Regulación de potencia de un parque eólico.

Procedimiento para la regulación de una instalación de energía eólica (1) que presenta un generador (14) accionado mediante un rotor (13) y un convertidor (15) conectado a éste,

así como un control (2, 5), regulando el control (2, 5) con un módulo de regulación de potencia (25, 55) la potencia emitida a través de un trayecto de conexión (4) a una red de transmisión de energía (9), estando definida para el trayecto de conexión (4) una corriente máxima (IM), caracterizado por la determinación de una reserva de corriente (ΔI) que con la potencia (P) emitida a la red de transmisión de energía (9) queda remanente hasta la corriente máxima (IM), y la determinación de un valor de corrección (ΔP) para seguir al valor límite de la potencia (P) emitida, en función de la reserva de corriente (ΔI).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/006821.

Solicitante: REpower Systems SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: UBERSEERING 10 22297 HAMBURG ALEMANIA.

Inventor/es: FORTMANN,JENS, ALTEMARK,JENS, ZEUMER,Jörg.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D9/00 SECCION F — 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.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).

PDF original: ES-2380230_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Regulación de potencia de un parque eólico.

La invención se refiere a un procedimiento para la regulación de una instalación de energía eólica que presenta un generador accionado mediante un rotor y un convertidor conectado a éste, así como un control, regulando el control con un módulo de regulación de potencia la potencia emitida a través de un trayecto de conexión a una red de transmisión de energía, o de un parque eólico. Asimismo, la invención se refiere a una instalación de energía eólica o un parque eólico operado según este procedimiento. Por los documentos WO01/25630A y WO02/086314A se conocen instalaciones de energía eólica y procedimientos de operación correspondientes.

Para generar energía eléctrica mediante energía eólica a mayor escala, se fabrican instalaciones de energía eólica con potencias cada vez más altas. Frecuentemente, varias instalaciones de energía eólica colocadas en una ubicación se reúnen formando un parque eólico. No obstante, ocurre que precisamente las ubicaciones con fuertes vientos, apropiadas para la colocación de instalaciones de energía eólica o parques eólicos de alta potencia se encuentran en regiones rurales poco pobladas. Allí, la red de transmisión de energía de las compañías de suministro de energía generalmente presenta sólo una baja capacidad de transmisión. Esto conduce en no pocas ocasiones a que debido a la limitada capacidad de transmisión de la red de transmisión de energía sean aplicables restricciones correspondientes para la operación. Los límites de operación de una red de transmisión de energía son determinados por los límites de capacidad de las líneas y de los componentes conectados entre las mismas, tales como transformadores. Los límites de operación de la red de transmisión de energía obligan a una limitación que evite que en caso de condiciones de viento favorables pueda aprovecharse la capacidad total de la instalación de energía eólica o del parque eólico. Esto causa desventajas económicas.

La invención tiene el objetivo de proporcionar una instalación de energía eólica o un parque eólico, así como un procedimiento para su operación, que permitan un mejor aprovechamiento.

La solución según la invención consiste en las características de las reivindicaciones subordinadas. Algunas variantes ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes. Según la invención, un procedimiento para la regulación de una instalación de energía eólica que presenta un generador accionado mediante un rotor y un convertidor conectado al mismo, así como un control. regulando el control, mediante un módulo de regulación de potencia, la potencia emitida a través de un trayecto de conexión a una red de transmisión de energía, presentando el control dispositivos para la medición de la potencia alimentada, estando definida una corriente máxima del trayecto de conexión, estando previsto que se determina una reserva de corriente que con la potencia emitida a la red queda hasta la corriente máxima, y que se determina un valor de corrección para la regulación de la potencia emitida, en función de la reserva de corriente.

La esencia de la invención consiste en la idea de aprovechar siempre plenamente la capacidad disponible del trayecto de conexión para la conexión a la red de transmisión de energía, a saber, a ser posible de manera independiente del estado de operación correspondiente. Está basada en el conocimiento de que los límites de operación de muchos componentes empleados para la conexión a la red de transmisión de energía, tales como cables o transformadores, están condicionados por sus correspondientes límites térmicos. Para garantizar la seguridad de operación, la potencia perdida en los distintos componentes no debe quedar debajo de un valor crítico correspondiente, ni siquiera en condiciones adversas. Al determinar el valor crítico hay que tener en cuenta que la tensión en una red no es ninguna constante, sino que presenta un considerable intervalo de variación. Así, según las directrices correspondientes de la asociación de los operadores de red (Transmission Code 2003) , la tensión en la red de alta tensión puede diferir de la tensión nominal en +10% / -13%. Para garantizar en cualquier caso la seguridad de operación, clásicamente se configura para el punto más desfavorable del intervalo. En base a ello se calcula la potencia de alimentación admisible, dado el caso, teniendo en cuenta el suministro o la recepción de potencia reactiva adicional. La invención ha hallado que con este modo de cálculo los componentes no se aprovechan plenamente. Sobre la base de la fórmula conocida para la potencia perdida originada en un componente con una resistencia compleja, PV = IN x IN / real (ZL) , resulta entonces el conocimiento de que la máxima potencia perdida se produce cuando en la red de transmisión de energía se produce la menor tensión admisible (según la relación conocida P = U x l) . Es entonces cuando fluye la mayor corriente (corriente máxima) . La invención ha encontrado que con cualquier otro valor de tensión más alto, la potencia perdida originada realmente en el componente es menor debido al valor de corriente que entonces es más bajo. Si la tensión asciende, por ejemplo, exactamente al valor nominal, ya no fluye la corriente máxima, sino una corriente reducida según la relación P = U x

l. Su importe se comporta en proporción inversa a la tensión. Resulta una diferencia entre la corriente que fluye realmente en el rango del punto nominal y la corriente máxima calculada. Por lo tanto, existe una reserva de corriente. La invención aprovecha dicha reserva de corriente para aumentar la potencia realmente transmitida a la red de transmisión de energía. La ganancia alcanzable depende de la tensión de red realmente existente con respecto a la menor tensión admisible. Si como se ha descrito anteriormente, las desviaciones admisibles de la tensión se sitúan entre +10 y -13% de la tensión nominal, en caso de una tensión real en la red de transmisión de energía por importe de la tensión nominal resulta una reserva de corriente del 13%. Gracias al aprovechamiento según la invención de esta reserva de corriente, la potencia puede incrementarse un 13% sin que por ello se produzca una sobrecarga de los componentes. Si la tensión real es superior a la tensión nominal, rondando el valor superior admisible, la reserva de corriente asciende incluso al 23%. Por lo tanto, según la invención es posible transmitir incluso casi una cuarta parte más de potencia a la red de transmisión de energía sin exceder las potencias perdidas admisibles. Con un aumento de este tipo de la potencia de transmisión posible se puede mejorar notablemente el aprovechamiento del parque eólico. Por consiguiente, aumenta también la rentabilidad de la operación.

Convenientemente, está previsto un dispositivo de limitación que al alcanzar la corriente máxima ajusta, en función de una señal de selección, un ángulo de fase entre la corriente emitida a la red de transmisión de energía y la tensión de red. El importe total de la corriente se mantiene fijo, a saber en el importe de la corriente máxima, lo que se modifica es el ángulo entre la corriente y la tensión. De esta forma, se puede lograr que con la señal de selección puede predefinirse si a la red ha de alimentarse prioritariamente potencia activa o prioritariamente potencia reactiva. Por lo tanto, con la señal de selección se puede elegir si se ha de dar prioridad a un mayor rendimiento por una mayor alimentación de potencia activa o a un apoyo de la tensión de la red mediante una mayor alimentación de potencia reactiva. Convenientemente, la señal de selección se genera mediante una estática de tensión. Permite determinar la necesidad de potencia reactiva necesaria para apoyar la red. En base a ello se puede decidir si ha de darse prioridad al suministro de potencia activa o reactiva. Sin embargo, alternativamente o adicionalmente también puede estar previsto suministrar la señal de selección desde el exterior, especialmente por el operador de red. De esta forma, el operador de red tiene la posibilidad de decidir en función del estado de la red de transmisión de energía si se requiere o ha de alimentarse más potencia activa o más potencia reactiva.

En función de la potencia activa o potencia reactiva requerida respectivamente, se puede determinar respectivamente el otro parámetro, es decir la potencia reactiva o la potencia activa, mediante una línea característica predefinible. Para ello, puede estar previsto un módulo de línea característica que está integrado por ejemplo en la estática... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la regulación de una instalación de energía eólica (1) que presenta un generador (14) accionado mediante un rotor (13) y un convertidor (15) conectado a éste, así como un control (2, 5) , regulando el control (2, 5) con un módulo de regulación de potencia (25, 55) la potencia emitida a través de un trayecto de conexión (4) a una red de transmisión de energía (9) , estando definida para el trayecto de conexión (4) una corriente máxima (IM) , caracterizado por la determinación de una reserva de corriente (iI) que con la potencia (P) emitida a la red de transmisión de energía (9) queda remanente hasta la corriente máxima (IM) , y la determinación de un valor de corrección (iP) para seguir al valor límite de la potencia (P) emitida, en función de la reserva de corriente (iI) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque está previsto un dispositivo de limitación (68) que al alcanzar la corriente máxima IM ajusta un ángulo de fase entre la corriente emitida y la tensión de la red eléctrica, en función de una señal de selección, de tal forma que a la red de transmisión de energía (9) se alimenta prioritariamente potencia activa o prioritariamente potencia reactiva.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la señal de selección se genera con la ayuda de una línea característica de tensión / ángulo de fase.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la señal de selección actúa de forma externa, siendo aplicada especialmente por un operador de la red de transmisión de energía (9) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por el cálculo de una potencia reactiva o potencia activa subordinada que ha de alimentarse con la ayuda de la potencia activa o potencia reactiva alimentada prioritariamente, mediante una línea característica predefinible.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la línea característica está formada por una función elíptica con una representación normalizada 1 = P2:a2 + Q2:b2.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por la determinación de una señal de limitación (69) y su aplicación en la instalación de energía eólica (1) para limitar la corriente que ha de ser emitida por ésta.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por la implicación de la resistencia compleja de la línea de conexión (3) con la instalación de energía eólica (1) .

9. Procedimiento para la regulación de un parque eólico con un maestro de parque (5) y al menos una instalación de energía eólica (1) , caracterizado porque el maestro de parque (5) realiza la regulación de potencia según las reivindicaciones 1 a 8.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se determina un valor diferente para la corrección de potencia para las distintas instalaciones de energía eólica (1) .

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el valor de corrección individual se determina como medida relativa con respecto a la corriente activa máxima que puede alimentarse.

12. Instalación de energía eólica con un generador (14) accionado mediante un rotor (13) y con un convertidor (15) conectado a éste, así como con un control (2, 5) , presentando el control (2, 5) un módulo de regulación de potencia (25, 55) configurado para regular la potencia emitida a través de un trayecto de conexión (4) a una red de transmisión de energía (6, 9) , estando determinada para el trayecto de conexión (4) una corriente máxima (IM) , caracterizado porque el módulo de regulación de potencia (25, 55) además está configurado para determinar una reserva de corriente (ii) que con la potencia (P) emitida a la red de transmisión de energía (9) queda remanente hasta la corriente máxima (IM) , y para determinar un valor de corrección (iP) para seguir el valor límite de la potencia (P) emitida, en función de la reserva de corriente (iI) .

13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 12, caracterizado porque el módulo de regulación de potencia está configurado para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 10.

14. Parque eólico con un maestro de parque (5) y con al menos una instalación de energía eólica (1) con un generador (14) accionado mediante un rotor (13) y con un convertidor (15) conectado a éste, así como con un control (2) , presentando el maestro de parque (5) un módulo de regulación de potencia (55) para regular dentro de un valor límite una potencia emitida a través de un trayecto de conexión (4) a una red de transmisión de energía, estando determinada una corriente máxima (IM) para el trayecto de conexión (4) , caracterizado porque el módulo de regulación de potencia (55) está configurado para determinar una reserva de corriente (ii) que con la potencia (P) emitida a la red de transmisión de energía (9) queda hasta la corriente máxima (IM) , y para determinar un valor de corrección (iP) para seguir el valor límite de la potencia (P) emitida, en función de la reserva de corriente (iI) .

15. Parque eólico según la reivindicación 14, caracterizado porque el módulo de regulación de potencia está realizado además para determinar un valor diferente para la corrección de potencia para las distintas instalaciones de energía eólica (1) .

16. Parque eólico según la reivindicación 15, caracterizado porque el valor de corrección individual se determina como medida con respecto a la corriente activa máxima que puede alimentarse.


 

Patentes similares o relacionadas:

Estator de generador eléctrico rotativo, generador eléctrico rotativo que comprende dicho estator y turbina eólica que incorpora dicho generador eléctrico rotativo, del 16 de Abril de 2019, de NORDEX ENERGY SPAIN, S.A.U: Estator de generador rotativo, que comprende: - un núcleo magnético que comprende a su vez una corona magnética dotada de al menos un […]

Método para operar una turbina eólica, controlador utilizable para operar una turbina eólica y turbina eólica, del 5 de Abril de 2019, de VESTAS WIND SYSTEMS A/S: Un método para operar una turbina eólica que comprende un convertidor de tensión , siendo el convertidor de tensión conectable a una red de potencia […]

Planta de generación de energía eólica marina flotante, del 29 de Marzo de 2019, de Toda Corporation: Planta de generación de energía eólica marina flotante que incluye un cuerpo flotante , un cable de amarre , una torre y un molino eólico […]

Dispositivo para el control y la dirección de cometas de tracción o molinete para la generación de energía, del 27 de Marzo de 2019, de Miller, Bernhard: Dispositivo para un grupo de cometas de tracción para la generación de energía eólica, en la que el posicionamiento horizontal exacto de un grupo de […]

Método y modulo para medir la tasa de cambio de frecuencia de las formas de onda relacionadas con las unidades de convertidor de los aerogeneradores, del 22 de Marzo de 2019, de SIEMENS GAMESA RENEWABLE ENERGY INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L: Método para medir la tasa de cambio de frecuencia (ROCOF-CNT) de una forma de onda relacionada con una unidad de convertidor de un aerogenerador, método que consta de […]

Control de respuesta de estatismo selectivo para una planta de generación de turbina eólica, del 19 de Marzo de 2019, de VESTAS WIND SYSTEMS A/S: Un sistema de generación de energía que comprende: un generador para la generación de potencia a partir de un recurso de energía renovable; un punto […]

Parque eólico con varios aerogeneradores, así como procedimiento para regular la alimentación desde un parque eólico, del 6 de Marzo de 2019, de NORDEX ENERGY GMBH: Parque eólico con varios aerogeneradores, que se pueden conectar a una red eléctrica del parque, que se puede conectar mediante un punto de conexión a una […]

Instalación de energía eólica, del 6 de Marzo de 2019, de Wobben Properties GmbH: Instalación de energía eólica, con un rotor con al menos dos palas del rotor , un generador eléctrico que está acoplado de […]

Otras patentes de REpower Systems SE