Procedimiento para hacer funcionar una instalación de energía eólica.

Procedimiento para hacer funcionar una instalación de energía eólica,

estando conectada la instalación de energía eólica a una red de suministro eléctrica (18) y en el funcionamiento, es decir, cuando hay viento, que se encuentra por encima de la velocidad inicial y por debajo de la velocidad de parada, alimenta energía eléctrica a la red de suministro (18) concretamente a la tensión y frecuencia deseadas o requeridas por la red de suministro (18), en el que, en el funcionamiento de la instalación de energía eólica por encima del valor nominal o por debajo de la velocidad de parada, se gira el rotor (7) de la instalación de energía eólica, que presenta al menos una pala de rotor, y con el rotor (7) de la instalación de energía eólica está conectado un generador (10), se acciona por el rotor (7), para generar con ello energía eléctrica, presentando la instalación de energía eólica medios (22), para medir la frecuencia que hay en la red de suministro eléctrica (18) y estos medios (22) para medir la frecuencia de red están conectados con un dispositivo de control (20) para controlar el funcionamiento de la instalación de energía eólica, caracterizado por que la potencia emitida por el generador (10) de la instalación de energía eólica a la red (18) se aumenta rápidamente y durante un corto periodo de tiempo por encima de la potencia actual de la instalación de energía eólica, cuando la frecuencia de red de la red eléctrica (18) se encuentra por debajo de la frecuencia teórica deseada de la red en un valor de frecuencia predeterminado y/o cuando la frecuencia de red cae con un gradiente de frecuencia, concretamente con una variación por unidad de tiempo, cuya cantidad supera una cantidad de variación predeterminada, en el que

- en un intervalo de banda muerta (30), concretamente un intervalo de frecuencia de la frecuencia de red (36) entre la frecuencia teórica de red y una frecuencia de banda muerta que se encuentra por debajo de la misma, no se modifica la potencia, - en un intervalo de banda de control (32), concretamente un intervalo de frecuencia de la frecuencia de red entre la frecuencia de banda muerta y una frecuencia de banda de control que se encuentra por debajo de la misma, la potencia se aumenta en función de una desviación de frecuencia de la frecuencia de red con respecto a la frecuencia de banda muerta, y - en un intervalo de subfrecuencia (34), concretamente un intervalo de frecuencia de la frecuencia de red aguas abajo de la frecuencia de banda de control, la potencia (38) se aumenta constantemente en un aumento de potencia preestablecido como máximo.

DESCRIPCIONº

Procedimiento para hacer funcionar una instalacion de energia eolica La invencion se refiere a un procedimiento para hacer funcionar una instalacion de energia eolica y a una instalacion de energia eolica para la realizacion del procedimiento. Como estado de la tecnica se indica en particular quot;Grid Integration of Wind Energy Conversion Systemsquot;, Siegfried Heier, 1998, en particular las paginas 263 y siguientes, asi como los documentos US 7.345.373 y WO 01/86143. El estado de la tecnica mas proximo es el documento WO 01/86143. Este documento da a conocer la ensefanza de disminuir la potencia de una instalacion de energia eolica entonces cuando la frecuencia de red, es decir la frecuencia de la red, a la que la instalacion de energia eolica alimenta su potencia electrica, supera un valor determinado por encima de la frecuencia teorica. La frecuencia teorica, en el caso de las redes centroeuropeas, es regularmente de 50 Hz, en el caso de las redes estadounidenses, por el contrario, es de 60 Hz. En cambio, al mismo tiempo, siempre hay pequefas fluctuaciones de frecuencia de red, que dependen de cuanto esta equilibrada la relacion de la potencia generada por los productores de energia, que estan conectados a la red electrica, con respecto a la potencia tomada por los consumidores, es decir aquellos que estan conectados a la red electrica y que recogen la energia electrica para, con ello, poner en funcionamiento cualquier equipo electrico. Si por ejemplo la oferta de potencia de los generadores se encuentra por encima de lo que los consumidores conectados a la red toman de potencia, entonces la frecuencia de red aumenta y a la inversa, tambien puede reducirse la frecuencia por debajo de la frecuencia teorica, por ejemplo de 50 Hz, cuando la oferta de potencia es menor de lo que se toma por los consumidores electricos conectados a la red. La gestion de red, es decir, la gestion de la generacion asi como tambien grandes consumidores, se efectua regularmente por los operadores de red. La gestion de red puede prever a este respecto mecanismos de regulacion muy diferentes, por ejemplo la conexion adicional automatica de determinados generadores (por ejemplo centrales electricas de gas) , la desconexion automatica de grandes consumidores determinados o tambien el uso de centrales de acumulacion por bombas y similares. Durante un funcionamiento normal tambien la gestion de red de grandes centrales de red de suministro logra continuamente mantener la frecuencia de red en el intervalo de la frecuencia teorica, estando permitidas por completo ligeras desviaciones. Sin embargo, estas ligeras desviaciones no deberan superar regularmente el intervalo de ± 1%. Naturalmente, para la gestion de red puede efectuarse tambien la conexion adicional de redes adicionales, que estan conectadas con la red, para alimentar con ello potencia adicional a la red o sacarla de la red y alimentarla a otras redes. Para instalaciones de energia eolica, el documento WO 01/086143, tal como se expone al principio, ensefa la reduccion de la potencia por debajo de la potencia actualmente disponible, cuando se supera un valor de frecuencia de red determinado, por ejemplo un valor que se encuentra un 3% por encima del valor teorico de la frecuencia de red (por ejemplo por encima de 50 Hz) . El documento ensefa asi mismo que entonces, cuando la frecuencia aumenta adicionalmente, la potencia se reduce adicionalmente de manera lineal, en funcion del aumento adicional de la frecuencia de red. La publicacion para informacion de solicitud de patente alemana DE 10 2005 052 001 A1 se refiere a un procedimiento para hacer funcionar una instalacion de energia eolica. En ese documento se propone reducir la potencia activa emitida a la red por la instalacion de energia eolica al superarse un valor de frecuencia de red en funcion de una frecuencia instantanea. La solicitud estadounidense US 2007/0085343 A1 se refiere a un procedimiento para hacer funcionar al menos una instalacion de energia eolica con un rotor y un generador electrico, que esta acoplado con el rotor para alimentar potencia electrica a una red de distribucion de energia. La instalacion de energia eolica se controla en funcion de una variacion de un parametro de funcionamiento del sistema, alimentandose durante un periodo de tiempo una mayor potencia al sistema, que en un estado de funcionamiento estacionario. Es ahora objetivo de la presente invencion mejorar el funcionamiento de una instalacion de energia eolica con respecto al estado de la tecnica y mejorar en conjunto el soporte de red de la instalacion de energia eolica con respecto a la red. El objetivo se resuelve de acuerdo con la invencion mediante un procedimiento con la caracteristica de acuerdo con la reivindicacion 1. Perfeccionamientos ventajosos se describen mediante las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la invencion, ahora ya no se desconecta la instalacion de energia eolica quedar por debajo de un valor de frecuencia determinado por debajo del valor teorico de la frecuencia de red, sino que la instalacion de energia eolica sigue funcionando, concretamente con una potencia aumentada, es decir la potencia, rapidamente y durante un corto periodo de tiempo, es mayor que la potencia alimentada previamente. Para ello se usa por ejemplo la energia de rotacion almacenada en el momento de inercia del sistema de rotor/generador, es decir se saca rapidamente mas potencia de todo el sistema de rotor/generador, de modo que inmediatamente al quedar por debajo de la frecuencia de red por debajo del valor teorico predeterminado se pone a disposicion rapidamente una potencia elevada. Esto sucede tambien, cuando la instalacion de energia eolica se habia alimentado previamente con potencia nominal, es decir, habia entregado su cantidad maxima normal, concretamente la potencia que puede sacarse del viento.

La cantidad en la que se aumenta la potencia rapidamente, se encuentra en un intervalo de hasta el 10 al 30% de la potencia nominal, de manera preferible aproximadamente el 20% de la potencia nominal.

El valor de frecuencia predeterminado puede establecerse, por ejemplo, mediante especificacion de una frecuencia de banda muerta. En cuanto la frecuencia de red se encuentra por debajo de esta frecuencia de banda muerta, tiene lugar el aumento de la potencia actual de la instalacion de energia eolica, asi como el aumento de la potencia emitida por la instalacion de energia eolica, concretamente alimentada a la red. La frecuencia de banda muerta se encuentra en este caso en un valor de frecuencia predeterminado por debajo de la frecuencia teorica deseada de la red.

El valor de frecuencia predeterminado es preferiblemente mayor del 1%, 2% o 3% de la frecuencia teorica de red. En el caso de una frecuencia teorica de red de 50 Hz se detecta por lo tanto que la frecuencia queda por debajo 49, 95, 49, 90 o 49, 85 Hz.

Alternativamente o de manera complementaria, tambien puede considerarse una variacion de frecuencia relativa, es decir, una caida de frecuencia relativa, designada tambien con df/dt o gradiente de frecuencia. Si la cantidad de una variacion de frecuencia de red de este tipo por unidad de tiempo es demasiado grande, es decir si la frecuencia cae demasiado rapido, puede aumentarse rapidamente la potencia a alimentar actualmente para soportar la red. La deteccion de una variacion de frecuencia de este tipo por unidad de tiempo, es decir la df/dt, permite opcionalmente una deteccion rapida de una caida de frecuencia de red y con ello un reconocimiento mas rapido de la necesidad de un soporte de red. El registro de un valor de frecuencia absoluto, es decir quedar por debajo de un valor de frecuencia absoluto predeterminado como tambien la variacion por unidad de tiempo puede combinarse tambien. Asi, puede una caida de frecuencia de red rapida puede ser menos critica a la hora de valorarla, cuando el valor absoluto de la frecuencia de red esta por encima de la frecuencia nominal.

Si se detecta adicionalmente o tambien alternativamente un gradiente de frecuencia, entonces se ha comprobado que es favorable prever un aumento de potencia a partir de un gradiente de 0, 1 Hz/s. Como intervalo ventajoso para la introduccion de un aumento de potencia ha resultado una cantidad de variacion, es decir, un gradiente de 0, 2 -7 Hz/s, en particular de 0, 5 -2 Hz/s. De este modo, por ejemplo 0, 2 Hz/s, 0, 5 Hz/s, 1 Hz/s, 2 Hz/s y 5 Hz/s son los valores mas favorables. Ha de destacarse que la deteccion de un gradiente de frecuencia de por ejemplo 1 Hz/s no supone habitualmente ninguna medicion a lo largo del periodo de tiempo de un segundo completo. Mas bien, tiempos de medicion de 20 ms y menos, en particular 10 ms, son tiempos de medicion adecuados. Tambien tiempos de medicion menores de por ejemplo 5 ms o incluso menores son valores preferidos. Ademas, tanto el tiempo de medicion como la... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para hacer funcionar una instalacion de energia eolica, estando conectada la instalacion de energia eolica a una red de suministro electrica (18) y en el funcionamiento, es decir, cuando hay viento, que se encuentra por encima de la velocidad inicial y por debajo de la velocidad de parada, alimenta energia electrica a la red de suministro (18) concretamente a la tension y frecuencia deseadas o requeridas por la red de suministro (18) , en el que, en el funcionamiento de la instalacion de energia eolica por encima del valor nominal o por debajo de la velocidad de parada, se gira el rotor (7) de la instalacion de energia eolica, que presenta al menos una pala de rotor, y con el rotor (7) de la instalacion de energia eolica esta conectado un generador (10) , se acciona por el rotor (7) , para generar con ello energia electrica, presentando la instalacion de energia eolica medios (22) , para medir la frecuencia que hay en la red de suministro electrica (18) y estos medios (22) para medir la frecuencia de red estan conectados con un dispositivo de control (20) para controlar el funcionamiento de la instalacion de energia eolica, caracterizado por que la potencia emitida por el generador (10) de la instalacion de energia eolica a la red (18) se aumenta rapidamente y durante un corto periodo de tiempo por encima de la potencia actual de la instalacion de energia eolica, cuando la frecuencia de red de la red electrica (18) se encuentra por debajo de la frecuencia teorica deseada de la red en un valor de frecuencia predeterminado y/o cuando la frecuencia de red cae con un gradiente de frecuencia, concretamente con una variacion por unidad de tiempo, cuya cantidad supera una cantidad de variacion predeterminada, en el que

-en un intervalo de banda muerta (30) , concretamente un intervalo de frecuencia de la frecuencia de red (36) entre la frecuencia teorica de red y una frecuencia de banda muerta que se encuentra por debajo de la misma, no se modifica la potencia,

-en un intervalo de banda de control (32) , concretamente un intervalo de frecuencia de la frecuencia de red entre la frecuencia de banda muerta y una frecuencia de banda de control que se encuentra por debajo de la misma, la potencia se aumenta en funcion de una desviacion de frecuencia de la frecuencia de red con respecto a la frecuencia de banda muerta, y

-en un intervalo de subfrecuencia (34) , concretamente un intervalo de frecuencia de la frecuencia de red aguas abajo de la frecuencia de banda de control, la potencia (38) se aumenta constantemente en un aumento de potencia preestablecido como maximo.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el valor de frecuencia predeterminado es mayor del 1%, preferiblemente es mayor del 2%, de manera especialmente preferible es mayor del 3% de la frecuencia teorica de red, y/o por que la cantidad de variacion predeterminada es mayor de 0, 1 Hz/s, en particular se encuentra en el intervalo de 0, 2 - 7 Hz/s, preferiblemente se encuentra en el intervalo de 0, 5 - 2 Hz/s.

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el rapido aumento de potencia tiene lugar utilizando la energia de rotacion almacenada en el momento de inercia del sistema de rotor/generador (6, 7, 8) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la frecuencia de la potencia (38) alimentada siempre corresponde a la frecuencia de red actual, es decir, que la potencia (38) alimentada adopta una frecuencia por debajo de la frecuencia de red, cuando la frecuencia de red es menor que el valor teorico de la frecuencia de red, por ejemplo 50 o 60 Hz.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aumento de la potencia (38) tiene lugar por encima de la potencia actual, es decir tambien por encima de la potencia nominal, cuando previamente se alimento con potencia nominal.

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dentro de un periodo de tiempo de 10 a 1000 ms, en particular de 20 a 500 ms, preferiblemente de 50 a 100 ms despues de quedar por debajo del valor de frecuencia predeterminado de la frecuencia de red o despues de superarse la cantidad de variacion predeterminada tiene lugar el aumento de potencia y/o por que con una potencia aumentada, es decir una potencia, que se encuentra por encima de la potencia ajustada previamente, se alimenta durante un periodo de tiempo adicional de al menos 0, 5 s, preferiblemente al menos de 1 s a como maximo 30 s, preferiblemente como maximo aproximadamente de 3 a 6, 8, 10, 12 o 15 s.

7. Procedimiento para el control de un parque eolico con al menos dos instalaciones de energia eolica, en el que cada instalacion de energia eolica se controla de acuerdo con un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aumento de la potencia a emitir a la red (18) de todas las instalaciones de energia eolica se controla de manera unitaria y/o central.

8. Instalacion de energia eolica con medios tecnicos de control, que estan disefados para la realizacion del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

9. Parque eolico, comprendiendo el parque eolico varias instalaciones de energia eolica de acuerdo con la reivindicacion 8, y/o presentando medios tecnicos de control, que estan disefados para realizar un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7.