СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Российский патент 2020 года по МПК F03D7/02 F03D7/04 F03D9/22 F03D9/25 F03D80/60 

Изобретение касается эксплуатации ветроэнергетических установок ветряного парка, в частности, в режиме ограничения мощности. При этом режим ограничения мощности соответствует режиму эксплуатации ветроэнергетических установок, при котором следует подавать в соединенную с ветроэнергетическими установками снабжающую сеть только очень малую мощность или вообще никакой мощности.

Наряду с обычными мощными силовыми станциями, предоставляющими электрическую энергию, например, с помощью ископаемых горючих веществ и служащими для обеспечения основной нагрузки, в настоящее время все больше ветроэнергетических установок соединяется со снабжающей сетью, чтобы совместно подавать электрическую мощность в снабжающую сеть. Часто ветроэнергетические установки, как и газо-, гидро- и солнечные электростанции, служат для предоставления средних и пиковых нагрузок в снабжающую сеть.

Причиной множащегося использования ветроэнергетических установок является то, что по сравнению с обычными силовыми установками, ветроэнергетические установки имеют то преимущество, что подаваемая электрическая мощность может быть особенно универсально приспособлена в течение очень коротких периодов времени в отношении своих параметров к потребности потребителей, соединенных со снабжающей сетью. В противоположность этому, например, процесс повышения или понижения подаваемой электрической мощности обычными крупными силовыми станциями очень инерционен. Приведение в соответствие, т.е. повышение или понижение, подаваемой мощности может длиться у крупных силовых станций много часов.

Возрастание числа ветроэнергетических установок для обеспечения высокой универсальности приводит, однако, все чаще к более долгосрочным ограничениям подаваемой электрической мощности отдельных ветроэнергетических установок, поскольку общее количество предоставленной от ветроэнергетических установок в совокупности электрической энергии не может быть отобрано потребителями. Нередко подаваемая электрическая мощность ветроэнергетических установок при этом ограничивается на несколько часов или даже дней, поэтому им разрешено подавать очень мало или вообще никакой энергии в снабжающую сеть. Для этого обычно оператором сети предоставляются заданные значения для ветряного парка или для отдельных ветроэнергетических установок и по линии для обмена данными передаются ветряному парку или отдельным ветроэнергетическим установкам.

В случае, если оператор сети передает ветряному парку заданное значение, которое также может быть названо заданным значением мощности, которое, например, предписывает, что ветряной парк не должен больше подавать никакой электрической мощности в соединенную с ветряным парком снабжающую сеть, то оператору ветряного парка за случай, если электрическая мощность и дальше будет подаваться в снабжающую сеть, придется даже платить «штрафные платежи» за все же поданную мощность вместо отнесения на кредит. Поэтому с точки зрения оператора ветряного парка желательно как можно точно соблюдать предварительно заданные предписания по заданным значениям.

В случае если теперь ветряному парку разрешено подавать в соединенную с ветряным парком снабжающую сеть только очень немного энергии или вообще никакой энергии, то отдельные ветроэнергетические установки при малом числе оборотов совершают медленные вращательные движения, причем при известных обстоятельствах поддерживается только лишь самовозбуждение генератора. В случае если это состояние отдельных ветроэнергетических установок длится более нескольких часов или дней, то, в частности при неблагоприятных климатических условиях, например, во время шторма и/или высокой влажности воздуха, имеется опасность того, что электронные компоненты ветроэнергетической установки, например, генератор или преобразователи переменного тока, станут влажными, или соответственно, даже мокрыми. Наряду с обычными повреждениями от коррозии, которые могут из-за этого возникнуть, также существует опасность того, что в случае, когда мощность за короткое время снова должна быть повышена, это может привести к повреждениям генератора и преобразователей переменного тока, поскольку высокие токи и напряжения контактируют с влажными, или соответственно, мокрыми компонентами, и при известных обстоятельствах, уже нет условий для безупречной изоляции. В этом случае могут возникать повреждения, из-за которых в целом эксплуатация ветроэнергетической установки должна быть остановлена до ремонта. Таким образом, последствием этого был бы временный выход из строя.

Для предотвращения повреждений из-за влажности или сырости известны нагревательные устройства, которые расположены в зоне электронных деталей ветроэнергетической установки, и в случае, если она генерирует очень мало энергии или не генерирует энергию, защищают электронные детали, чтобы они не становились влажными или мокрыми. Для эксплуатации этих нагревательных элементов часто даже из снабжающей сети отбирается энергия, которая должна быть оплачена оператором установки. И такого рода платежи нежелательны.

Поэтому задачей данного изобретения является эксплуатация ветряного парка в случае, если он должен подавать в снабжающую сеть очень мало мощности или не должен ее подавать, таким образом, чтобы он, по возможности, не подавал или, по меньшей мере, подавал очень мало мощности в снабжающую сеть, и, чтобы он также не отбирал или только очень мало отбирал мощности из снабжающей сети. Кроме того, необходимо предотвращать, чтобы электрические компоненты ветроэнергетических установок ветряного парка не становились влажными или мокрыми.

Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам провело поиск по приоритетной заявке к данной заявке и выявило следующий уровень техники: DE 10 2015 201 431 A1.

Для этого изобретение касается способа эксплуатации ветроэнергетических установок, в частности, того же ветряного парка, в режиме ограничения мощности. При этом режим ограничения мощности включает в себя, прежде всего, отключение, по меньшей мере, одной из ветроэнергетических установок и эксплуатацию, по меньшей мере, отличной от отключенной ветроэнергетической установки, ветроэнергетической установки. Здесь эксплуатация ветроэнергетической установки означает, что ветроэнергетическая установка предоставляет электрическую энергию. Отключение ветроэнергетической установки означает, что она не предоставляет электрическую энергию, т.е. не генерирует из кинетической энергии ветра. К тому же, отключение не означает, что ротор и генератор остановлены. Предпочтительно они вращаются и в отключенном состоянии ветроэнергетической установки.

Кроме того, согласно изобретению активируется генераторный обогрев отключенной ветроэнергетической установки. К тому же, эксплуатируемая ветроэнергетическая установка отключается при или после наступления заранее определенного события. Кроме того, активируется генераторный обогрев ветроэнергетической установки, отключенной при или после наступления заранее определенного события.

При этом в основу изобретения положено знание того, что ветроэнергетическая установка, эксплуатируемая исключительно для предоставления энергии для обогрева другой ветроэнергетической установки, этой эксплуатацией сама генерирует настолько мало энергии, что ее недостаточно, чтобы предотвратить осаждение влаги, или соответственно, сырости в зоне электронных компонентов. Однако, обогрев находящейся в эксплуатации ветроэнергетической установки не возможен генераторным обогревом, поскольку из-за переключения генератора для возможности использования его как обогрев, генерирование электрической энергии больше невозможно.

Благодаря отключению ветроэнергетической установки, которая до этого предоставила энергию для генераторного обогрева другой ветроэнергетической установке, теперь возможен обогрев этой ветроэнергетической установки, которая до этого предоставила энергию. Тогда снабжение энергией генераторного обогрева принимает на себя другая ветроэнергетическая установка, которая предпочтительно до этого обогревалась и поэтому сухая и не содержит влаги.

В данном случае, заранее определенное событие - это предпочтительно окончание заранее определенной продолжительности или достижение заранее определенной временной точки. Т.е., в основном, ветроэнергетические установки обогреваются по порядку определенное время, чтобы затем их можно было эксплуатировать определенное время, чтобы предоставить малую энергию для обогрева другой ветроэнергетической установки. Однако, если до того возникнет опасность влаги, то эксплуатируемые установки снова отключаются и обогреваются.

Согласно следующей альтернативе заранее определенное событие - это, по меньшей мере, заранее определенное показание датчика, по меньшей мере, заранее определенного датчика. Например, датчик расположен на генераторе и выполнен как датчик влажности и/или датчик температуры. Если соответственно, например, датчиком устанавливается опасность влажности генератора из-за появления заранее определенных значений влажности, то эксплуатируемая ветроэнергетическая установка отключается и обогревается генераторным обогревом.

Таким образом, в значительной мере противодействуют повреждениям ветроэнергетических установок из-за сырости или влажности. Одновременно, с одной стороны, из снабжающей сети не отбирается энергия для обогрева, поскольку, как раз таки, по меньшей мере, одна ветроэнергетическая установка предоставляет эту энергию для обогрева. С другой стороны, также и не подается никакая энергия в снабжающую сеть, поскольку ветроэнергетические установки, предоставляющие энергию для обогрева, эксплуатируются в рабочей точке, в которой производится лишь энергия, фактически требуемая для обогрева в пределах ветряного парка. Т.е., в частности, с помощью соответствующего изобретению попеременного включения и отключения отдельных ветроэнергетических установок противодействуют образованию влаги в отдельных установках.

Согласно первой форме осуществления, режим ограничения мощности реализуется с задержкой или сразу же, как только заданные значения для подаваемой от ветряного парка в снабжающую сеть мощности лежат на или ниже заранее определенного предельного значения. Т.е., в зависимости от этого, соответствующий изобретению режим ограничения мощности, при котором ветроэнергетические установки попеременно переключаются туда-сюда между одним состоянием, при котором, с одной стороны, активируется генераторный обогрев, чтобы обогревать и держать свободной от влаги ветроэнергетическую установку, а, с другой стороны, ветроэнергетическая установка генерирует энергию, чтобы снабжать генераторные обогревы других ветроэнергетических установок, реализуется с задержкой или сражу же, если заданные значения лежат на или ниже заранее определенного предельного значения или понижаются.

Предпочтительным в задержанной реализации режима ограничения мощности является то, что в случае, если заданные значения падают до или ниже предельного значения только на короткий период времени и, таким образом, как раз после короткого времени снова требуется более высокая отдача мощности ветряного парка, то весь ветряной парк не должен быть опять переведен обратно в обычный режим из только что активированного режима ограничения мощности. При этом принимается в расчет, что кратковременно малые количества электрической мощности подаются в снабжающую сеть, за что оператором должны производиться платежи, при этом, однако, становится ненужным повторный запуск ветроэнергетических установок для того, чтобы перейти из режима ограничения мощности в обычный режим, что также связано с определенным отбором мощности из снабжающей сети. Если, однако, согласно альтернативе, режим ограничения мощности реализуется сразу же, то это дает то преимущество, что не возникает никаких расходов за «слишком много» поданной в снабжающую сеть энергии.

Согласно следующей форме осуществления предельное значение соответствует значению, меньшему чем 5% или меньшему чем 2,5% номинальной мощности ветряного парка, например, 0 киловатт. В соответствии с этим, предельное значение выбрано как очень маленькое или малое значение, чтобы предотвратить переход ветроэнергетических установок в режим ограничения мощности, хотя их эксплуатация сама по себе, в данном случае, сгенерировала бы еще достаточно тепла, и, таким образом, была бы достаточной для обогрева и, тем самым, освобождения от влажности. Этим можно предотвратить ненужный переход в режим ограничения мощности.

Согласно следующей форме осуществления в режиме ограничения мощности потребляется часть или вся избыточная энергия в ветряном парке, т.е. в пределах ветряного парка, предпочтительно дополнительным потребителем ветряного парка. Эта избыточная энергия включает в себя электрическую энергию, т.е. количество электрической энергии, которое генерируется одной или несколькими эксплуатируемыми ветроэнергетическими установками в режиме ограничения мощности и которая не требуется, чтобы снабжать один или несколько генераторных обогревов из активированных генераторных обогревов.

Так может быть обеспечено то, что и в случае, если одна или несколько ветроэнергетических установок генерируют больше энергии, чем ее может быть потреблено с помощью генераторных обогревов, то эту избыточную энергию не нужно подавать в сеть, если оператор сети требует, чтобы в данное время подавалось меньше или вообще не подавалось энергии.

Согласно следующей форме осуществления предварительно задается количество электрической энергии для подаваемой электрической мощности ветряного парка, причем это происходит с помощью предварительного ввода заданных значений. Далее согласно этой форме осуществления в ветряном парке, в частности, дополнительным потребителем ветряного парка потребляется количество, которое соответствует части избыточной энергии, которая(часть) лежит выше количества электрической энергии, определенного с помощью предварительного ввода заданных значений.

Т.е., поэтому можно точно подавать в сеть определенное оператором с помощью предварительного ввода заданных значений количество электрической энергии с помощью ветряного парка, также если это количество очень мало.

Согласно следующей форме осуществления избыточная энергия потребляется в дополнительном потребителе. Согласно различным формам осуществления потребитель включает в себя, например, один или несколько исполнительных элементов, а именно, например, один или несколько регулировочных приводов лопастей ротора и/или один или несколько приводов азимута одной или нескольких ветроэнергетических установок. Альтернативно или дополнительно потребитель включает в себя, по меньшей мере, нагревательное устройство, а именно, например, по меньшей мере, обогрев лопасти одной или нескольких ветроэнергетических установок. Далее, может быть предусмотрен, по меньшей мере, аккумулятор в качестве потребителя в ветряном парке как альтернатива или дополнительно к ранее названным потребителям. Дополнительно или альтернативно потребитель включает в себя одну схему прерывателя одной ветроэнергетической установки или нескольких схем прерывателя нескольких ветроэнергетических установок, которые предпочтительно расположены в промежуточном контуре, или соответственно, в одном промежуточном контуре ветроэнергетической установки, или соответственно, ветроэнергетических установок. Дополнительно или альтернативно потребитель включает в себя, по меньшей мере, преобразователь переменного тока не эксплуатируемой ветроэнергетической установки, который эксплуатируется в противофазе, по меньшей мере, с преобразователем переменного тока ветроэнергетической установки, которая эксплуатируется.

Такого рода потребители годятся, предпочтительным образом, чтобы потреблять точно определенное количество избыточной энергии, которая как раз не должна быть подана в сеть. Большей частью, названные потребители как раз имеются в ветряном парке и могут быть непосредственно использованы.

Согласно следующей форме осуществления предельное значение вводится установщиком и/или оператором или может быть введено установщиком и/или оператором. Поэтому если ставятся ветроэнергетические установки ветряного парка, то именно на основании преобладающих для данной местности характерных погодных условий установщиком может быть предварительно задано подходящее предельное значение. Оно также может быть позднее при эксплуатации предпочтительно подрегулировано оператором.

Таким образом, в зависимости от характерных для места установки погодных условий возможна подгонка предельного значения. Например, в сухих, теплых областях режим ограничения мощности, при известных обстоятельствах, вообще не нужен, в то время как в холодных, влажных областях потребность в разогреве ветроэнергетической установки нужна даже уже тогда, когда она, например, эксплуатируется в режиме, при котором еще генерируются 5% номинальной мощности ветроэнергетической установки.

Согласно этому примеру осуществления дополнительно или альтернативно предельное значение автоматически выставляется в зависимости от преобладающих и/или спрогнозированных погодных данных. В соответствии с этим, например, в зависимости от полученных метеостанцией данных погоды, в случае более высокой влажности предельное значение повышается, а в случае меньшей влажности снижается. Таким образом, обеспечивается то, что режим ограничения мощности активируется фактически только в тех случаях, при которых он и нужен.

Согласно следующей форме осуществления режим ограничения мощности активируется и/или деактивируется в зависимости от измеренных, по меньшей мере, датчиком значений влажности воздуха и/или температуры. Если, таким образом, регистрируются значения, которые представляют собой риск конденсации на генераторе, и заданное значение для подаваемой от ветряного парка в снабжающую сеть мощности установлено на заранее определенное предельное значение или ниже, то активируется режим ограничения мощности. Согласно следующей форме осуществления режим ограничения мощности реализуется с задержкой после истечения заранее определенного времени ожидания. Время ожидания начинает идти, после того как заданные значения подаваемой мощности падают до заранее определенного предельного значения или ниже. Этим можно обеспечить то, что сначала расходуется еще имеющееся остаточное тепло в эксплуатировавшейся до этого ветроэнергетической установке, чтобы защитить ветроэнергетическую установку от влаги, если она отключается по после эксплуатации. Обогрев к этому моменту времени пока еще не нужен.

Согласно форме осуществления это время ожидания составляет 4 часа или меньше, чем 4 часа, или предпочтительно 2 часа, или меньше, чем 2 часа.

Согласно следующей форме осуществления эксплуатируемая ветроэнергетическая установка генерирует в режиме ограничения мощности электрическую мощность меньше, чем 5%, в частности, меньше, чем 2%, например, 1,5%, 0,1% или 0% от ее номинальной мощности. Таким образом, обеспечивается то, что, при известных обстоятельствах, требуемая энергия для обогрева других ветроэнергетических установок действительно предоставляется, но, с другой стороны, в снабжающую сеть точно не подается никакой энергии, за которую должны производиться платежи оператору сети.

Согласно следующей форме осуществления активированный генераторный обогрев одной или нескольких отключенных ветроэнергетических установок ветряного парка в режиме ограничения мощности снабжается энергией или, по меньшей мере, преимущественно энергией, которая предоставляется, по меньшей мере, от одной эксплуатируемой ветроэнергетической установки того же самого ветряного парка. Этим обеспечивается то, что должно быть отобрано из снабжающей сети в режиме ограничения мощности только немного или вообще никакой энергии, за которую оператор ветряного парка должен был бы заплатить.

Согласно следующей форме осуществления активация генераторного обогрева включает в себя замыкание накоротко статора генератора и нагрузку бегунка генератора задаваемым током возбуждения. Ток возбуждения в бегунке генератора ведет, тем самым, к разогреву обмоток электрических проводов бегунка генератора из-за сопротивления проводов, если ток возбуждения проводится по этим проводам. Кроме того, возбуждение бегунка генератора ведет к индукции потока тока в статор генератора, который также разогревается коротким замыканием. Это нагревание ведет тогда к нагреванию генератора ветроэнергетической установки в зоне гондолы, поэтому, по меньшей мере, и электронные компоненты, находящиеся в зоне гондолы, также нагреваются.

Предпочтительно короткое замыкание реализуется для активации генераторного обогрева с помощью короткого замыкания через мощностной полупроводник в инверторе в основании башни, поэтому также блоки выпрямителей и инверторы нагреваются током и защищаются от влажности. Таким образом, генераторный обогрев обогревает всю установку. Согласно следующей форме осуществления индуцированный в статоре ток регулируется по задаваемому току нагрева.

Согласно следующей форме осуществления в режиме ограничения мощности во время первого интервала заранее определенной продолжительности или вплоть до одной из заранее определенных временных точек эксплуатируется каждая вторая ветроэнергетическая установка ветряного парка и обогревает остальные ветроэнергетические установки генераторным обогревом. По истечении заранее определенной продолжительности или по достижению одной из заранее определенных временных точек происходит смена между эксплуатацией и обогревом, поэтому эксплуатировавшиеся до этого ветроэнергетические установки обогреваются с помощью генераторного обогрева, а обогревавшиеся до этого с помощью генераторного обогрева ветроэнергетические установки эксплуатируются. После повторного истечения заранее определенной продолжительности или по достижению следующей заранее определенной временной точки происходит новая смена, причем смена между эксплуатацией и обогревом происходит так долго, пока величина заданного значения для подаваемой электрической мощности не будет лежать выше заранее определенного предельного значения.

С помощью этой предварительно установленной смены между обычным режимом эксплуатации, который здесь кратко называется эксплуатация, и режимом обогрева, который здесь кратко называется обогревом или нагревом, возможно, чтобы отдельные ветроэнергетические установки ветряного парка не обязаны были взаимодействовать друг с другом. Более того, ветроэнергетические установки могут автономно определять с помощью установленных, заранее определенных продолжительностей или временных точек, должны ли они активировать генераторный обогрев, либо предоставлять энергию для генераторных обогревов других ветроэнергетических установок.

Согласно следующей форме осуществления заранее определенные временные точки соответствуют установленному в каждой из ветроэнергетических установок фиксированному времени суток, в которое ветроэнергетическая установка переключается в режим ограничения мощности, предпочтительно после истечения времени ожидания, между эксплуатацией и нагревом или между нагревом и эксплуатацией. Таким образом, возможно переключение ветроэнергетической установки без управления внешним регулятором более высокого уровня, таким как регулятор ветряного парка, и каждая отдельная ветроэнергетическая установка может самостоятельно при приеме предварительно заданного значения, лежащего на предельном значении или ниже, после активации режима ограничения мощности автоматически решать, будет ли она обогреваться или эксплуатироваться.

Согласно следующей форме осуществления в случае, если временной интервал между временной точкой, с которой активируется режим ограничения мощности, и следующий предстоящей временной точкой для смены с режима обогрева на режим эксплуатации или с режима эксплуатации на режим обогрева, лежит ниже минимальной продолжительности, то предстоящая смена в следующей предстоящей временной точке остается невыполненной.

Таким образом, обеспечивается то, что в установках смена с режима обогрева на режим эксплуатации или с режима эксплуатации на режим обогрева происходит не именно после кратковременной активации режима ограничения мощности, несмотря на то, что, например, генераторные обогревы в этот короткий период времени, а именно, при минимальной продолжительности, пока еще не имели никакого воздействия на ветроэнергетическую установку в отношении сушки и уже снова отключаются. Минимальная продолжительность заранее определена и соответствует, например, значению в 15 минут или 30 минут.

Кроме того, изобретение касается ветроэнергетической установки, в частности, для выполнения примера осуществления способа. Ветроэнергетическая установка имеет управление ветроэнергетической установкой, предназначенное для эксплуатации ветроэнергетической установки, чтобы электрически снабжать генераторный обогрев другой ветроэнергетической установки и при возникновении заранее определенного события или после него, например, после истечения заранее установленной продолжительности или после достижения заранее определенной временной точки, отключать ветроэнергетическую установку и активировать генераторный обогрев ветроэнергетической установки.

Таким образом, можно реализовать способ без управления ветряного парка. Поэтому установки сами организуют способ без управления ветряного парка с помощью их соответствующего управления ветроэнергетическими установками, предпочтительно исключительно по показанию времени и номеру установки. Правда, заданное значение для мощности может быть предварительно задано извне, причем каждая установка предпочтительно может сама себя переключать в режим ограничения мощности, как только предварительно заданная максимальная мощность на входе мощности отдельных ветроэнергетических установок длительно, например, на протяжении более, чем двух часов, лежит ниже выставленного предельного значения, например, в 1,5%. Для этого показания часов отдельных ветроэнергетических установок синхронизированы и в комплексе парка ветроэнергетическим установкам присвоены различные номера установок, например, с четными и нечетными числами. В этом случае взаимодействие с управлением более высокого порядка является только дополнительным.

Далее изобретение касается ветряного парка для реализации способа по одной из вышеуказанных форм осуществления. Ветряной парк включает в себя управление ветряного парка, и/или каждая из ветроэнергетических установок - управление ветроэнергетической установкой, предназначенные для того, чтобы выполнять способ.

Согласно форме осуществления управление ветряного парка имеет вход для данных для подключения соединения для обмена данными с оператором сети и для приема заданных значений. Кроме того, изобретение касается ветроэнергетической установки для осуществления способа ранее указанных форм осуществления.

Следующие формы осуществления изобретения получаются из примеров осуществления, более подробно поясненных на фигурах. При этом показывает

Фиг.1 ветроэнергетическую установку,

Фиг.2 ветряной парк и

Фиг.3 пример осуществления способа.

Фиг.1 показывает схематичное изображение ветроэнергетической установки 100 ветряного парка 112. Ветроэнергетическая установка 100 имеет башню 102 и гондолу 104 на башне 102. На гондоле 104 предусмотрен аэродинамический ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. Аэродинамический ротор 106 при эксплуатации ветроэнергетической установки переводится ветром во вращательное движение и, тем самым, вращает также ротор генератора, который непосредственно или опосредованно сопряжен с аэродинамическим ротором 106. Электрический генератор расположен в гондоле 104 и генерирует электрическую энергию. Углы установки лопасти лопастей 108 ротора могут быть изменены с помощью моторов для изменения угла атаки на комлевых частях лопастей ротора соответствующих лопастей 108 ротора.

Фиг.2 показывает ветряной парк 112 с тремя ветроэнергетическими установками 100 в качестве примера, которые могут быть одинаковыми или различными. Эти три ветроэнергетические установки 100, тем самым, представляют, в принципе, любое количество ветроэнергетических установок 100 ветряного парка 112. Ветроэнергетические установки 100 предоставляют свою мощность, а именно, в частности, сгенерированный ток через электрическую сеть 114 парка. При этом соответственно сгенерированные токи, или соответственно, мощности отдельных ветроэнергетических установок 100 суммируются, и, в большинстве случаев, предусмотрен трансформатор 116, повышающий напряжение в парке 112, чтобы затем в точке 118 подачи, которая обобщенно также обозначается как PCC, сетевой узел или узел подачи сети, подавать энергию в снабжающую сеть 120. Фиг.2 - это лишь упрощенное изображение ветряного парка 112. Также, например, сеть 114 парка может быть выполнена по-другому, например, в ней также имеется трансформатор 116 на выходе каждой ветроэнергетической установки 100, только приводя в качестве другого примера осуществления.

Далее Фиг.2 показывает регулятор 10, который здесь является регулятором 10 ветряного парка, который через систему 12 шин соединен с каждой отдельной ветроэнергетической установкой 100. Кроме того, Фиг.2 имеет центр 14 управления оператора, а именно, оператора сети или оператора парка. Центр 14 управления соединен с входом 15 для данных регулятора 10 ветряного парка через соединение 16. Соединение 16 соответствует, например, TCP/IP-соединению.

Каждая из ветроэнергетических установок 100 имеет соответственно генераторный обогрев, который детально не представлен. Генераторный обогрев включает в себя генератор ветроэнергетической установки 100, который имеет статор и бегунок. Статор имеет клеммы для подсоединения, с которых в обычном режиме может сниматься электрическая энергия. Бегунок имеет также клеммы для подключения, по которым подводится ток возбуждения.

Между клеммами для подсоединения статора предусмотрен контакт, который управляется управляющим устройством и замыкает накоротко клеммы статора. Для активации генераторного обогрева контакт между клеммами для подсоединения замыкается, и, тем самым, достигается короткое замыкание. Альтернативно активация достигается с помощью полного включения IGBT повышающего преобразователя в инверторе. Тогда предварительно задаваемый ток возбуждения подается в бегунок через его клеммы для подсоединения. По уровню поданного в бегунок тока возбуждения можно повлиять на индуцированный в статоре генератора ток, возникающий из-за вращения генератора. Если статор замыкается накоротко, то напряжение статора очень мало, и при этом течет очень высокий ток (ток короткого замыкания), который дает возможность возникать соответствующему теплу в статоре. С помощью этого тепла в целом разогреваются генератор, выпрямители и инверторы, поэтому влага при активированном генераторном обогреве внутри гондолы 104 и башни 102 испаряется.

Фиг.3 показывает ход примера осуществления способа. На этапе 30 контролируется заданное значение, которое может быть также названо заданным значением мощности и которое предварительно задается оператором сети. На этапе 32 определяется, что заданное значение находится ниже предельного значения, вслед за тем на этапе 34 дожидаются окончания времени ожидания. Если заданное значение в течение этого времени ожидания возрастает снова выше предельного значения, то способ возвращается обратно на этап 30 и снова контролирует заданное значение.

В случае если в течение времени ожидания заданное значение не превосходит предельного значения, то на этапе 36 активируется режим ограничения мощности. В режиме ограничения мощности на этапе 38 активируется генераторный обогрев, по меньшей мере, одной ветроэнергетической установки 100, и дополнительно на этапе 40 активируется эксплуатация, по меньшей мере, одной ветроэнергетической установки 100, генераторный обогрев которой не активирован.

Поэтому на этапе 42 дожидаются окончания продолжительности или ждут до временной точки. Если продолжительность истекла или достигнута временная точка, тогда на этапе 44 проводится смена, поэтому, по меньшей мере, одна из ветроэнергетических установок 100, которая до этого эксплуатировалась, теперь отключается, и активируется ее генераторный обогрев. Для снабжения генераторного обогрева снова используется другая ветроэнергетическая установка 100. Пока заданное значение лежит ниже предельного значения, выполняются попеременно этапы 42 и 44. Если заданное значение превосходит предельное значение на любом из этапов с 38 до 44, то отключается ограничение мощности на этапе 46 и снова контролируется заданное значение на этапе 30.

Изобретение относится к способу эксплуатации ветроэнергетических установок (100), в частности, парка (112) ветровых установок, парку (112) ветровых установок, а также ветроэнергетической установке (100) для осуществления такого способа. Режим ограничения мощности включает в себя этапы: отключение, по меньшей мере, одной из ветроэнергетических установок (100) и эксплуатация (40), по меньшей мере, отличной от отключенных ветроэнергетических установок (100) ветроэнергетической установки (100), активация (38) генераторного обогрева отключенной ветроэнергетической установки (100), отключение эксплуатируемой ветроэнергетической установки (100) при или после наступления заранее определенного события, в частности после истечения заранее определенной продолжительности или при достижении заранее определенной временной точки, и активация генераторного обогрева отключенной при или после наступления заранее определенного события ветроэнергетической установки (100). Изобретение направлено на подачу в сеть строго определенного количества электроэнергии. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ эксплуатации ветроэнергетических установок (100), в частности, ветряного парка (112), в режиме ограничения мощности, причем режим ограничения мощности включает в себя следующие этапы:

- отключение, по меньшей мере, одной из ветроэнергетических установок (100) и эксплуатация (40), по меньшей мере, одной ветроэнергетической установки (100), отличной от отключенной ветроэнергетической установки (100),

- активация (38) генераторного обогрева отключенной ветроэнергетической установки (100),

- отключение (44) эксплуатируемой ветроэнергетической установки (100) при или после наступления заранее определенного события и

- активация (44) генераторного обогрева ветроэнергетической установки (100), отключенной при или после наступления заранее определенного события.

2. Способ по п. 1, в котором заранее определенным событием является истечение заранее определенной продолжительности времени, достижение заранее определенной временной точки или, по меньшей мере, заранее определенное значение датчика, по меньшей мере, заранее определенного датчика, предпочтительно, по меньшей мере, датчика влажности и/или, по меньшей мере, датчика температуры, который предпочтительно расположен в зоне генератора.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором режим ограничения мощности осуществляют с задержкой или сразу же, если заданные значения для подаваемой электрической мощности предоставленной ветряным парком (112) электрической мощности лежат на или ниже заранее определенного предельного значения или понижаются.

4. Способ по п. 3, в котором предельное значение соответствует значению, меньшему чем 5% или 2,5% номинальной мощности ветряного парка (112), предпочтительно 0 кВт.

5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором в режиме ограничения мощности долю или всю избыточную энергию, а именно электрическую энергию эксплуатируемой или эксплуатируемых ветроэнергетических установок (100), которая не потребляется для снабжения одного или нескольких генераторных обогревов, потребляют в ветряном парке (112), в частности, дополнительным потребителем ветряного парка (112).

6. Способ по п. 5, причем для ветряного парка (112) предварительно задают определенное с помощью ввода заданного значения количество электрической энергии для подаваемой электрической мощности ветряного парка (112), и потребляют количество электрической энергии в ветряном парке (112), в частности, дополнительным потребителем ветряного парка (112), соответствующее доле избыточной энергии, которая(доля) лежит выше количества, определенного с помощью ввода заданного значения.

7. Способ по п. 5 или 6, в котором долю или всю избыточную энергию потребляют в потребителе, и дополнительный потребитель включает в себя, по меньшей мере, исполнительный элемент, например, по меньшей мере, привод регулировки лопастей ротора или, по меньшей мере, привод азимута и/или, по меньшей мере, нагревательное устройство, например, по меньшей мере, устройство обогрева лопасти, и/или, по меньшей мере, аккумулятор, и/или, по меньшей мере, схему прерывателя ветроэнергетической установки (100), которое, например, расположено в промежуточном контуре ветроэнергетической установки (100), и/или, по меньшей мере, преобразователь переменного тока ветроэнергетической установки (100), которая не эксплуатируется, эксплуатируемый, по меньшей мере, в противофазе к преобразователю, по меньшей мере, эксплуатируемой ветроэнергетической установки (100).

8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором предельное значение вводится установщиком и/или оператором и/или автоматически в зависимости от преобладающих или спрогнозированных данных погоды.

9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором режим ограничения мощности реализуют (36) с задержкой после истечения заранее определенного времени ожидания, причем время ожидания начинается после того, как заданные значения для подаваемой мощности предоставленной ветряным парком (112) энергии понижаются до или ниже заранее определенного предельного значения.

10. Способ по п. 9, в котором время ожидания составляет 4 часа или меньше чем 4 часа, предпочтительно 2 часа или меньше чем 2 часа.

11. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором эксплуатируемая ветроэнергетическая установка (100) или несколько эксплуатируемых ветроэнергетических установок (100) в режиме ограничения мощности генерируют мощность меньше чем 5%, в частности, меньше чем 2%, например, 1,5%, 0,1% или 0% их номинальной мощности.

12. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором активированный генераторный обогрев, по меньшей мере, одной отключенной ветроэнергетической установки (100) в режиме ограничения мощности снабжается мощностью, или, по меньшей мере, преимущественно мощностью, предоставленной, по меньшей мере, указанной одной эксплуатируемой ветроэнергетической установкой (100) того же самого ветряного парка (112).

13. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором активация (38) генераторного обогрева включает в себя:

- замыкание накоротко статора генератора и

- нагружение ротора генератора предварительно задаваемым током возбуждения, а также предпочтительно

- регулировку индуцированного в статоре тока по предварительно задаваемому току нагрева.

14. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором в режиме ограничения мощности во время первого интервала заранее определенной продолжительности времени или вплоть до одной из заранее определенных временных точек эксплуатируют каждую вторую ветроэнергетическую установку (100) ветряного парка (112) и/или остальные ветроэнергетические установки (100) обогревают генераторным обогревом, и после истечения заранее определенной продолжительности или по достижению одной из заранее определенных временных точек происходит смена (44) между эксплуатацией и обогревом, поэтому ранее эксплуатировавшиеся ветроэнергетические установки (100) обогреваются генераторным обогревом, а ранее обогревавшиеся генераторным обогревом ветроэнергетические установки (100) эксплуатируются, и после нового истечения заранее определенной продолжительности или по достижению следующей заранее определенной временной точки происходит новая смена, причем смена происходит между эксплуатацией и обогревом так долго, пока величина заданного значения не возрастет выше заранее определенного предельного значения.

15. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором заранее определенные временные точки соответствуют заложенным в каждой из ветроэнергетических установок (100) фиксированным временам суток, к которым ветроэнергетическая установка (100) в режиме ограничения мощности, предпочтительно после истечения времени ожидания, переключается между эксплуатацией и обогревом или между обогревом и эксплуатацией.

16. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором в случае, если временное расстояние между временной точкой, начиная с которой активируется режим ограничения мощности и следующей предстоящей временной точкой для смены (44) с режима обогрева на режим эксплуатации или с режима эксплуатации на режим обогрева, находится ниже минимальной продолжительности, то предстоящая при следующей предстоящей временной точке смена (44) остается невыполненной.

17. Ветряной парк, в частности, для выполнения способа по любому из пп. 1-16, причем ветряной парк (112) содержит устройство управления ветряного парка, которое предназначено для того, чтобы отключать, по меньшей мере, одну ветроэнергетическую установку (100) ветряного парка (112), и эксплуатировать, по меньшей мере, одну, отличную от отключенных ветроэнергетических установок (100), ветроэнергетическую установку (100) ветряного парка (112), активировать (38) генераторный обогрев отключенной ветроэнергетической установки (100), отключать эксплуатируемую ветроэнергетическую установку (100) при или после наступления заранее определенного события, и активировать генераторный обогрев ветроэнергетической установки (100), отключенной при или после наступления заранее определенного события.

18. Ветряной парк по п. 17, причем устройство управления ветряного парка имеет вход (15) данных для подключения соединения (16) для обмена данными с оператором сети и/или оператором и для приема заданных значений.

19. Ветроэнергетическая установка, в частности, для выполнения способа любому из пп. 1-16, причем ветроэнергетическая установка (100) содержит устройство управления ветроэнергетической установкой, предназначенное для того, чтобы эксплуатировать ветроэнергетическую установку (100), чтобы электрически снабжать генераторный обогрев другой ветроэнергетической установки (100) и при или после наступления заранее определенного события отключать ветроэнергетическую установку (100) и активировать генераторный обогрев ветроэнергетической установки (100).