MÉTODOS DE CONTROL DE AEROGENERADORES PARA MEJORAR LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA RECUPERANDO PÉRDIDAS DE ENERGÍA.
Métodos de operación de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía.
Usan medios de control para llevar a cabo una regulación estándar siguiendo una curva potencia vs. velocidad del generador (21) y también usan una regulación alternativa a una potencia Pb más alta que la determinada por la regulación estándar para optimizar la producción de energía durante determinados períodos de tiempo Tb para compensar pérdidas previas de energía, estando basada dicha regulación alternativa en el cálculo continuo de la energía perdida acumulada ALE como la energía perdida respecto a la máxima producción de energía permitida por la regulación estándar y en la fijación de dicha potencia más alta Pb y dichos períodos de tiempo Tb de manera compatible con las limitaciones mecánicas y/o eléctricas del aerogenerador. La invención también se refiere a aerogeneradores controlado por dichos métodos.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200902345.
Solicitante: GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: ROMERO-SANZ,IGNACIO, JIMENEZ DE LAGO,MARIO, GARCIA ANDUJAR,JUAN CARLOS, LOPEZ RUBIO,JOSE MARIA, MARTÍN DA SILVA,Ángel.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F03D7/04 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR. › F03D MOTORES DE VIENTO. › F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p. ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p. ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › Control automático; Regulación.
- G05D17/02 FISICA. › G05 CONTROL; REGULACION. › G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 17/00 Control de un par; Control de la potencia mecánica. › caracterizado por la utilización de medios eléctricos.
Fragmento de la descripción:
que el ángulo de paso de las palas del rotor se cambia hacia un menor ángulo de ataque para reducir la energía capturada y hacia un mayor ángulo de ataque para incrementar la energía capturada. Por tanto la velocidad del generador y, consecuentemente, la energía producida pueden mantenerse relativamente constantes con velocidades crecientes del viento cuando la producción d~ energía se lleva a cabo a la potencia nominal.
La regulación de la potencia y de la velocidad del rotor está basada, en le mayoría de los aerogeneradores comerciales conocidos en controladores, tales como los controladores P, PI, PD, PID, que reaccionan a las errores producidos entre las variables controladas y sus valores de referencia con las consiguiente;s limitaciones.
En el caso de ráfagas y turbulencias la velocidad del viento pued~ cambiar drásticamente en un relativamente pequeño intervalo temporaJ requiriendo cambios rápidos del ángulo de paso de las palas para mantener constante la potencia que son difíciles de implementar teniendo en cuenta 11=1 dinámica del actuador que controla el ángulo de paso de las palas, la inercia ef.e los componentes mecánicos y la coherencia espacial del viento. COInQ. resultado, es casi imposible obtener la producción teóricamente prescrita en situaciones de viento turbulento.
Para solucionar ese y otros problemas se conocen varias propuestas de nuevos métodos de control que mejoran su rendimiento con respecto a los conocidos como ejemplo la propuesta descrita en WO 2008/046942.
Esta invención está orientada a la atención de ese mismo problema usando controladores conocidos para que pueda ser implementada en los aerogeneradores ya instalados.
SUMARIO DE LA INVENCiÓN
Un objeto de la presente invención es proporcionar aerogeneradores 3 o controlados por métodos de control que permiten la optimización de la producción de energía. Otro objeto de la presente invención es proporcionar aerogeneradores controlados por métodos de control que permiten la optimización de la producción de energía en aerogeneradores ya instalados, sin necesidad de cambiar la tecnología de control utilizada. 5 Otro objeto de la presente invención es proporcionar métodos de contn~ de aerogeneradores adaptados para optimizar la producción de energía asociada a la zona de producción parcial de la curva de potencia (también llamada esquina de la curva de potencia) . En un aspecto, esos y otros objetos se consiguen proporcionando un 10 método de operación de un aerogenerador de velocidad variable qU? comprende medios de control para llevar a cabo una regulación estánda! siguiendo una curva potencia vs. velocidad del generador que comprende un-a primera zona sub-nominal en la que se mantiene constante la velocidad deJ generador a su valor de acoplamiento, una segunda zona sub-nominal en la que 15 se permite que tanto la velocidad del generador como la potencra aumenten/disminuyan en línea con la velocidad del viento, una tercera zona sub-nominal en la que se mantiene constante la velocidad del generador en su valor nominal y una zona nominal en la que se mantiene constante la potenera en su valor nominal Pn y en el que se usa una regulación alternativa a una 2 o potencia Pb más alta que la determinada por la regulación estándar para optimizar la producción de energía durante determinados períodos de tiempo T b para compensar pérdidas previas de energía. En una realización preferente, dicha regulación alternativa está basada en el cálculo continuo de la energía perdida acumulada ALE como la energía 25 perdida respecto a la máxima producción de energía permitida por la regulación estándar y en la fijación de dicha potencia más alta Pb y de la duración de dichos períodos de tiempo Tb de manera compatible con las limitaciones mecánicas y/o eléctricas del aerogenerador. Se consigue con ello un método para incrementar la producción de energía de los aerogeneradores ya 3 o instalados, sin necesidad de cambiar la tecnología de control utilizada.
En otra realización preferente dicha potencia más alta Pb se fija como una constante. Se consigue con ello un método apropiado para aerogeneradores con limitaciones para cambios de referencias de potencia.
En otra realización preferente dicha potencia más alta Pb se fija como una variable dependiente de la energía perdida acumulada ALE. Se consigue con ello un método que permite la optimización de la producción de energía.
En realizaciones preferentes apropiadas para aerogeneradore::¡ instalados actualmente la potencia más alta Pb está comprendida en un rango del 104-110% de la potencia nominal Pn y los períodos de tiempo Tb están comprendidos en un rango de 180-300 s.
En otra realización preferente el cálculo de la energía perdida acumulad~ ALE se realiza manteniendo un límite superior ALEmax Y un límite inferior ALEnll14 para que se mantenga dentro de niveles recuperables usando dicha regulación alternativa. Se consigue con ello un método que permite un uso controlado de dicha regulación alternativa.
En otra realización preferente el límite superior ALEmax se determina como la máxima energía recuperable en un período de tiempo T b. Se consigue con ello un método que permite un uso optimizado de dicha regulación alternativa.
En otra realización preferente dicha regulación alternativa se activa cuando, estando el aerogenerador controlado por la regulación estándar, la energía perdida acumulada ALE es mayor de un valor predeterminado ALE1 y se desactiva cuando la energía perdida acumulada ALE es menor de un valor predeterminado ALE2. Se consigue con ello un método que permite que dicha regulación alternativa se use de una manera controlada evitando ciclos muy cortos de activación/desactivación.
En otro aspecto, los objetos mencionados se consiguen proporcionando un aerogenerador de velocidad variable controlado por el método mencionado anteriormente. Se consigue con ello una vía para mejorar la producción de
3 o energía de muchos aerogeneradores instalados.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán método de control de la técnica anterior y un método de control según la coeficiente de potencia...
Reivindicaciones:
10. 110% de la potencia nominal Pn. 5 6. Método de operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según cualquiera de las reivindicaciones 2-5, caracterizado porque la duraciórt de dichos períodos temporales está comprendida en un rango d.
18. 300 s. 10 7. Método de operación de un aerogenerador de velocidad variable (11~ según cualquiera de las reivindicaciones 2-6, caracterizado porque el cálculo dé la energía perdida acumulada ALE se realiza manteniendo un límite superiot ALEmax Y un límite inferior ALEmin para que se mantenga dentro de niveles recuperables usando dicha regulación alternativa. 15 8. Método de operación de un aerogenerador de velocidad variable (1 t~ según la reivindicación 7, caracterizado porque el límite superior ALEmax se determina como la máxima energía recuperable en un período de tiempo T b. 2 o 9. Método de operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según cualquiera de las reivindicaciones 2-8, caracterizado porque: - dicha regulación alternativa se activa cuando, estando el aerogenerador controlado por la regulación estándar, la energía perdida acumulada ALE es mayor de un valor predeterminado ALE1; 25 -dicha regulación alternativa se desactiva cuando la energía perdida acumulada ALE es menor de un valor predeterminado ALE2. 10. Método de operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque dicha 3 o regulación alternativa se activa estando controlado el aerogenerador por dicha regulación estándar en dicha tercera zona sub-nominal (27) o en dicha zona nominal (29) .
11. Un aerogenerador de velocidad variable (11) controlado por un método según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1-10.
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