Método para hacer funcionar una granja eólica, controlador de granja eólica y granja eólica.

Método para hacer funcionar una granja (24) eólica,

comprendiendo la granja eólica

una turbina (25,

26, 27, 28) eólica, y

un dispositivo (46) de acumulación de energía,

estando conectada la granja (24) eólica a una red (48) externa,

comprendiendo el método

determinar una potencia activa demandada,

determinar una potencia reactiva demandada,

determinar la producción de potencia de la turbina (25, 26, 27, 28) eólica, y

cargar el dispositivo (46) de acumulación de energía cuando la producción de potencia está por encima dela potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma vectorial de potencia activademandada y potencia reactiva demandada.

Método para hacer funcionar una granja eólica, controlador de granja eólica y granja eólica

Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de generación de potencia mediante turbinas eólicas.

Antecedentes de la técnica Las centrales eléctricas habituales que funcionan con energía nuclear o por combustión van a sustituirse por fuentes de energía renovable tales como granjas eólicas, estaciones de energía solar y granjas de olas por ejemplo. En particular, las turbinas eólicas están haciéndose cada vez más populares para la generación de energía verde. La energía cinética del viento se convierte a energía rotacional de un rotor de turbina eólica mediante las palas de rotor de turbina eólica y de ahí a energía eléctrica mediante un generador.

Uno de los principales retos asociados a la sustitución de centrales eléctricas convencionales por fuentes de energía renovable es suministrar la potencia en el momento en el que los consumidores la demandan realmente. Las centrales eléctricas convencionales pueden simplemente quemar más (menos) combustible cuando la demanda aumenta (disminuye) .

Sin embargo, la potencia que suministran las fuentes de energía renovable no puede regularse de un modo tan fácil. La cantidad de viento, por ejemplo, puede ser la misma a lo largo de un día entero. Sin embargo, la demanda de potencia puede variar durante el día, en particular puede ser más alta al mediodía para cocinar. Además, incluso puede que no haya viento en absoluto. Las estaciones de energía solar, por otro lado, sólo pueden proporcionar energía durante el día y no cuando se necesita para iluminación.

Los documentos US 7 908 036 B2 y US 2010/0138058 A1 describen granjas eólicas, grupos de varias turbinas eólicas en una ubicación, que se hacen funcionar basándose en “tasas de rampa”, es decir la tasa de cambio en la producción de potencia que puede proporcionar una turbina eólica en funcionamiento normal.

El documento WO 2004/059814 A2 describe una interfaz de control de potencia entre una fuente de energía inestable tal como una granja eólica y una línea de transmisión de potencia. La interfaz de control de potencia emplea un acumulador de energía eléctrica, un sistema de control y un módulo de compensación electrónico que actúan en conjunto como un “amortiguador electrónico” para acumular la potencia en exceso durante periodos de generación de potencia aumentada y liberar energía acumulada durante periodos de generación de potencia disminuida debido a fluctuaciones del viento. El acumulador de energía eléctrica puede proporcionar potencia activa o reactiva a la red.

Sin embargo, puede existir la necesidad de un método para hacer funcionar una granja eólica y una granja eólica, que proporcione soporte adicional, en particular en cuanto a soporte de potencia reactiva y soporte de tensión, para una red externa.

Sumario de la invención Esta necesidad puede satisfacerse mediante el objeto según las reivindicaciones independientes. Se describen realizaciones ventajosas de la presente invención mediante las reivindicaciones dependientes.

Según un primer aspecto de la invención se proporciona un método para hacer funcionar una granja eólica, comprendiendo la granja eólica una turbina eólica, y un dispositivo de acumulación de energía, estando conectada la granja eólica a una red externa, comprendiendo el método determinar una potencia activa demandada, determinar una potencia reactiva demandada, determinar la producción de potencia de la turbina eólica, y cargar el dispositivo de acumulación de energía cuando la producción de potencia está por encima de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada.

Según una primera realización del método para hacer funcionar una granja eólica, el método comprende además descargar el dispositivo de acumulación de energía cuando la producción de potencia está por debajo de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada.

Descargar el dispositivo de acumulación de energía puede permitir por tanto que la granja eólica cumpla mejor con los requisitos externos. La cantidad de estaciones de energía convencionales de reserva puede reducirse ya que en situaciones de poco viento el dispositivo de acumulación de energía puede proporcionar potencia adicional.

Según otra realización del método para hacer funcionar una granja eólica, el método comprende además reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de una producción de potencia asignada de la turbina eólica.

Reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de una producción de potencia asignada de la turbina eólica puede reducir las cargas que experimenta la turbina eólica y puede por consiguiente prolongar la vida útil de la turbina eólica.

Según todavía otra realización del método para hacer funcionar una granja eólica, el método comprende además reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de la suma de cualquiera de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada, la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada y una potencia de carga asignada del dispositivo de acumulación de energía.

Reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de la suma de cualquiera de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada, la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada y la potencia de carga asignada del dispositivo de acumulación de energía puede mejorar la vida útil del dispositivo de acumulación de energía.

Según una realización adicional del método para hacer funcionar una granja eólica, el método comprende además reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de la suma de cualquiera de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada y cuando además el dispositivo de acumulación de energía está lleno.

La sobrecarga del dispositivo de acumulación de energía puede dar como resultado en el sobrecalentamiento del dispositivo de acumulación de energía. Reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de la suma de cualquiera de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada y cuando además el dispositivo de acumulación de energía está lleno puede por tanto evitar dañar el dispositivo de acumulación de energía.

Según una realización aún adicional del método para hacer funcionar una granja eólica, el método comprende además determinar la tensión de red externa y proporcionar una tensión de corrección a través del dispositivo de acumulación de energía cuando la tensión de red externa difiere de una tensión de red externa predeterminada.

Determinar la tensión de red externa y proporcionar tensión de corrección a través del dispositivo de acumulación de energía cuando la tensión de red externa difiere de una tensión de red externa predeterminada puede reducir las fluctuaciones de tensión que experimentan los consumidores conectados a través de la tensión de red externa.

Según un segundo aspecto de la invención se proporciona un controlador de granja eólica, estando adaptado el controlador de granja eólica para hacer funcionar una granja eólica según un método tal como se expuso anteriormente.

El método tal como se expuso anteriormente en el presente documento puede implementarse con un controlador de granja eólica de manera que la interferencia manual por parte del personal puede reducirse a un mínimo o prescindirse de la misma.

Según una realización del controlador de granja eólica, el controlador de granja eólica comprende una memoria para almacenar datos indicativos de la cantidad de energía acumulada dentro del elemento de acumulación de energía.

Información sobre la cantidad de energía acumulada dentro del elemento de acumulación de energía puede ayudar a decidir cuándo debe reducirse la producción de potencia para evitar la sobrecarga del elemento de acumulación de energía. Además, tal información puede ser útil para decidir si la granja eólica puede y debe proporcionar potencia adicional cuando los precios de mercado para la potencia son particularmente altos.

1. Método para hacer funcionar una granja (24) eólica, comprendiendo la granja eólica una turbina (25, 26, 27, 28) eólica, y un dispositivo (46) de acumulación de energía, estando conectada la granja (24) eólica a una red (48) externa, comprendiendo el método determinar una potencia activa demandada, determinar una potencia reactiva demandada, determinar la producción de potencia de la turbina (25, 26, 27, 28) eólica, y cargar el dispositivo (46) de acumulación de energía cuando la producción de potencia está por encima de

la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada.

2. Método para hacer funcionar una granja (24) eólica según la reivindicación anterior 1, comprendiendo el método además

descargar el dispositivo (46) de acumulación de energía cuando la producción de potencia está por debajo de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada.

3. Método para hacer funcionar una granja (24) eólica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método además

reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de una producción de potencia asignada de la turbina (25, 26, 27, 28) eólica.

4. Método para hacer funcionar una granja eólica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método además

reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de la suma de cualquiera de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada, la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada y una potencia de carga asignada del dispositivo de acumulación de energía.

5. Método para hacer funcionar una granja (24) eólica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método además

reducir la producción de potencia cuando la producción de potencia está por encima de la suma de cualquiera de la potencia activa demandada, la potencia reactiva demandada o la suma vectorial de potencia activa demandada y potencia reactiva demandada y cuando además el dispositivo de acumulación de energía está lleno.

6. Método para hacer funcionar una granja (24) eólica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método además

determinar la tensión de red externa, y

proporcionar una tensión de corrección a través del dispositivo (46) de acumulación de energía cuando la tensión de red externa difiere de una tensión de red externa predeterminada.

7. Controlador (55) de granja eólica que está adaptado para hacer funcionar una granja (24) eólica según un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Controlador (55) de granja eólica según la reivindicación anterior 7, comprendiendo el controlador (55) de granja eólica además

una memoria para almacenar datos indicativos de la cantidad de energía acumulada dentro del elemento de acumulación de energía.

9. Granja (24) eólica que comprende una turbina (25, 26, 27, 28) eólica, un elemento (46) de acumulación de energía, y un controlador (55) de granja eólica según la reivindicación 7 u 8.

10. Granja (24) eólica según la reivindicación 9, comprendiendo el elemento (46) de acumulación de energía una batería y/o un volante de inercia y/o un acumulador de energía magnético superconductor.

11. Granja (24) eólica según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, comprendiendo el elemento (46) de acumulación de energía un restaurador (100) de tensión dinámico.

12. Granja (24) eólica según una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, comprendiendo el elemento (46) de acumulación de energía un conmutador (107) de derivación.

13. Granja (24) eólica según una cualquiera de las reivindicaciones 9-12, comprendiendo el elemento (46) de acumulación de energía un transformador (54) de inyección.

14. Elemento de programa para hacer funcionar una granja (24) eólica, el elemento de programa, cuando se ejecuta mediante un procesador de datos, está adaptado para controlar y/o para llevar a cabo el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

15. Medio legible por ordenador en el que se almacena un programa informático para procesar un objeto físico, el programa informático, cuando se ejecuta mediante un procesador de datos, está adaptado para controlar y/o para llevar a cabo el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.