СПОСОБ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ В СЕТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F03D7/02 F03D7/04 

Настоящее изобретение касается способа подачи электрической мощности в сеть электроснабжения посредством ветропарка. Кроме того, настоящее изобретение касается соответствующего ветропарка.

Подача электрической мощности посредством ветропарка, который включает в себя несколько ветроэнергетических установок, общеизвестно. Здесь несколько ветроэнергетических установок оперативно объединяются в один ветропарк и, в частности, через одну общую точку осуществляют подачу в сеть, которая также называется точкой подключения к сети или PCC (Point of Common Coupling; англ. точка общего подключения), подают энергию в сеть электроснабжения. Часто ветропарк имеет управление парка или блок управления парком, который реализует общие для ветропарка задачи. К ним может, например, относиться передача информации между эксплуатирующей стороной сети и ветроэнергетической установкой, или преобразование заданного извне значения мощности для подаваемой эффективной мощности.

Кроме того, сегодня известно, что ветроэнергетической установки, включая ветропарки, активно участвуют в так называемой поддержке сети упомянутой сети электроснабжения. Сюда относится также внесение вклада в стабилизацию напряжения в сети электроснабжения. Сюда относится также принятие стабилизирующих мер в случае неисправности сети, такого как короткое замыкание сети. Часто такие свойства ветропарка или ветроэнергетических установок задаются в правилах подключения к сети эксплуатирующей стороны сети электроснабжения (эксплуатирующей стороны сети) и при необходимости должны подтверждаться эксплуатирующими сторонами ветропарка или ветроэнергетических установок.

Управление парка показано, например, в заявке US 2006 0142899 A1. Способы поддержки сети описаны, например, в DE 197 56 777, US 6 965 174 и US 7 462 946.

Поданная в точке подключения к сети мощность и вместе с тем поданный в точке подключения к сети ток, или, соответственно, точнее выражаясь, поданные фазные токи, состоит из токов, вырабатываемых отдельными ветроэнергетическими установками. Таким образом, это ветроэнергетические установки вырабатывают и представляют соответствующие токи и вместе с тем, в результате, поданный общий ток по величине и фазе. У современных ветроэнергетических установок это осуществляется путем применения соответственно одного или нескольких частотных преобразователей. Ветроэнергетические установки выполняют при этом также соответствующие мероприятия по стабилизации сети и поддержке сети. Проблематичным является, в частности, выполнение все более возрастающих требований к поддержке сети ветроэнергетическими установками, в частности ветропарками. Приведение подтверждения требуемого свойства поддержки сети также может быть затруднительным.

Проблематичным может, в частности, являться быстрая реализация мероприятия по поддержке сети в случае посадки напряжения. При этом проблематичной является быстрая регистрация повреждения сети, в частности посадки напряжения сети, а также быстрая реализация мероприятий по поддержке сети в случае наступления соответствующей неисправности сети. Причем предложения по быстрому измерению описывались уже в US 20120169059 A1. При этом уже имеются возможности очень быстрой регистрации состояния сети, в частности напряжения сети. При этом тем не менее быстрая реализация в случае неисправности сети может оставаться проблематичной.

В основе изобретения лежит, таким образом, задача, решить по меньшей мере одну из вышеназванных проблем. В частности, предложить решение для поддержки сети высокого качества и/или с высокой скоростью реакции при наилучшей возможной подтверждаемости свойств. Должно быть создано по меньшей мере одно альтернативное решение.

В соответствии с изобретением предлагается способ по п.1 формулы изобретения. Таким образом, в основе этого способа лежит ветропарк, который включает в себя несколько ветроэнергетических установок. Этот ветропарк подает энергию в сеть электроснабжения, а именно, в точке подключения к сети, в которой также посредством блока управления парком регистрируется по меньшей мере один параметр состояния сети. Таким параметром состояния является, в частности, электрическое напряжение сети в точке подключения к сети. В принципе, предложенный способ может также применяться для одной отдельной ветроэнергетической установки, которая подает энергию в сеть электроснабжения.

Кроме того, сеть снабжения проверяется на наличие переходного процесса в сети. В нормальном случае и вместе с тем в стационарном случае сеть электроснабжения имеет примерно синусоидальное напряжение с постоянной частотой и постоянной амплитудой. Частота, а также амплитуда могут варьироваться в очень узких пределах без отхода от критерия нормального состояния. Также могут иметь место небольшие отклонения от синусоидальной формы кривой, в частности симметричные и несимметричные гармоники. В качестве амплитуды напряжения может быть при этом достаточно использование эффективного значения напряжения. При этом часто может быть также достаточно использовать только напряжение одной фазы.

Если напряжение значительно отклоняется от этого описанного нормального состояния, при этом оно, например, падает до значения меньше 90 процентов своего номинального значения, имеет место переходный процесс. Переходным процессом называется, таким образом, значительное отклонение от нормальной синусоидальной формы кривой напряжения. Сюда относится также переход в такое состояние, отличающееся от нормальной синусоидальной формы кривой напряжения. В частности, одним из примеров такого переходного процесса является посадка напряжения сети вследствие короткого замыкания в сети. При этом напряжение может мгновенно падать до нуля. Но напряжение может также падать только частично. Такое только частичное падение имеется, в частности, тогда, когда напряжение проваливается до нуля непосредственно в месте короткого замыкания, но упомянутая сеть снабжения все еще продолжает эксплуатироваться, так что в других точках в сети снабжения, которые удалены от места короткого замыкания на соответствующее расстояние, может поддерживаться напряжение. Но в любом случае может иметь место быстрая посадка напряжения, даже когда в рассматриваемой точке напряжение не падает до нуля.

Переходным процессом называется, таким образом, также не стационарное состояние в сети снабжения, и поэтому также такой процесс называется переходным процессом.

При обнаружении переходного процесса снятые блоком управления парком измеренные значения передаются отдельным ветроэнергетическим установкам. Соответственно измеренные значения, в частности электрическое напряжение в сети снабжения в точке подключения к сети, передаются отдельным ветроэнергетическим установкам не сразу, а только когда был обнаружен переходный процесс. То есть, ветроэнергетические установки в нормальном состоянии, когда еще не был обнаружен переходный процесс, работают по существу автономно, по меньшей мере более автономно, чем когда был обнаружен переходный процесс.

Альтернативно снятые, в частности осредненные или, соответственно, рассчитанные с получением эффективных значений измеренные значения, также в нормальном состоянии, передаются от блока управления парком отдельным ветроэнергетическим установкам, но с более низкой тактовой частотой, например, с некоторым значением в секунду. Когда обнаруживается переходный процесс, эта тактовая частота передачи значительно повышается, например, до 20 миллисекунд (мс), то есть некоторого значения или некоторого пакета значений в каждые 20 мс. Такое значение в случае сети 50 Гц соответствует некоторому значению или некоторому пакету значений для каждого цикла.

Таким образом, при обнаруженном переходном процессе ветроэнергетические установки получают свои значения непосредственно от точки подключения к сети и, в частности, с очень высокой тактовой частотой, и поэтому могут перестраивать свое управление на соответственно необходимую поддержку сети. Благодаря передаче значений от точки подключения к сети гарантируется также, что все ветроэнергетические установки в упомянутом ветропарке получат одни и те же величины. Тем самым может достигаться взаимная координация ветроэнергетических установок.

Измеренные значения с низкой тактовой частотой – это такие значения, которые рассчитываются, напр., посредством наблюдения за состоянием сети. Поэтому они отличаются от измеренных значений с более высокой тактовой частотой, которые также могут называться измеренными значениями, считанными с высокой частотой, и у которых имеет место тактовая частота, или, соответственно, частота считывания, когда она отнесена к регистрации, которая составляет по меньшей мере 1 кГц, предпочтительно 5 кГц.

Как регистрация измеренных значений, так и предложенная передача измеренных значений, а также определение и передача управляющих значений, что еще будет описано ниже, могут осуществляться с высокой или низкой тактовой частотой, если в соответствии с конкретным вариантом осуществления определенно не предлагается ничего другого.

Кроме того или альтернативно предлагается, чтобы блок управления парком непосредственно передавал управляющие значения, в частности настраиваемые номинальные значения, отдельным ветроэнергетическим установкам. Координированное управление возможно, в частности, для мероприятий по поддержке сети, и такие мероприятия поддержки сети могут при этом простым образом выполняться с помощью блока управления парком. Блок управления парком не нуждается для этого в наличии собственных частотных преобразователях или аналогичных устройствах для синхронизации и подачи электрического тока в сеть электроснабжения. Он достигает координированного управления путем управления соответствующими устройствами ветроэнергетических установок. Предпочтительно блок управления парком регистрирует в точке подключения к сети детали текущего запитывания, в частности высоту и фазу поданного тока, то есть поданного общего тока ветропарка.

По одному из вариантов осуществления при этом предлагается, чтобы в качестве параметра состояния сети в точке подключения к сети там регистрировалось электрическое напряжение сети снабжения, регистрировался угол сдвига фаз по меньшей мере одного поданного тока и/или поданной реактивной мощности. Кроме того или альтернативно может регистрироваться величина поданного тока, при этом по величине и фазе поданного тока с учетом электрического напряжения может определяться реактивная мощность. Посредством регистрации и при необх. предоставлении этих центральных измеренных значений в точке подключения к сети может координироваться подача энергии ветропарком посредством ветроэнергетических установок ветропарка. Кроме того, благодаря этому может также улучшаться в целом, может быть, впервые становиться возможной подтверждаемость свойств запитывания ветропарка.

Предпочтительно фаза подаваемого тока передается в виде управляющего значения отдельным ветроэнергетическим установкам. Благодаря этому может оказываться влияние на подаваемый общий ток, в частности подаваемый реактивный ток.

По одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы переданные ветроэнергетическим установкам управляющие значения индивидуализировались для каждой из ветроэнергетических установок. Блок управления парком, у которого сначала, в частности, имеется значение напряжения сети, а также общие значения поданной мощности и поданной реактивной мощности, может сначала определять номинальные значения подаваемой общей реактивной мощности и/или подаваемого общего реактивного тока. Затем эти общие значения могут распределяться по отдельным ветроэнергетическим установкам. При этом для отдельных ветроэнергетических установок по ним или по другим значениям, может соответственно рассчитываться отдельное номинальное значение и передаваться соответствующей ветроэнергетической установке. Блок управления парком может здесь также для общих номинальных значений учитывать знание об отдельных ветроэнергетических установках в ветропарке. Если в ветропарке все ветроэнергетические установки идентичны, а также все находятся в эксплуатации, эти ветроэнергетические установки могут получать одно и то же значение. Для различных ветроэнергетических установок в ветропарке можно учитывать эти различия, в частности в их номинальной мощности. Для этого такие управляющие значения индивидуализируются. В частности, при наличии групп одинаковых или по существу одинаковых ветроэнергетических установок может быть предпочтительно и достаточно, индивидуализировать такие управляющие значения только по группам. То есть, каждая ветроэнергетическая установка одной группы получает тогда такие же управляющие значения, что и другие ветроэнергетические установки в той же группе.

При этом управляющие значения задают, в частности, каждое по одному номинальному значению подаваемого реактивного тока. Сумма номинальных значений реактивного тока всех ветроэнергетических установок указывает номинальное значение общего реактивного тока, которое указывает высоту реактивного тока, подаваемого в точке подключения к сети. Соответствующее номинальное значение реактивного тока ветроэнергетической установки, которое собственно предоставляется блоком управления парком в виде управляющего значения, зависит от текущей способности соответствующей ветроэнергетической установки к подаче энергии и от номинального значений общего реактивного тока точки подключения к сети.

Для этого по одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы каждая ветроэнергетическая установка имела несколько блоков запитывания, которые, в частности, могут быть выполнены в виде силовых шкафов. Эти блоки запитывания создают каждый ток для подачи в сеть электроснабжения, и они могут быть выполнены в виде преобразователей или иметь преобразователи. Предпочтительно каждый блок запитывания одинаков в отношении подаваемой им мощности, в частности в отношении создаваемого им и подаваемого тока, в частности одинаков по сравнению с другими ветроэнергетическими установками в ветропарке, даже если эти ветроэнергетические установки имеют разный размер. Таким образом, предлагается и кладется в основу концепция, при которой различная способность к запитыванию энергии реализуется за счет различного количества преобразователей. Расчет и задание индивидуализированного реактивного тока или другого подаваемого тока для отдельной ветроэнергетической установки осуществляется предпочтительно в зависимости от данного количества ее имеющихся блоков запитывания, то есть количества ее блоков преобразователей.

Блок управления парком знает при этом количество блоков запитывания каждой ветроэнергетической установки в ветропарке и может соответственно рассчитывать индивидуализированные управляющие значения.

По другому варианту осуществления предлагается, чтобы номинальное значение реактивного тока и/или номинальное значение эффективной мощности каждой ветроэнергетической установки или каждой группы ветроэнергетических установок определялось в зависимости от номинальной эффективной мощности и/или номинального эффективного тока данной ветроэнергетической установки и соответственно передавалось ветроэнергетическим установкам. Предпочтительно учитываются только блоки запитывания и/или только ветроэнергетические установки, которые в данный момент находятся в эксплуатации или готовы к эксплуатации.

Данные номинальные эффективные мощности или номинальные эффективные токи являются, таким образом, ответственными за способность к подаче энергии. Сумма всех номинальных эффективных мощностей или номинальных эффективных токов ветроэнергетических установок, находящихся в данное время в эксплуатации, выражает, таким образом, также в целом имеющийся у парка объем эффективной мощности или объем эффективного тока при наличии достаточного ветра.

Учет номинального тока указывает критерий для того, сколько тока фактически может подаваться в каждом случае. Расчет ветроэнергетических установок, их отдельных блоков запитывания и/или имеющихся линий осуществляется на основе такого номинального тока и/или может ограничивать такой номинальный ток. Даже при небольшом ветре может быть возможной подача высокой реактивной мощности, часто даже выше, чем эффективная мощность. Хотя при слабом ветре может также вырабатываться только слабый эффективный ток, но при известных условиях более высокий реактивный ток. Но общий ток и вместе с тем также реактивный ток, ограничивается техническим расчетом ветроэнергетических установок, в частности блоков запитывания и/или соединительных линий. При этом предлагается учитывать это, что может осуществляться посредством учета данного номинального тока.

По одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы переданные ветроэнергетическим установкам управляющие значения (i_QS1, i_QS2, i_QS3)

- были различными по фазам,

- имели некоторую степень асимметрии и/или

- задавались посредством компонента системы прямой последовательности фаз и компонента системы обратной последовательности фаз, при этом переданные управляющие значения, в частности, задают каждое по одному номинальному значению (i_QS1, i_QS2, i_QS3) подаваемого реактивного тока.

При этом исходят из обычной трехфазной системы и учитывают, что могут возникать асимметрии между фазами. Эти асимметрии учитываются также для передаваемых управляющих значений. Для этого предлагаются разные возможности, включая возможность применения метода симметричных компонентов и задания соответствующих управляющих значений посредством компонента системы прямой последовательности фаз и компонента системы обратной последовательности фаз. В частности, задаются номинальные значения подаваемого реактивного тока.

Предпочтительно переходный процесс обнаруживается по тому, что

- напряжение сети падает ниже некоторого предопределенного предельного значения напряжения,

- напряжение сети превышает некоторый предопределенный верхний предел напряжения,

- напряжение сети изменяется с градиентом времени, который по величине превышает предельное значение изменения и/или

- разность напряжения сети и эталонного значения и временной градиент напряжения сети соответственно взвешиваются и суммируются в один общий критерий, и этот общий критерий абсолютно или по величине превышает общее предельное значение.

Если напряжение сети падает ниже некоторого предопределенного предельного значения напряжения, которое, например, может составлять примерно 90 процентов номинального напряжения сети электроснабжения, обнаруживается посадка напряжения и вместе с тем переходный процесс. Дополнительная или альтернативная возможность заключается в том, чтобы регистрировать скорость изменения напряжения сети, и для этого предлагается соответственно наблюдать временной градиент напряжения сети, то есть с каким перепадом в зависимости от времени изменяется напряжение сети. В частности, при этом регистрируется падение напряжения, то есть отрицательный перепад и вместе с тем отрицательный градиент, и сравнивается по величине с предельным значением изменения. Такое предельное значение изменения может, например, составлять один Вольт в миллисекунду (мс), или в основу может быть положено нормированное значение, например, перепад, равный одному проценту в секунду, при этом напряжение, равное 100 процентов, соответствует номинальному напряжению сети электроснабжения. Благодаря этому, может быть, при большом по величине градиенте посадка сети или другая неисправность может распознаваться прежде, чем напряжение значительно изменится по своему абсолютному значению.

Наряду с посадкой напряжения, сильное превышение напряжения также может представлять собой неисправность в сети электроснабжения. Соответственно предлагается также регистрировать такое превышение напряжения как переходный процесс. В частности, сильное превышение напряжения имеет место, когда текущее напряжение сети превышает нормальное напряжение сети, в частности номинальное напряжение сети электроснабжения, больше чем на 10%, то есть составляет больше 110%.

Предпочтительно предлагается наблюдать как за напряжением сети по его абсолютному значению, так и за градиентом напряжения. Это может учитываться таким образом, что рассматриваются разность напряжения между напряжением сети и некоторым эталонным значением, с одной стороны, и временной градиент напряжения сети, с другой стороны. Как эта разность напряжений, так и градиент соответственно взвешиваются и суммируются, при необх. суммируются по величине. Эти два взвешивания обычно отличаются и могут также учитывать различные единицы абсолютного напряжения, с одной стороны, и градиента напряжения, с другой стороны. Предпочтительно эти два взвешивания выбираются так, чтобы взвешенные значения были безразмерными.

Благодаря этому распознавание переходного процесса может также отрицаться, когда, например, напряжение сети хотя и лежит ниже некоторого эталонного значения, но градиент напряжения указывает, что это напряжение снова находится в процессе повышения.

По одному из вариантов осуществления предлагается, чтобы происходило переключение со стационарного управления на переходное управление, когда в сети снабжения был обнаружен переходный процесс, и/или чтобы происходило переключение с переходного управления обратно на стационарное управление, когда было обнаружено, что переходный процесс закончен. При этом предлагается, в зависимости от того, имеет ли место переходный процесс или нет, применять принципиально другое управление, а именно, в частности принципиально другое управление парка.

В случае стационарного управления предлагается не давать каждой ветроэнергетической установке заданные значения подаваемого реактивного тока и/или заданные значения настраиваемого угла сдвига фаз. При этом ветроэнергетические установки парка в случае стационарного управления работают значительно более автономно.

В случае стационарного управления один из вариантов осуществления предусматривает, чтобы измеренные значения напряжения, которые зарегистрировало управление парка в точке подключения к сети, передавались ветроэнергетической установке в виде среднего значения с первой тактовой частотой, или чтобы такие измеренные значения напряжения совсем не передавались ветроэнергетическим установкам, и, более того, ветроэнергетические установки использовали собственные измеренные значения. Предложенная первая тактовая частота является сравнительно низкой тактовой частотой, которая, например, может составлять одну миллисекунду (мс).

В случае переходного управления предлагается, чтобы заданные значения подаваемого реактивного тока и/или настраиваемого угла сдвига фаз давались каждой ветроэнергетической установке. Таким образом, здесь очень отчетливо и заметно осуществляется вмешательство в автономность регулирования или, соответственно, управления отдельных ветроэнергетических установок. До сих пор ветроэнергетические установки не только автономно настраивали, но и автономно определяли необходимый в каждом случае угол сдвига фаз. Теперь в соответствии с этим вариантом осуществления это больше не должно осуществляться в случае переходного управления, то есть управления, которое используется, когда был обнаружен переходный процесс. В случае переходного управления, которое, в частности, указывает на посадку напряжения, обусловленную коротким замыканием сети или тому подобным, предпочтителен, в частности, быстрый, целенаправленный и предпочтительно ясно и отчетливо воспроизводимый и отдельный режим работы ветропарка, как здесь было обнаружено и реализовано. Путем задания номинальных значений блоком управления парком осуществляется целенаправленная координация ветроэнергетических установок для этого проблематичного и чувствительного состояния сети снабжения.

Предпочтительно в случае переходного управления измеренные значения напряжения в точке подключения к сети определяются в виде мгновенных значений или псевдомгновенных значений и передаются ветроэнергетическим установкам. Физически регистрация в реальном времени и использование мгновенного значения по существу невозможно, но могут использоваться наиболее быстрым возможным образом измеренные значения, которые, в частности, предусмотрены не в нескольких периодах в сетевом средстве, а только для каждого текущего периода. С практической точки зрения они представляют собой мгновенные значения, по меньшей мере псевдомгновенные значения. Возможность регистрации таких измеренных значений описана, например, в заявке на патент DE 10 2009 031017 или, соответственно, US 2012 0169059, и здесь также предлагается использование описанного там способа регистрации измеренных значений, в частности напряжения в трехфазной сети напряжения. Поэтому предмет упомянутой заявки на патент должен рассматриваться как часть настоящего описания.

Кроме того или альтернативно предлагается передавать такие измеренные значения напряжения ветроэнергетическим установкам со второй тактовой частотой, повышенной по сравнению с первой тактовой частотой. Благодаря этому ветроэнергетические установки очень быстро и к тому же одновременно друг с другом получают соответствующее текущее значение электрического напряжения сети электроснабжения в точке подключения к сети. При этом высота второй тактовой частоты выбирается так, чтобы соответствующие значения передавались так быстро и с быстрой адаптацией к ветроэнергетическим установкам, чтобы могла выполняться соответствующая поддержка сети в трудном и быстроизменяющемся случае посадки сети, в частности короткого замыкания сети, с соответственно необходимой скоростью.

Предпочтительно управление ветропарком осуществляется так, чтобы в зависимости от подаваемой в точке подключения к сети минимальной общей эффективной мощности не происходило опускание ниже минимального значения. При этом может достигаться обеспечение возможных подач минимальной мощности даже в случае подачи тока короткого замыкания. Такая минимальная эффективная мощность может зависеть от поданной или подаваемой эффективной мощности.

Другой вариант осуществления предлагает, чтобы на центральный пульт управления сети, управляющий сетью электроснабжения, передавалось сообщение об обнаружении переходного процесса. Тем самым может достигаться информирование этого центрального пульта управления сети об этом переходном процессе. Кроме того, такая информация центральному пульту управления подразумевает также, что теперь следует ожидать соответствующего режима работы ветропарка, или, соответственно, центральный пульт управления сети имеет возможность отслеживать этот режим работы ветропарка.

Предпочтительно предлагается, чтобы по меньшей мере один параметр состояния в точке подключения к сети, в частности напряжение сети, измерялся там непрерывно с полной тактовой частотой. Но предлагается, чтобы этот измеренный параметр состояния передавался ветроэнергетической установке только при обнаружении переходного процесса, или чтобы по меньшей мере только в случае обнаружения переходного процесса эта передача осуществлялась с наиболее высокой возможной тактовой частотой, в частности с тактовой частотой, с которой измеряются соответствующие параметры состояния сети.

Тем самым может достигаться регистрация неисправности сети с высокой скоростью, то есть с наименьшей возможной временной задержкой. Но регистрация неисправности сети должна быть очень большим исключением, и поэтому предлагается передавать соответствующие данные только тогда или передавать с полной тактовой частотой наиболее быстрым возможным образом, когда фактически был обнаружен переходный процесс, то есть неисправность в сети.

В соответствии с изобретением, кроме того, предлагается ветропарк, который подготовлен к подаче электрической мощности в точке подключения к сети в сеть электроснабжения. Такой ветропарк включает в себя несколько ветроэнергетических установок и одно блок управления парком. Ветропарк, в частности его блок управления, подготовлен к тому, чтобы выполнять способ по меньшей мере по одному из описанных выше вариантов осуществления.

Ниже изобретение наглядно поясняется подробнее на вариантах осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг.1 показана ветроэнергетическая установка на изображении в перспективе.

На фиг.2 схематично показан ветропарк, управляемый в соответствии с изобретением.

На фиг.1 показана ветроэнергетическая установка 100, имеющая башню 102 и гондолу 104. На гондоле 104 предусмотрено ветроколесо 106, имеющее три лопасти 108 ветроколеса и кок 110. Ветроколесо 106 при эксплуатации приводится ветром во вращательное движение и при этом осуществляет также привод генератора в гондоле 104.

На фиг.2 показан ветропарк 2, включающий в себя в качестве примера три ветроэнергетические установки 4, которые подают энергию в одной общей точке 6 подключения к сети 8 электроснабжения, которая также упрощенно может называться сетью. Ветроэнергетические установки 4 вырабатывают при этом каждая подаваемые токи, которые собираются в сети 10 парка и передаются в трансформатор 12. В трансформаторе 12 напряжение в сети 10 парка повышается трансформированием до соответствующего напряжения сети 8 снабжения.

В точке 6 подключения к сети и вместе с тем в показанном примере после трансформатора 12, то есть на его обращенной к сети 8 стороне, измеряются поданный фактический ток I_факт и имеющееся при этом фактическое напряжение U_факт и передаются в виде измеренных значений для учета и аналитической оценки в блок 14 управления парком.

Блок 14 управления парком, который также может называться FCU ("farm control unit", англ. блок управления ветроэлектростанции), через FCU-шину 16 поддерживает связь с отдельными ветроэнергетическими установками 4. Блок 14 управления парком, кроме того, поддерживает связь с системой 18 SCADA, посредством которой могут производиться некоторые операции управления и/или контроля парка и отдельных ветроэнергетических установок. Система 18 SCADA, кроме того, поддерживает связь с ветроэнергетическими установками через шину 20 SCADA.

По одному из вариантов осуществления теперь предлагается, чтобы блоком 14 управления парком также аналитически оценивались измеренные значения в точке 6 подключения к сети, чтобы обнаруживать переходный процесс в сети 8 электроснабжения. Затем текущие измеренные значения наиболее быстрым возможным образом и с высокой тактовой частотой через FCU-шину 16 передаются ветроэнергетическим установкам 4. К ним может, в частности, принадлежать соответствующее текущее напряжение, которое было зарегистрировано в точке 6 подключения к сети. К этим текущим и переданным с высокой тактовой частотой измеренным значениям может также принадлежать информация об угле сдвига фаз поданного тока, а именно угол сдвига фаз между поданным фактическим током и зарегистрированным фактическим напряжением.

Кроме того или альтернативно предлагается, чтобы блок 14 управления парком при обнаружении переходного процесса в сети 8 передавал управляющие значения отдельным ветроэнергетическим установкам 4 через FCU-шину 16. В качестве передаваемых управляющих значений, которые также должны передаваться с высокой тактовой частотой, будет, в частности, осуществляться передача индивидуального номинального значения i_QS1, i_QS2 или i_QS3 реактивного тока. Могут также передаваться значения для каждой фазы в отдельности. Это может также осуществляться так, что значение передается вместе со степенью асимметрии, или что передается номинальное значение, напр., номинальное значение реактивного тока, как для системы прямой последовательности фаз, так и для системы обратной последовательности фаз, согласно методу симметричных компонентов. Эти номинальные токи могут при этом рассчитываться в блоке 14 управления парком непосредственно по измеренным значениям тока и напряжения в точке 6 подключения к сети, при этом они согласованы друг с другом, и передаваться ветроэнергетическим установкам 4. Ветроэнергетические установки 4 могут тогда непосредственно настраивать эти требуемые реактивные токи. Блок 14 управления парком может при этом также контролировать и поэтому даже заранее распознавать, какой общий ток, в частности какой общий реактивный ток подается, если можно исходить из того, что ветроэнергетические установки 4 могут также преобразовывать заданные номинальные значения заданным образом.

С помощью такого способа может также, в частности, улучшаться непрерывность управления подачи ветропарком 2 энергии в случае неисправности, также называемое Fault Ride Through/FRT (англ. устойчивость к провалам), и подтверждаться конкретный режим работы ветропарка. В частности, благодаря этому может также производиться необходимое подтверждение, которое необходимо для подключения ветропарка 2 к сети 8 электроснабжения. В частности, улучшается также возможность сертификации ветропарка в этом особенно критическом случае.

Поэтому это предложенное решение отличается также от предыдущих ситуаций в ветропарке, при которых каждая ветроэнергетическая установка в одиночку осуществляла свое управление, включая управление FACTS (англ. Flexible alternating current transmission systems, гибкие системы передачи переменного тока). Это управление может теперь выполняться блоком 14 управления парком централизованно. Конкретное преобразование каждого генерируемого тока по-прежнему выполняется отдельными ветроэнергетическими установками. Это имеет, в частности, то преимущество, что каждой отдельной ветроэнергетической установке часто не были известны точные величины напряжения и конкретный угол сдвига фаз в точке запитывания. Предпочтительно измерение осуществляется так называемым пространственно-векторным способом в точке подключения к сети. Такой способ описан в документе US 2012/016959 и может также называться наблюдением за состоянием сети.

При задании номинального значения реактивной мощности сначала определяется общее номинальное значение реактивной мощности для всего парка и затем разделяется на отдельные номинальные значения для каждой ветроэнергетической установки в парке. В одном случае это может осуществляться равномерно, также это может осуществляться по количеству силовых шкафов, то есть применяемых блоков запитывания или, соответственно, блоков преобразователей, и это может осуществляться в зависимости от соответственно располагаемых силовых шкафов, причем для этого блоку 14 управления парком предоставляется информация, какие силовые шкафы, то есть преобразователи, в этом момент имеются в распоряжении и готовы к использованию. Одним из учитываемых критериев может быть также, работает ли вообще данная соответствующая ветроэнергетическая установка в данный момент. До сих пор у существующих ветропарков непрерывное управление при неисправностях сети или ошибках сети (Fault Ride Through; FRT) осуществлялось на уровне ветроэнергетических установок, а не на уровне парка, то есть ветроэнергетические установки выполняли его автономно каждая для себя. Тем самым затрудняется также подтверждение режима работы FRT в точке подключения к сети ветропарка, что теперь исправляется с помощью предложенного решения.

Проблематичным у прежних концепций было также, что управлению FACTS внутри каждой из ветроэнергетических установок в отдельности было неизвестно, каковы величина напряжения и угол сдвига фаз в точке подключения к сети. В частности, теперь предлагается передавать сигналы напряжения от точки подключения к сети к ветроэнергетической установке, чтобы там получать относительную корректировку для конкретного предоставления реактивного тока с целью оптимальной поддержки сети в точке подключения к сети. Передача этих значений может осуществляться либо в синусоидальной форме, либо в уже рассчитанных значениях пространственно-векторного способа.

Кроме того или альтернативно теперь предлагается определять номинальное значение амплитуды общего реактивного тока и передавать его ветроэнергетическим установкам, в зависимости от состава ветропарка.

Изобретение относится к способу подач электрической мощности в сеть электроснабжения. Способ подачи электрической мощности посредством ветропарка (2), включающего в себя множество ветроэнергетических установок (4), в сеть (8) электроснабжения. Способ включает в себя шаги: подача электрической мощности в точке (6) подключения к сети; регистрация по меньшей мере одного параметра состояния сети в точке (6) подключения к сети посредством блока (14) управления парком; проверка сети (8) электроснабжения на наличие переходного процесса и передача с повышенной тактовой частотой набора значений, измеренных блоком (14) управления парком, и/или набора управляющих значений (i_QS1, i_QS2, i_QS3), определенных блоком (14) управления парком, ветроэнергетическим установкам (4), если было обнаружено наличие переходного процесса. Изобретение направлено на поддержание сети высокого качества и/или с высокой скоростью реакции. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подачи электрической мощности ветропарка (2), включающего в себя множество ветроэнергетических установок (4), в сеть (8) электроснабжения, включающий в себя шаги:

- подача электрической мощности в точке (6) подключения к сети;

- регистрация по меньшей мере одного параметра состояния сети в точке (6) подключения к сети посредством блока (14) управления парком;

- проверка сети (8) электроснабжения на наличие переходного процесса и

– передача с повышенной тактовой частотой набора значений, измеренных блоком (14) управления парком, и/или набора управляющих значений (i_QS1, i_QS2, i_QS3), определенных блоком (14) управления парком, ветроэнергетическим установкам (4), если было обнаружено наличие переходного процесса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве параметра состояния сети в точке (6) подключения к сети регистрируют

- электрическое напряжение сети (8) электроснабжения,

- угол сдвига фаз по меньшей мере одного поданного тока,

- величину указанного по меньшей мере одного поданного тока, и/или

- поданную реактивную мощность

и/или

- фазу подаваемого тока передают в качестве управляющего значения отдельным ветроэнергетическим установкам.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что переданные ветроэнергетическим установкам (4) управляющие значения (i_QS1, i_QS2, i_QS3) индивидуализируют для каждой из ветроэнергетических установок (4) и/или для групп ветроэнергетических установок (4) ветропарка (2), так что

- каждое управляющее значение задает по одному номинальному значению (i_QS1, i_QS2, i_QS3) подаваемого реактивного тока,

- сумма номинальных значений (i_QS1, i_QS2, i_QS3) реактивного тока всех ветроэнергетических установок (4) задает номинальное значение общего реактивного тока, которое указывает на величину реактивного тока, подаваемого в точке (6) подключения к сети, и/или

- каждое номинальное значение реактивного тока ветроэнергетической установки (4) зависит от текущей способности соответствующей ветроэнергетической установки (4) к подаче энергии, и/или

- от номинального значения общего реактивного тока точки (6) подключения к сети.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что каждая ветроэнергетическая установка (4) имеет множество блоков запитывания для создания тока для подачи в сеть (8) электроснабжения, и номинальное значение (i_QS1, i_QS2, i_QS3) реактивного тока соответствующей ветроэнергетической установки (4) тем больше, чем больше блоков запитывания имеет и/или имеет в действии соответствующая ветроэнергетическая установка (4), в частности, пропорционально количеству соответствующих блоков запитывания.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что номинальное значение (i_QS1, i_QS2, i_QS3) реактивного тока или номинальное значение эффективной мощности определяют в зависимости от номинальной эффективной мощности или номинального тока соответствующей ветроэнергетической установки (4).

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что сеть (8) электроснабжения является трехфазной, и переданные ветроэнергетическим установкам (4) управляющие значения (i_QS1, i_QS2, i_QS3)

- различны по фазам,

- имеют степень асимметрии и/или

- задаются посредством компонента системы прямой последовательности фаз и компонента системы обратной последовательности фаз, при этом каждое переданное управляющее значение задает по одному номинальному значению (i_QS1, i_QS2, i_QS3) подаваемого реактивного тока.

7. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что переходный процесс обнаруживают по тому, что

- напряжение сети падает ниже предопределенного предельного значения напряжения,

- напряжение сети превышает предопределенный верхний предел напряжения,

- напряжение сети изменяется с градиентом времени, который по величине превышает предельное значение изменения и/или

- разность напряжения сети и эталонного значения и временной градиент напряжения сети соответственно взвешивают и суммируют в один общий критерий, и этот общий критерий абсолютно или по величине превышает общее предельное значение.

8. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что

- осуществляют переключение со стационарного управления на переходное управление, когда в сети (8) снабжения был обнаружен переходный процесс, или

- осуществляют переключение с переходного управления обратно на стационарное управление, когда было обнаружено, что переходный процесс закончен, и

- в случае стационарного управления блок (14) управления парком

- не дает каждой ветроэнергетической установке заданные значения подаваемого реактивного тока или настраиваемого угла сдвига фаз, и

- измеренные значения напряжения в точке (6) подключения к сети передают в виде средних значений с первой тактовой частотой или совсем не передают ветроэнергетическим установкам (4), и

- в случае переходного управления блок (14) управления парком

- дает каждой ветроэнергетической установке (4) заданные значения подаваемого реактивного тока или настраиваемого угла сдвига фаз,

- измеренные значения напряжения в точке (6) подключения к сети передают ветроэнергетическим установкам (4) в виде мгновенных значений со второй тактовой частотой, повышенной по сравнению с первой тактовой частотой, и

- управление ветропарком (2) осуществляют так, чтобы в зависимости от поданной в точке (6) подключения к сети или подаваемой общей реактивной мощности в точке (6) подключения к сети не происходило опускание ниже подаваемой минимальной общей эффективной мощности.

9. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что сообщение об обнаружении переходного процесса передают на центральный пульт управления сети, управляющий сетью (8) электроснабжения.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере один параметр состояния непрерывно измеряют в точке (6) подключения к сети с полной тактовой частотой, но только при обнаружении переходного процесса передают ветроэнергетическим установкам (4) или передают ветроэнергетическим установкам (4) со второй тактовой частотой, причем эта вторая тактовая частота соответствует полной тактовой частоте, с которой измеряется указанный по меньшей мере один параметр состояния сети.

11. Ветропарк (2) для подачи электрической мощности в сеть (8) электроснабжения в точке (6) подключения к сети, включающий в себя

- множество ветроэнергетических установок (4),

- блок (14) управления парком, со средствами подачи электрической мощности в точке (6) подключения к сети, причем блок (14) управления парком выполнен с возможностью регистрации по меньшей мере одного параметра состояния сети в точке (6) подключения к сети и проверки сети (8) электроснабжения на наличие переходного процесса, и

шину (16) для передачи с повышенной тактовой частотой набора значений, измеренных блоком (14) управления парком, и/или набора управляющих значений (i_QS1, i_QS2, i_QS3), определенных блоком (14) управления парком, ветроэнергетическим установкам (4), если было обнаружено наличие переходного процесса.