Procedimiento y sistema para operar una planta de energía eólica que comprende un número de generadores de turbina eólica.

Un procedimiento para operar una planta de energía eólica conectada a una red eléctrica, comprendiendo la planta de energía eólica una variedad de generadores de turbinas eólicas, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

establecer una variedad de modelos diferentes, cada modelo emulando un comportamiento eléctrico de un sistema eléctrico, tal como una carga o una unidad de generación de potencia, conectada a la red eléctrica, detectar valor

(es) de una variedad de parámetros de la red eléctrica;

seleccionar uno de la variedad de modelos, en base a una variedad de valores de un conjunto que comprende el(los) valor(es) de parámetros de la red eléctrica detectado(s) y valor(es) de parámetro ambiental, o en base a una señal de instrucción externa;

en el modelo seleccionado, calcular los valores de salida de electricidad del modelo, en base a los valores de parámetros de la red detectados;

calcular los valores de referencia de electricidad para la planta de energía eólica, en base a los valores de salida de electricidad calculados del modelo;

calcular los valores de referencia de electricidad para cada generador de turbina eólica en base a los valores de referencia de electricidad calculados para la planta de energía eólica.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/057944.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: GARCIA,JORGE MARTINEZ.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para redes principales o de distribución,... > H02J3/38 (Disposiciones para la alimentación en paralelo de una sola red por dos o más generadores, convertidores o transformadores)

PDF original: ES-2545606_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Procedimiento y sistema para operar una planta de energía eólica que comprende un número de generadores de turbina eólica.
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Procedimiento y sistema para operar una planta de energía eólica que comprende un número de generadores de turbina eólica.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y sistema para operar una planta de energía eólica que comprende un número de generadores de turbina eólica

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para operar una turbina eólica, ya sea una planta de energía eólica o una agrupación de plantas de energía eólica, comprendiendo cada planta de energía eólica una variedad de generadores de turbinas eólicas, estando la (s) planta (s) de energía eólica conectada (s) a una red eléctrica externa.

Antecedentes de la invención Una planta de energía eólica (también llamada parque eólico) comprende una variedad de turbinas eólicas. Cada turbina eólica incluye un rotor que convierte la energía cinética del viento en energía mecánica. La energía mecánica luego es convertida a electricidad mediante un 20 generador, el cual también está incluido en la turbina.

Cuando la planta de energía eólica se conecta a una red eléctrica, la electricidad generada por los generadores es suministrada a la red eléctrica, la cual transmite la electricidad a diferentes consumidores/cargas. Esta conexión se realiza a través de por lo menos un punto de conexión.

La administración de la red eléctrica es una tarea difícil para proporcionar a los consumidores un cierto nivel de calidad de la electricidad. Es deseable que la red eléctrica tenga parámetros bien definidos y constantes, tal como una cierta tensión nominal de la red y una frecuencia nominal, por ejemplo, 50 Hz en Europa y 60 Hz en Estados Unidos.

La red eléctrica une diferentes instalaciones eléctricas, es decir cargas o generadores, tales como plantas de energía, cada una de las cuales tiene un comportamiento como se observa desde la red. Por ejemplo, algunos consumidores/cargas se comportan como impedancias y algunas plantas de energía de generación utilizan generadores síncronos con diferentes turbinas y controladores.

Sin embargo, la estabilidad de los diferentes parámetros de la red es dependiente de una diversidad de variables que incluyen el equilibrio entre la energía generada y la energía consumida en la red en tiempo real. Cualquier desequilibrio conduce a cambios en, por ejemplo, la frecuencia de la red. Cuando se genera más energía que la consumida en la red, la frecuencia tiende a incrementar. Cuando se consume más energía que la generada, la frecuencia tiende a disminuir.

Un problema con las plantas de energía eólica es que éstas trabajan generalmente de una manera imprevista, desde un punto de vista de la red eléctrica, debido a variaciones en, por ejemplo, la velocidad del viento. Como resultado, es difícil asegurar que la planta de energía eólica interactuará óptimamente con la red eléctrica.

Cuando la proporción de energía eléctrica producida por las plantas de energía eólica se incrementa en comparación con la energía eléctrica total producida desde las plantas de energía convencionales en una red eléctrica, la red eléctrica es influenciada cada vez más por la manera en que trabajan las plantas de energía eólica. Por lo tanto, esto vuelve en cada vez más importantes las plantas de energía eólica en la contribución para ayudar a mantener las características de la red eléctrica al controlar, por ejemplo, la salida de energía real de una planta de energía eólica. Esto haría posible una utilización más eficiente de todas las unidades de producción y mejoraría las posibilidades para la planificación de la red eléctrica.

El documento EP1467463 describe una planta de energía eólica y un procedimiento para operar la planta de energía eólica, cuyo procedimiento incluye controlar la salida de energía real de la planta de energía eólica dependiendo de una frecuencia medida en la red eléctrica a la cual está conectada la planta de energía eólica. La salida de energía real de la planta de energía eólica es regulada o controlada de acuerdo con la frecuencia medida de la red.

El documento W02006120033 divulga una planta de energía eólica y un procedimiento para operarla, cuyo procedimiento incluye controlar el factor de energía o la potencia reactiva de la planta de energía eólica dependiendo de una tensión medida en la red eléctrica a la cual está conectada la planta de energía eólica. En la invención de acuerdo con el documento W02006120033, la salida de energía real o potencia reactiva de la planta de energía eólica es regulada o controlada de acuerdo con la tensión medida de la red.

De esta manera, el documento EP1467463 y el documento W02006120033 describen procedimientos de control que dependen únicamente de un parámetro de la red (frecuencia y tensión, respectivamente) . En cada uno de los procedimientos, la elección del parámetro está predeterminada y no se puede cambiar. Adicionalmente, el procedimiento de control es fijo y siempre se realiza de la misma manera.

Sin embargo, existe el deseo de plantas de energía eólica que sean controladas de una manera más flexible, de tal forma que la manera en que las plantas de energía eólica se comportan pueda variar con el tiempo. También existe

la necesidad de un procedimiento donde la elección del parámetro que se utiliza para controlar la planta de energía eólica pueda variar con el tiempo.

Sumario En vista de lo anterior, un objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento para operar una planta de energía eólica, cuyo procedimiento mitiga los problemas mencionados anteriormente con los procedimientos de la técnica anterior.

En particular, un objetivo es proporcionar un procedimiento para operar una planta de energía eólica, cuyo procedimiento es flexible, de tal manera que es posible que la planta de energía eólica se comporte eléctricamente de manera diferente con el tiempo. Por ejemplo, el procedimiento debe hacer posible que una planta de energía eólica se comporte eléctricamente como una carga en ciertos momentos y que se comporte eléctricamente como una planta de energía síncrona en ciertos momentos.

Un objetivo adicional de la invención es proporcionar un procedimiento para operar una planta de energía eólica, cuyo procedimiento es flexible, de tal manera que dependiendo de los valores de un parámetro de entrada la planta de energía eólica puede comportarse eléctricamente de diferentes maneras. Por ejemplo, el procedimiento debe hacer posible que una planta de energía eólica se comporte eléctricamente como una carga si un parámetro de entrada tiene un cierto valor y que se comporte eléctricamente como una planta de energía síncrona si el parámetro de entrada tiene otro valor, o dependiendo de otro parámetro de entrada.

Un objetivo aún adicional es proporcionar un sistema para operar una planta de energía eólica, cuyo sistema es flexible de tal manera que es posible que una planta de energía eólica se comporte de manera diferente con el tiempo.

Todavía otro objetivo es proporcionar un sistema para operar una planta de energía eólica, cuyo sistema es flexible de tal manera que dependiendo de valores de un parámetro de entrada la planta de energía eólica puede comportarse eléctricamente de diferentes maneras.

Otro objetivo es proporcionar un sistema y un procedimiento para operar una planta de energía eólica que sea económicamente ventajosa para un operador de la red eléctrica o para el propietario de la planta de energía eólica.

Todavía otro objetivo de la invención es proporcionar un sistema y un procedimiento para operar un parque eólico que mejora el uso de los recursos de producción en una red eléctrica.

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención se realiza mediante un procedimiento para operar una planta de energía eólica conectada a una red... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para operar una planta de energía eólica conectada a una red eléctrica, comprendiendo la planta de energía eólica una variedad de generadores de turbinas eólicas, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

establecer una variedad de modelos diferentes, cada modelo emulando un comportamiento eléctrico de un sistema eléctrico, tal como una carga o una unidad de generación de potencia, conectada a la red eléctrica, detectar valor (es) de una variedad de parámetros de la red eléctrica;

seleccionar uno de la variedad de modelos, en base a una variedad de valores de un conjunto que comprende el (los) valor (es) de parámetros de la red eléctrica detectado (s) y valor (es) de parámetro ambiental, o en base a 10 una señal de instrucción externa;

en el modelo seleccionado, calcular los valores de salida de electricidad del modelo, en base a los valores de parámetros de la red detectados;

calcular los valores de referencia de electricidad para la planta de energía eólica, en base a los valores de salida de electricidad calculados del modelo;

calcular los valores de referencia de electricidad para cada generador de turbina eólica en base a los valores de referencia de electricidad calculados para la planta de energía eólica.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los valores de una variedad de parámetros ambientales son valores que predicen un parámetro ambiental, tal como la velocidad del viento prevista o el precio de la electricidad.

3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que la planta de energía eólica comprende además un sistema de almacenamiento de energía y/o un compensador reactivo de potencia, comprendiendo además el procedimiento la etapa de:

calcular valores de referencia de electricidad para el sistema de almacenamiento de energía y/o el compensador reactivo de potencia, en base a los valores de referencia calculados para la planta de energía 25 eólica.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, que también comprende la etapa de:

controlar el sistema de almacenamiento de energía y/o el compensador reactivo de potencia de acuerdo con los valores de referencia de electricidad calculados para el sistema de almacenamiento de energía y/o el compensador reactivo de potencia.

5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que los valores de la variedad de parámetros de la red eléctrica se detectan en tiempo real.

6. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que los valores de la variedad de parámetros ambientales se detectan en tiempo real.

7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende además la etapa de

controlar los generadores de turbina eólica de acuerdo con los valores de referencia de electricidad calculados para cada generador de turbina eólica.

8. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que el valor detectado del parámetro de la red eléctrica es un valor que indica una alteración eléctrica de la red.

9. Un sistema para operar una planta de energía eólica conectada a una red eléctrica, comprendiendo la planta de 40 energía eólica una variedad de generadores de turbina eólica, comprendiendo el sistema:

una unidad creadora de modelos para establecer una variedad de diferentes modelos, cada modelo emulando un comportamiento eléctrico de un sistema eléctrico, tal como una carga o una unidad generadora de potencia, conectado a la red eléctrica;

una unidad de detección para detectar valor (es) de una variedad de parámetros de la red eléctrica;

un seleccionador de modelo para seleccionar uno de la variedad de modelos, en base a una variedad de valores de un conjunto que comprende el (los) valor (es) detectado (s) de parámetro (s) de la red eléctrica y valor (es) de parámetro ambiental, o en base a una señal de instrucción externa;

un primer medio de cálculo para calcular los valores de salida de electricidad del modelo, en base a los valores detectados de los parámetros de la red;

un segundo medio de cálculo para calcular los valores de referencia de electricidad para la planta de energía eólica, en base a los valores de salida de electricidad calculados del modelo;

un tercer medio de cálculo, para calcular los valores de referencia de electricidad para cada generador de turbina eólica en base a los valores de referencia de electricidad calculados para la planta de energía eólica.

10. Sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la planta de energía eólica comprende además un sistema de almacenamiento de energía y/o un compensador reactivo de potencia y el tercer medio de cálculo está dispuesto adicionalmente para calcular los valores de referencia de electricidad para el sistema de almacenamiento de energía y/o el compensador reactivo de potencia, en base a los valores de referencia de electricidad calculados para la planta de energía eólica.

11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende además un controlador para controlar el sistema de almacenamiento de energía y/o el compensador reactivo de potencia de acuerdo con los valores de referencia de electricidad calculados para el sistema de almacenamiento de energía y/o el compensador reactivo de potencia.

12. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que los valores de la variedad de parámetros de la red eléctrica y/o los valores de la variedad de parámetros ambientales se detectan en tiempo real.

13. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9-12, que comprende además:

un controlador para controlar los generadores de turbina eólica de acuerdo con los valores de referencia de 20 electricidad calculados para cada generador de turbina eólica.

14. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9-13, en el que el valor detectado del parámetro de la red eléctrica es un valor que indica una alteración eléctrica de la red.

15. Un producto de programa de ordenador para realizar el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las

reivindicaciones 1-8 cuando dicho producto de programa de ordenador se ejecuta en un ordenador u otro 25 dispositivo programable.

16. Un portador de datos que comprende un producto de programa de ordenador para realizar el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, cuando el producto de programa por ordenador se ejecuta en un ordenador.