风力涡轮。每个风力涡轮包括电压调节器。方法包括经由控制器接收在频域内与互连点相关联的一个或多个电信号。此外，方法包括经由控制器的估计器使用一个或多个电信号来估计电网的电压灵敏度。而且，方法包括基于电压灵敏度动态地控制风场电功率系统在互连点处的电压。

在实施例中，电信号可包括以下的任何一个或其组合：在互连点处的相电压、相电流、有功功率和/或无功功率。

在另一实施例中，方法可包括经由至少一个传感器测量电信号，或经由控制器的计算机实施的模型确定电信号。

在此外的实施例中，方法可包括在估计电压灵敏度之前处理与互连点相关联的电信号。例如，在实施例中，处理电信号可包括滤波、分类或类似物或其组合。