Control de una central eólica.

Un procedimiento para controlar una central eólica que comprende una pluralidad de turbinas eólicas que están conectadas funcionalmente a una red colectora de la central, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

- proporcionar

(102) una señal de referencia de potencia deseada,

- determinar (103) la producción de potencia de la central eólica, y generar una señal de referencia de potencia real en respuesta a la misma;

caracterizado por que el procedimiento comprende además:

- comparar (104) la señal de referencia de potencia deseada con la señal de referencia de potencia real, y realizar una de las siguientes etapas:

1) o bien, si la señal de referencia de potencia deseada supera la señal de referencia de potencia real, aplicar (105) una primera zona de valores de consigna válidos (20) como parte de una generación de una referencia de potencia de la turbina eólica,

2) o, si la señal de referencia de potencia real supera la señal de referencia de potencia deseada, aplicar (106) una segunda zona de valores de consigna válidos (30) como parte de la generación de la referencia de potencia de la turbina eólica,

en el que la primera zona de valores de consigna válidos (20) comprende un límite inferior definido por una curva de valor de consigna mínimo que depende de una velocidad del viento prevalente y la segunda zona de valores de consigna válidos (30) comprende un límite inferior definido por una curva de valor de consigna mínimo que depende de la velocidad del viento prevalente, y donde la primera zona de valores de consigna válidos (20) es distinta de la segunda zona de valores de consigna válidos (30).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2011/050290.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 42 8200 Aarhus N DINAMARCA.

Inventor/es: DALSGAARD,Søren, LOVMAND,BO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D9/00 (Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/02 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/04 (Control automático; Regulación)

PDF original: ES-2550768_T3.pdf

 

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Control de una central eólica.

Fragmento de la descripción:

Control de una central eólica Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para controlar una central eólica que comprende una pluralidad de turbinas eólicas. La invención se refiere además a un controlador para llevar a cabo el procedimiento de la invención y a una central eólica.

Antecedentes de la invención Las turbinas eólicas y las centrales eólicas, conocidas igualmente como parques eólicos o granjas eólicas, reciben una atención creciente como fuentes de energía alternativas seguras medioambientalmente y relativamente poco costosas. Con este creciente interés, se realizan considerables esfuerzos para desarrollar centrales eólicas que sean fiables y eficientes.

Una turbina eólica incluye generalmente un rotor que tiene múltiples palas. El rotor se monta en un alojamiento o góndola que se sitúa en la parte superior de una torre. Las turbinas eólicas pueden tener rotores grandes (por ejemplo, de 40 metros de longitud o más) . Además, las torres tienen típicamente al menos 60 metros de altura. Las palas de estos rotores transforman la energía eólica en un par o fuerza de giro que acciona uno o más generadores. La turbina eólica se puede configurar para proporcionar una cantidad de potencia variable. Una pluralidad de turbinas eólicas se pueden agrupar en una central eólica que se puede configurar para proporcionar una cantidad variable de potencia. La central eólica comprende típicamente asimismo un controlador de la central capaz de comunicarse con la pluralidad de turbinas eólicas para ajustar la cantidad de potencia generada por cada una de las turbinas eólicas. La central eólica puede comprender igualmente equipo de subestación, por ejemplo equipo de compensación en forma de STATCOMs, bancos de condensadores, entre otros.

La solicitud de patente EP 1 571 746 describe un sistema de regulación de potencia activa de un parque eólico. Este sistema comprende medios para comparar una potencia aparente entregada con un valor de consigna de potencia aparente presente del parque eólico, y medios para ajustar continuamente la potencia aparente entregada de tal modo que se aproxime al valor de consigna de potencia preestablecido. El documento EP 1 571 746 menciona que la lentitud de regulación de la respuesta es un problema del sistema.

Sumario de la invención La potencia de la central eólica se puede medir mediante un contador de red en o cerca de un punto de acoplamiento común entre la central eólica y una red. La potencia medida por el contador de red se puede comparar con la potencia requerida. Tal potencia requerida se puede originar a partir de códigos de red, una red de distribución, un cliente o de una red SCADA que supervisa la central eólica, por ejemplo debido a la protección de las turbinas eólicas o de otro equipo de la central eólica.

En ciertos casos, por ejemplo en el caso de un aumento de la frecuencia de red o una demanda generalmente baja de potencia en la red, si el propietario de la central eólica no tiene permiso para generar a plena capacidad, con el fin de permitir que la central eólica produzca la potencia prevista, se dan instrucciones a la central eólica para reducir la potencia de salida de la misma, es decir, bajar la producción de energía de las centrales eólicas.

Una central eólica se puede disponer para gestionar instrucciones de reducción de potencia utilizando un primer ajuste de control de potencia que incluye información relativa a las capacidades de cada turbina eólica en la central eólica. En el primer ajuste de control de potencia, la información acerca de las capacidades de la potencia activa de la turbina eólica individual incluye un valor de consigna máximo, que es igual a la potencia nominal de la turbina eólica. Una desventaja del primer ajuste de control es que cuando una instrucción de reducir la potencia de salida de la turbina eólica se envía desde el controlador de la central de energía a la turbina eólica, tiene lugar un retraso antes de que la turbina eólica haya podido reducir realmente su potencia entregada en consecuencia. En algunas centrales eólicas, este retraso no es aceptable o permisible.

Para superar la desventaja anterior del primer ajuste de control de potencia, una central eólica se puede disponer para gestionar instrucciones de reducción de potencia utilizando un segundo ajuste de control de potencia, que incluye asimismo información relativa a las capacidades de cada turbina eólica en la central. En el segundo ajuste de control de potencia, la información acerca de las capacidades de la potencia activa de las turbinas eólicas individuales incluye un valor de consigna máximo, que se ajusta para que sea igual a la potencia disponible de la turbina eólica, que depende de la velocidad actual del viento. La ventaja de este segundo ajuste de control de potencia es que cuando la central eólica recibe una instrucción para disminuir la potencia entregada, la central eólica reacciona de modo sustancialmente

inmediato. Sin embargo, el segundo ajuste de control de potencia tiene desventajas ya que se puede perder producción debido a valores de consigna de potencia que no han sido actualizados. Si la velocidad del viento ha aumentado desde que se recibió el último valor de consigna de potencia por la turbina eólica, la turbina eólica no puede aumentar su producción hasta la potencia disponible actualmente. Además, el segundo ajuste control de potencia puede incluir cargas aumentadas sobre componentes de las turbinas eólicas, por ejemplo las palas, el árbol principal, la reductora.

Así pues, sería ventajoso un procedimiento mejorado para controlar una central eólica, y en particular sería ventajoso un procedimiento de control con un retraso bajo y una elevada potencia entregada.

Por consiguiente, la invención busca preferiblemente mitigar, aliviar o eliminar una o más de las desventajas anteriormente mencionadas individualmente o en cualquier combinación. En particular, se puede ver como un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento de control para controlar una central eólica que resuelve los problemas anteriormente mencionados en relación con el retraso en la reacción de la central eólica y en relación con la pérdida de producción debida a una potencia entregada máxima permitida desactualizada.

Este objeto y diversos otros objetos se obtienen en un primer aspecto de la invención proporcionando un procedimiento para controlar una central eólica que comprende una pluralidad de turbinas eólicas que están conectadas operativamente a una red colectora de la central, comprendiendo el procedimiento las etapas de proporcionar una señal de referencia de potencia deseada; determinar la producción de potencia de la central eólica, y generar una señal de referencia de potencia real en respuesta a la misma; comparar la señal de referencia de potencia deseada con la señal de referencia de potencia real, y realizar una de las siguientes etapas: 1) aplicar una primera característica de filtro como parte de una generación de una referencia de potencia de la turbina eólica si la señal de referencia de potencia deseada supera la señal de referencia de potencia real, o 2) aplicar una segunda característica de filtro como parte de la generación de la referencia de potencia de la turbina eólica si la señal de referencia de potencia real supera la señal de referencia de potencia deseada, en el que la primera característica de filtro es distinta de la segunda característica de filtro. Así pues, el procedimiento de acuerdo con la invención propone comparar la señal de referencia de potencia deseada y la señal de referencia de potencia real, y utilizar una característica de filtro apropiada dependiendo de la comparación. Así pues, se puede... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para controlar una central eólica que comprende una pluralidad de turbinas eólicas que están conectadas funcionalmente a una red colectora de la central, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

- proporcionar (102) una señal de referencia de potencia deseada, -determinar (103) la producción de potencia de la central eólica, y generar una señal de referencia de potencia real en respuesta a la misma;

caracterizado por que el procedimiento comprende además:

- comparar (104) la señal de referencia de potencia deseada con la señal de referencia de potencia real, y realizar una de las siguientes etapas:

1) o bien, si la señal de referencia de potencia deseada supera la señal de referencia de potencia real, aplicar (105) una primera zona de valores de consigna válidos (20) como parte de una generación de una referencia de potencia de la turbina eólica, 2) o, si la señal de referencia de potencia real supera la señal de referencia de potencia deseada, aplicar (106) una segunda zona de valores de consigna válidos (30) como parte de la generación de la referencia de potencia de la turbina eólica, en el que la primera zona de valores de consigna válidos (20) comprende un límite inferior definido por una curva de valor de consigna mínimo que depende de una velocidad del viento prevalente y la segunda zona de valores de consigna válidos (30) comprende un límite inferior definido por una curva de valor de consigna mínimo que depende de la velocidad del viento prevalente, y donde la primera zona de valores de consigna válidos (20) es distinta de la segunda zona de valores de consigna válidos (30) .

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera zona de valores de consigna válidos (20) comprende un límite superior definido por una curva de valor de consigna máximo que corresponde sustancialmente a la potencia nominal de la turbina eólica.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la segunda zona de valores de consigna válidos (30) comprende un límite superior definido por una curva de valor de consigna máximo que depende de la potencia real producida por la turbina eólica.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la curva de valor de consigna máximo de la segunda zona de valores de consigna válidos (30) depende de la potencia real promedio producida por la turbina eólica a lo largo de una cantidad de tiempo predeterminada.

5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la segunda zona de valores de consigna válidos (30) comprende un límite superior definido por una curva de valor de consigna máximo que corresponde a la potencia disponible para la turbina eólica.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que en el que la primera zona de valores de consigna válidos (20) se aplica como parte de la referencia de potencia de la turbina eólica si la señal de referencia de potencia real es igual a la señal de referencia de potencia deseada.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la segunda zona de valores de consigna válidos (30) se aplica como parte de la referencia de potencia de la turbina eólica si la señal de referencia de potencia real es igual a la señal de referencia de potencia deseada.

8. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el valor de consigna se refiere a uno o más de los siguientes: potencia activa de la turbina eólica, potencia reactiva de la turbina eólica, tensión de la turbina eólica, factor de potencia de la turbina eólica y frecuencia de la turbina eólica.

9. Un controlador de la central eólica dispuesto para llevar a cabo el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Una central eólica que comprende una pluralidad de turbinas eólicas que están conectadas funcionalmente a una red colectora de la central, estando dispuesta la central eólica para llevar a cabo el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

11. Un producto de programa de ordenador que está adaptado para permitir que un sistema de control de una

central que comprende al menos un procesador que tiene medios de almacenamiento de datos asociados con el mismo controle las turbinas eólicas de una central eólica de acuerdo con el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.