Control de la energía reactiva para hacer funcionar una granja eólica.

Un método de regulación de reserva de energía reactiva en una granja eólica que tiene una pluralidad de turbinas eólicas,

que comprende:

dar prioridad a una reserva de energía reactiva sobre la producción de energía real (RRP);

obtener un punto de ajuste de reserva de energía reactiva (Sp_Qres);

calcular una reserva de energía reactiva de la granja eólica (Av_Qres);

calcular un error (ε_Qres) entre el punto de ajuste de reserva de energía reactiva y la reserva de energía reactiva calculada de la granja eólica;

utilizar el error (ε_Qres) para generar una orden de límite de energía real relativa (%Pwt_calculada);

enviar la orden de energía real relativa (%Pwt_calculada) a cada una de las turbinas eólicas; y

aplicar la orden de energía real relativa (%Pwt_calculada) en cada turbina eólica como un porcentaje de la energía real calculada para obtener un límite de producción de energía real.

Control de la energía reactiva para hacer funcionar una granja eólica Campo de la invención Los métodos y aparatos consecuencia de la presente invención están relacionados con el campo de la generación de energía eólica, más concretamente con el control de la energía reactiva para hacer funcionar una granja eólica que tiene múltiples turbinas eólicas.

Antecedentes de la Invención En los años recientes, la producción de energía eólica se ha convertido en una fuente de energía muy importante. La energía eólica acumulativa está aumentando por todo el mundo extraordinariamente y así es su forma en la mezcla de producción de energía. En consecuencia, la generación de energía procedente de granjas eólicas debería contribuir a la estabilidad de la red eléctrica que está directamente relacionada con la generación y consumo de energía reactiva. De este modo, es necesario realizar un control de energía reactiva en las granjas eólicas.

Sin embargo, la gestión de energía reactiva a menudo no se considera clave para mantener la red eléctrica estable. Generalmente, la producción de energía reactiva juega un papel secundario en la estrategia de producción de energía de granja eólica y normalmente está basada en la medida del voltaje de la cuadrícula local.

Se han concedido varias patentes referentes al control de energía reactiva en grajas eólicas. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos 6.965.174 describe un método para hacer funcionar una turbina eólica en el que el ángulo de fase de corriente cambia como respuesta a al menos un voltaje medido en la cuadrícula. Además, el documento US 2005/0046196 describe también un método en el que un punto de ajuste de energía reactiva generado principalmente como consecuencia de una medida de voltaje, se proporciona a los generadores de turbina eólicos. Dicho punto de ajuste se consigue controlando el voltaje de turbina eólica.

Como se ha expuesto anteriormente, la generación de energía eólica y, particularmente, el control de energía reactiva deberían tomar parte activa en la estabilidad y calidad de la cuadrícula eléctrica. De este modo, la compensación de energía reactiva puede tener los siguientes objetivos:

- Cumplimiento de la demandas de red eléctrica

- Mantener una reserva de energía reactiva para soportar las contingencias de cuadrícula

Estos objetivos pueden incluso conducir a dar prioridad a la energía reactiva sobre la producción de energía activa dependiendo de las condiciones de red.

Otro aspecto de dichos métodos es que la compensación de energía reactiva se gestiona mediante turbinas eólicas sin equilibrar el esfuerzo de control demandado, en donde el esfuerzo de control es la relación de la producción de energía reactiva respecto a la capacidad de energía reactiva instantánea de cada turbina eólica. Esto es, la compensación de energía reactiva se realiza mediante todas las turbinas eólicas sin una estrategia de optimización, probablemente dando lugar en alguna de ellas a sufrir estrés eléctrico mayor y desgaste mientas que otras podrían permanecer por debajo de sus capacidades

Sumario Las realizaciones ilustrativas, no limitativas de la presente invención de acuerdo con las realizaciones, superan las desventajas anteriores y otras desventajas no descritas anteriormente. Además, no se requiere que la presente invención supere las desventajas descritas anteriormente, y una realización ilustrativa, no limitativa de la presente invención puede no superar cualquiera de los problemas descritos anteriormente.

Es un aspecto de las realizaciones a modo de ejemplo de la presente invención proporcionar un control de energía reactivo de una manera integral teniendo en cuenta las prioridades de la red en cada momento así como el esfuerzo demandado a las turbinas eólicas. Por ello, este sistema de energía reactiva es incuso capaz de gestionar una reserva de energía reactiva para hacer frente a las contingencias eventuales de la cuadrícula. De esta manera, el control de energía reactiva juega un papel clave en la estrategia de producción de energía de granjas eólicas.

De acuerdo con un aspecto de una realización a modo de ejemplo de la presente invención, se proporciona un sistema de control de energía reactiva que permite un control óptimo de la compensación de energía reactiva en una granja eólica. Se tiene que cumplir al menos los siguientes requisitos para conseguir el control óptimo:

- Cooperación con el gestor de utilidad para contribuir a la estabilidad de cuadrícula.

- distribuir la contribución de energía reactiva entre las turbinas eólicas de tal manera que el esfuerzo demandado a todas ellas esté equilibrado.

Tal sistema incluye un control central de granja eólica (WFCC) que se puede comunicar con cada turbina eólica o grupo de turbinas eólicas. Este WFCC está a cargo del control de la salida de energía reactiva de la granja eólica. La salida de energía reactiva instantáneo de la granja eólica se mide continuamente. Además, el WFCC ajusta la salida de energía reactiva enviando una única orden a cada turbina eólica. Cada turbina eólica recibe esta orden que indica el porcentaje de su capacidad de energía reactiva instantánea y, por consiguiente, la turbina genera o consume tal cantidad de energía relativa. El WFCC es capaz de estimar la capacidad de energía reactiva de toda la granja eólica.

La estabilidad de cuadrícula de soporte implica ser capaz de responder a una contingencia de cuadrícula. Tal respuesta debe cumplir con la demanda de energía reactiva así como los límites de tiempo de reacción. Las realizaciones de la presente invención descritas aquí, debidas a la reserva de energía reactiva, permite la regulación de energía reactiva primaria debido a que la granja eólica es capaz de generar energía reactiva demandad a corto plazo (por ejemplo 15s) .

De acuerdo con este aspecto de una realización a modo de ejemplo no limitativo, el WFCC es consciente de la reserva de las grajas eólicas de energía reactiva. Esto es una gran ventaja para el operador de la granja eólica o utilidad debido a que esta reserva se puede utilizar para contribuir a la estabilidad de la cuadrícula eléctrica. Finalmente, la disponibilidad de tal reserva de energía reactiva se puede reconocer económicamente por medio de bonos.

Además, en realizaciones de la presente invención a modo de ejemplo, se puede conseguir una reserva de energía relativa más elevada. El WFCC es capaz de cumplir con la demanda, en una realización dad por la utilidad, aumentando la reserva de la energía reactiva disponible. Esta funcionalidad se consigue, si es necesario, priorizando la reserva de energía reactiva sobre la generación de energía real.

Otro aspecto de una realización de la presente invención es que la compensación de energía reactiva principalmente se consigue mediante turbinas eólicas que tienen capacidad de energía reactiva instantánea más elevada debido al hecho de que las turbinas eólicas generan o consumen energía reactiva proporcionalmente a su capacidad. Esta forma de proceder evita que la compensación de energía reactiva sea realizada principalmente por ciertas turbinas eólicas, que sufrirían un estrés eléctrico más elevado y desgaste prematuro.

Además, la vigilancia de los límites de voltaje se consigue en la turbina eólica en lugar de hacerse generalmente en la granja eólica. Por lo tanto, este método es muy fiable porque las turbinas eólicas están a cargo de asegurar sus propias condiciones de seguridad referentes a la regulación de energía reactiva.

Otra ventaja es que el control de energía reactiva es independiente de la tecnología de turbina, modelo, fabricante, etc. El WFCC funciona sobre el porcentaje de capacidad de energía reactiva de cada turbina eólica. De este modo, cada turbina eólica genera su punto de ajuste de energía reactiva en base a la orden enviada por el WFCC y su capacidad.

Un aspecto adicional de las realizaciones de las realizaciones de la presente invención es que los requisitos del sistema de comunicación no son estrictos debido a que el WFCC envía una única orden para cada turbina eólica. De este modo, el impacto sobre la anchura de banda de la comunicación de la granja eólica es despreciable.

Breve descripción de los dibujos Los dibujos incorporados aquí constituyen parte de una o más realizaciones de la invención. Sin embargo, no se deben tomar como limitantes de la invención respecto a la realización específica. Los aspectos de la presente invención se harán más evidentes mediante la descripción detallada ilustrativa, las realizaciones no limitantes de la misma con referencia... [Seguir leyendo]

1. Un método de regulación de reserva de energía reactiva en una granja eólica que tiene una pluralidad de

turbinas eólicas, que comprende:

dar prioridad a una reserva de energía reactiva sobre la producción de energía real (RRP) ;

5 obtener un punto de ajuste de reserva de energía reactiva (Sp_Qres) ;

calcular una reserva de energía reactiva de la granja eólica (Av_Qres) ;

calcular un error (ε_Qres) entre el punto de ajuste de reserva de energía reactiva y la reserva de energía

reactiva calculada de la granja eólica;

utilizar el error (ε_Qres) para generar una orden de límite de energía real relativa (%Pwt_calculada) ;

10 enviar la orden de energía real relativa (%Pwt_calculada) a cada una de las turbinas eólicas; y

aplicar la orden de energía real relativa (%Pwt_calculada) en cada turbina eólica como un porcentaje de la

energía real calculada para obtener un límite de producción de energía real.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la orden de límite de energía real relativa

(%Pwt_calculada) se calcula utilizando un algoritmo de optimización de beneficios económicos.

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