用于控制風(fēng)電場(chǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)電場(chǎng)的方法以及一種相應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)。特別地，本發(fā)明 涉及風(fēng)電場(chǎng)的控制以用于將電功率在電網(wǎng)連接點(diǎn)處饋入到交流電網(wǎng)中以及涉及一種相應(yīng) 的風(fēng)電場(chǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)電場(chǎng)是普遍已知的，其涉及在組織上共同歸屬的多個(gè)風(fēng)能設(shè)施。特別地，屬于一 個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的全部風(fēng)能設(shè)施在共同的電網(wǎng)連接點(diǎn)處饋入到交流電網(wǎng)中。通常，每個(gè)風(fēng)能設(shè)施 本身產(chǎn)生要饋入的電流，即通常為要饋入的三相電流。為此，風(fēng)能設(shè)施參考要饋入的交流 電網(wǎng)中的電壓，所述交流電網(wǎng)在下面也簡(jiǎn)化地稱(chēng)作電網(wǎng)，尤其是根據(jù)電壓的幅度、頻率和相 位。
[0003] 此外現(xiàn)在已知且期望的是，也使用風(fēng)能設(shè)施、尤其風(fēng)電場(chǎng)以用于電網(wǎng)支持。即 在此所追求的目的不僅是將盡可能多的能量饋入到電網(wǎng)中，而且也這樣饋入或必要時(shí)甚 至降低所饋入的功率使得能夠在電學(xué)方面支持電網(wǎng)。與這樣的主題相關(guān)的第一專(zhuān)利申 請(qǐng)為W002/086315、W002/086314、W001/86143、W099/33165、W002/044560 中已知。從 W003/030329A1中已知一種方法，其中風(fēng)電場(chǎng)的總輸出功率在外部能夠由所連接的供電網(wǎng) 的運(yùn)營(yíng)商來(lái)降低。
[0004]此外，參考V.Diedrichs等在 " 10thInternationalWorkshoponLarge-Scale IntegrationofWindPowerintoPowerSystemsaswellasonTransmissionNetworks forOffshoreWindFarms,奧爾胡斯（Aarhus，丹麥），10 月 25 至 26 日，2011"所做的報(bào)告 "Lossof(Angle)StabilityofWindPowerPlants"。在那里原則上指出如下問(wèn)題：電網(wǎng) 中的穩(wěn)定性損失-LossofStability-原則上也能夠針對(duì)用于饋入到所連接的風(fēng)能 設(shè)施的供電網(wǎng)絡(luò)而出現(xiàn)。
[0005] 在此，運(yùn)營(yíng)商能夠預(yù)設(shè)百分比值，然后相應(yīng)的風(fēng)能設(shè)施能夠以該百分比值降低其 功率。
[0006] 這種方案已經(jīng)部分地設(shè)置用于穩(wěn)定電網(wǎng)。特別地，該解決方案考慮將所饋入的功 率匹配于當(dāng)前的需求，尤其是其應(yīng)當(dāng)考慮電網(wǎng)中功率的供應(yīng)過(guò)?；蛘吖?yīng)不足。
[0007] 在饋入電功率、即不僅有功功率還有無(wú)功功率時(shí)的更高的必要性是確保能量系統(tǒng) 和發(fā)電站包括風(fēng)能設(shè)施和風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定性。在此，穩(wěn)定性涉及同時(shí)在能量系統(tǒng)的全部區(qū)域 中的頻率和電壓。
[0008] 這種穩(wěn)定性的損失也通常稱(chēng)作為"LossofStability穩(wěn)定性損失"并且簡(jiǎn)稱(chēng)為 LOS。"LossofStability"描述物理的過(guò)程和狀態(tài)，所述過(guò)程和狀態(tài)不再確保所述穩(wěn)定性， 并且如果其已經(jīng)存在，那么基本上能夠避免或者能夠盡可能快速地結(jié)束。這種問(wèn)題原則上 是少見(jiàn)的，但是因此是更嚴(yán)重的。例如，在此包括以已知的方式切斷電網(wǎng)的一部分，如這例 如在美國(guó)于2004年發(fā)生的，或者以已知的方式切斷整個(gè)能量系統(tǒng)，如這在意大利于2004年 發(fā)生的。
[0009] 原則上，關(guān)于穩(wěn)定性主題領(lǐng)域的技術(shù)知識(shí)已經(jīng)深度研發(fā)并且記載在大量的公開(kāi)文 獻(xiàn)中。在此，作為國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)論文適用的是Kundur.P.:PowerSystemsStabililty andContro1，McGraw-Hi11〇
[0010] 對(duì)于全局評(píng)估通常具有同步發(fā)電機(jī)的發(fā)電站在具有能量系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)處的 可運(yùn)行性，通常使用所謂的短路電流比，其也稱(chēng)作為"ShortCircuitRatio"、簡(jiǎn)稱(chēng)SCR。
[0011] 除了借助于SCR進(jìn)行全局的或絕對(duì)的評(píng)估之外，借助于專(zhuān)用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步評(píng)估。 這種標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同類(lèi)型的穩(wěn)定性相關(guān)的過(guò)程，例如電壓崩潰過(guò)程（voltagecollaps)或者 針對(duì)角度穩(wěn)定性，即電網(wǎng)中的相位角，這通常也稱(chēng)作為"anglestability"，該評(píng)估尤其提 供穩(wěn)定間距的尺度或者度量。
[0012] 短路電流比SCR是短路功率與連接功率的比。在此，將短路功率理解為下述功率： 當(dāng)在所觀察的電網(wǎng)連接點(diǎn)處出現(xiàn)短路時(shí)，相關(guān)的供電網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒃摴β侍峁┙o所觀察的電 網(wǎng)連接點(diǎn)，在所述電網(wǎng)連接點(diǎn)處應(yīng)當(dāng)連接所涉及的發(fā)電站。連接功率是要連接的發(fā)電站的 連接功率，尤其是要連接的發(fā)電機(jī)的額定功率。
[0013] 在對(duì)短路電流比SCR的要求方面，至今為止為了具有同步發(fā)電機(jī)的發(fā)電站的安全 運(yùn)行，短路電流比SCRM，但是實(shí)際上通常將SCR>10視作為是必要的。對(duì)此，例如針對(duì)德國(guó) 參考VDN傳輸代碼2007。對(duì)于連接風(fēng)能設(shè)施或風(fēng)電場(chǎng)，SCR>4……6的短路電流比的要求是 市場(chǎng)常見(jiàn)的。
[0014] 相應(yīng)的所需要的SCR的大小在給定的電網(wǎng)連接點(diǎn)處限制發(fā)電站功率，或者確定所 需要的電網(wǎng)增強(qiáng)，所述電網(wǎng)連接點(diǎn)也通常稱(chēng)作為"PointofCommonCouping公共耦聯(lián)點(diǎn)"、 簡(jiǎn)稱(chēng)PCC。
[0015] 短路功率是相關(guān)的電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電網(wǎng)特性進(jìn)而首先是預(yù)設(shè)的變量，只要在那里 已經(jīng)存在相應(yīng)的電網(wǎng)的話。因?yàn)槎搪冯娏鞅炔粦?yīng)當(dāng)?shù)陀谔囟ǖ臄?shù)值，即尤其4至6范圍中的 數(shù)值，所以要連接在電網(wǎng)連接點(diǎn)處的發(fā)電站的功率或要連接在該處的風(fēng)電場(chǎng)的功率受限。 因此，僅能夠連接小于特定規(guī)模的發(fā)電站，或者需要：相應(yīng)地升級(jí)電網(wǎng)，以便能夠連接具有 更高功率的發(fā)電站。
[0016] 德國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局在在先申請(qǐng)中檢索到下述現(xiàn)有技術(shù)：DE10 2009 030 725A2、 TO2011/050807A2 和由VolkerDiedrichs、AlfredBeekmann、StephanAdloff所做Loss of(Angle)StabilityofWindPowerPlants-TheUnderestimatedPhenomenoninCase ofVeryLowShortCircuitRatioin10thInternationalWorkshoponLarge-Scale IntegrationofWindPowerintoPowerSystemsaswellasonTransmissionNetworks forOffshoreWindFarms、奧爾胡斯、2011 年 10 月 26。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 因此本發(fā)明基于下述目的：解決上述問(wèn)題中的至少一個(gè)。特別地，應(yīng)當(dāng)提出一種解 決方案，其中風(fēng)能設(shè)施或風(fēng)電場(chǎng)連接到具有盡可能小的短路電流比、尤其具有SCR>1. 5…… 2的短路電流比的電網(wǎng)連接點(diǎn)上并且能夠穩(wěn)定地運(yùn)行。這尤其應(yīng)當(dāng)借助于全功率變換器、即 所謂的電壓控制的逆變器來(lái)為具有功率饋入裝置的風(fēng)能設(shè)施或風(fēng)電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述全功率 變換器也稱(chēng)作為"VoltageSourceConverter電壓源轉(zhuǎn)換器"，簡(jiǎn)稱(chēng)VSC。至少應(yīng)當(dāng)提出一 種替選的解決方案。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，提出一種根據(jù)權(quán)利要求1的用于控制包括多個(gè)風(fēng)能設(shè)施的風(fēng)電場(chǎng)的 方法。因此，以具有多個(gè)風(fēng)能設(shè)施的風(fēng)電場(chǎng)為基礎(chǔ)，所述風(fēng)電場(chǎng)將電功率在共同的電網(wǎng)連接 點(diǎn)PCC處饋入到交流電網(wǎng)中。因此，用于控制風(fēng)電場(chǎng)的方法也稱(chēng)作或視作為用于借助于風(fēng) 電場(chǎng)饋入電功率的方法。在此，首先一次性地將三相電流在網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)處饋入。
[0019] 此外，檢測(cè)電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電網(wǎng)電壓。尤其通過(guò)測(cè)量裝置進(jìn)行該檢測(cè)，其中檢測(cè)到 的電網(wǎng)電壓的實(shí)際上進(jìn)一步應(yīng)用的數(shù)值能夠經(jīng)受進(jìn)一步處理、尤其算數(shù)上的處理。
[0020] 然后將所檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓與至少一個(gè)預(yù)設(shè)的理論值比較。該方法涉及將電功率 穩(wěn)定地饋入到交流