实时确定性能参数的方法与流程

1.本发明涉及一种用于确定发电厂控制器的电厂辅机设备估计器的性能参数的方法。特别地，本发明涉及一种根据预先确定的规则从实时测量结果确定电厂辅机设备估计器的性能参数以及更新所述性能参数的方法。


背景技术：

2.现代风力发电厂控制器可以将所谓的电厂辅机设备(balance of plant，bop)估计器与调节器协同使用，以提高有功功率回路的性能(例如参见wo 2017/114527 a1)。bop估计器是一种能够计算风力发电厂中的内部损耗的装置。
3.bop估计器通常应用三个参数，用户必须将这些参数作为参数输入到有功功率回路中。这些参数必须通过电气预设计研究或者通过在风力发电厂调试时现场对有功功率进行测量来确定。
4.然而，上述解决方案都不是理想的。首先，并非所有被调试的发电厂都具有相关联的电气预设计研究，或者即使它们有，也没有计算参数或没有测量内部功率损耗。其次，当涉及经由实际现场测量获得参数时，当调试工程师执行测量时，风力条件并不总是允许在可用时间范围中进行必要的测量。
5.可以将本发明的实施例的目的视为提供一种根据预先确定的规则从实时测量结果确定bop性能参数以及更新所述性能参数的方法。


技术实现要素：

6.上述目的通过在第一方面提供一种用于确定发电厂控制器的电厂辅机设备估计器的性能参数的方法来遵守，发电厂控制器被配置为控制包括多个电力生成单元的可再生发电厂，其中，电厂辅机设备估计器被配置为提供可再生发电厂的内部功率损耗估计，该方法包括以下步骤：
7.‑
提供第一功率范围中的至少一个第一对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，
8.‑
提供第二功率范围中的至少一个第二对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，
9.‑
根据预先确定的规则确定第一对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，并确定第二对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，以及
10.‑
使用第一对和第二对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表来计算第一组性能参数。
11.因此，本发明涉及一种用于确定发电厂控制器的bop估计器的性能参数的方法。发电厂控制器可以被配置为控制包括多个电力生成单元(诸如风力涡轮发电机(wtg)和/或其他类型的电力生成单元)的可再生发电厂。可以形成有功功率回路的一部分的bop估计器可以被配置为提供可再生发电厂的内部功率损耗(诸如发电厂的内部电网的内部功率损耗)
估计。
12.bop估计器可以包括用于响应于给定参数估计内部功率损耗的功率损耗估计算法。因此，bop的功率损耗估计算法可以响应于例如来自多个电力生成单元的生产的有功功率的总量来估计内部功率损耗。特别地，bop估计器可以包括二阶功率损耗估计算法，其中内部功率损耗p
loss
根据下式估计：
[0013][0014]
其中，三个系数a、b和c对应于将由本发明的方法确定的性能参数。
[0015]
在本上下文中，术语p
prod
应理解为来自多个电力生成单元的生产的有功功率(即可用有功功率)的总量。在本上下文中，术语p
meas
应理解为在测量点(pom)处测得的有功功率，该测量点可以与公共耦合点(pcc)重合，也可以不与其重合。
[0016]
第一功率范围和第二功率范围应理解为两个选定的功率范围，它们可以分别是低功率范围和高功率范围。因此，第一功率范围可以在0和0.5pu之间，而第二功率范围可以在0.5pu和1pu之间，其中1pu对应于发电厂的额定功率水平。
[0017]
优选地，在第一功率范围中确定多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，并且在第二功率范围中确定多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)。
[0018]
应用预先确定的规则可以涉及以某种方式处理在第一功率范围中确定的多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)以及在第二功率范围中确定的多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)。因此，可能会处理或评估相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)与第一和/或第二功率范围内的先前第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的偏差是否小于预先确定的量。如果偏差小于预先确定的量，则可以执行计算相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的各自平均值的步骤，即计算第一功率范围中的p
prod
和p
meas
中的每一个的一个平均值，并计算第二功率范围中的p
prod
和p
meas
中的每一个的一个平均值。
[0019]
计算的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的各自平均值形成第一功率范围和第二功率范围中的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，并且第一组性能参数可以然后使用这些代表进行计算。
[0020]
根据第一方面的方法还可以包括以下步骤：
[0021]
‑
提供第三功率范围中的至少一个第三对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，
[0022]
‑
提供第四功率范围中的至少一个第四对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，
[0023]
‑
根据预先确定的规则确定第三对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，并确定第四对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，
[0024]
‑
使用第三对和第四对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表计算第二组性能参数，以及
[0025]
‑
比较第一组和第二组性能参数，如果它们的偏差小于预先确定的量，则将它们中的一组应用到发电厂控制器的电厂辅机设备估计器中。
[0026]
同样，术语p
prod
应理解为来自多个电力生成单元的生产的有功功率(即可用有功功率)的总量。在本上下文中，术语p
meas
应理解为在pom处测得的有功功率，该pom可以与pcc
重合，也可以不与其重合。
[0027]
第三功率范围和第四功率范围应理解为两个选定的功率范围，它们可以分别是低功率范围和高功率范围。因此，第三功率范围可以在0和0.5pu之间，而第四功率范围可以在0.5pu和1pu之间，其中1pu对应于发电厂的额定功率水平。事实上，第三功率范围可以类似于第一功率范围，而第四功率范围可以类似于第二功率范围。
[0028]
优选地，在第三功率范围中确定多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，并且在第四功率范围中确定多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)。
[0029]
应用预先确定的规则可以涉及以某种方式处理在第三功率范围中确定的多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)以及在第四功率范围中确定的多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)。因此，可以处理或评估相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)与第三和/或第四功率范围内的先前第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的偏差是否小于预先确定的量。如果偏差小于预先确定的量，则可以执行计算相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的各自平均值的步骤，即计算第三功率范围中的p
prod
和p
meas
中的每一个的一个平均值，并计算第四功率范围中的p
prod
和p
meas
中的每一个的一个平均值。
[0030]
计算的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的各自平均值形成第三功率范围和第四功率范围中的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，并且第二组性能参数可以然后使用这些代表进行计算。
[0031]
然后比较第一组和第二组性能参数，并且如果它们的偏差小于预先确定的量，则可以将其中一组应用到发电厂控制器的bop估计器中。
[0032]
将被应用在bop估计器中的多个计算的性能参数可以包括三个性能参数。这三个性能参数可以对应于二阶功率损耗估计算法的三个系数，该二阶功率损耗估计算法估计作为来自多个电力生成单元的生产的有功功率p
prod
(即可用有功功率)的总量的函数的内部功率损耗p
loss
。然而，应该注意的是，bop估计器可以基于p
loss
和p
prod
之间的其他相关性，而不是二阶功率损耗估计算法。因此，性能参数的数量可以不同于三个。
[0033]
根据第一方面的方法还可以包括以下步骤：提供多个附加功率范围中的每一个中的至少一对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，以及根据预先确定的规则在附加功率范围中的每一个中确定成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表。优选地，提供多个附加功率范围中的每一个中的多个相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)。可以如上面已经讨论的那样确定附加功率范围中的每一个中的成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表。
[0034]
提供成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的步骤可以在预先确定的事件时(诸如在基本稳定的功率条件的时间段期间)执行或触发。提供成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的步骤也可以以预先确定的间隔执行或触发，或者它可以手动开启。
[0035]
提供的成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)可以在初始时被存储。然而，为了节省内存空间，在相关联的性能参数已经被计算出来时，可以删除提供的成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)。
[0036]
在第二方面，本发明涉及一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机
处理单元(诸如发电厂控制器的计算机处理单元)上运行时，该计算机程序产品用于执行根据第一方面的方法。
[0037]
在第三方面，本发明涉及一种发电厂控制器，该发电厂控制器被配置为控制包括多个电力生成单元的可再生发电厂，该发电厂控制器包括电厂辅机设备估计器，该电厂辅机设备估计器被配置为提供可再生发电厂的内部功率损耗估计，该发电厂控制器包括：
[0038]
‑
传感器装置，其适于提供：
[0039]
‑
第一功率范围中的至少一个第一对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，
[0040]
‑
第二功率范围中的至少一个第二对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，
[0041]
‑
处理器，其适于：
[0042]
‑
根据预先确定的规则确定第一对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，并确定第二对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，以及
[0043]
‑
使用第一对和第二对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表来计算电厂辅机设备估计器的第一组性能参数。
[0044]
发电厂控制器的传感器装置还可适于提供：
[0045]
‑
第三功率范围中的至少一个第三对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，以及
[0046]
‑
第四功率范围中的至少一个第四对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)，
[0047]
并且其中，处理器还适于：
[0048]
‑
根据预先确定的规则确定第三对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，并确定第四对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表，
[0049]
‑
使用第三对和第四对相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)的代表来计算电厂辅机设备估计器的第二组性能参数，以及
[0050]
‑
比较第一组和第二组性能参数，如果它们的偏差小于预先确定的量，则将它们中的一组应用到发电厂控制器的电厂辅机设备估计器中。
[0051]
如已经提到的那样，第一对、第二对、第三对和第四对功率值中的每个第一功率值(p
prod
)可以等于来自多个电力生成单元的生产的有功功率的总量。此外，如上面提到的那样，第一对、第二对、第三对和第四对功率值中的每个第二功率值(p
meas
)可以等于可以与pcc重合的pom处的测量有功功率。
[0052]
如已经提到的那样，将被应用在bop估计器中的多个计算的性能参数可以包括三个性能参数。然而，不同数量的性能参数也可能适用。
[0053]
第一功率范围和第三功率范围可以在0和0.5pu之间，第二功率范围和第四功率范围可以在0.5pu和1pu之间，其中1pu对应于发电厂的额定功率。
[0054]
提供的成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)可以在初始时被存储。然而，为了节省内存空间，当相关联的性能参数已经被计算出来时，可以删除成对的相关联的第一功率值和第二功率值(p
prod
，p
meas
)。
[0055]
在第四方面，本发明涉及一种风力发电厂，其包括根据第三方面的发电厂控制器。
[0056]
一般而言，本发明的各个方面可以在本发明的范围内以任何可能的方式组合和耦合。参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将是显而易见的并得到阐明。
附图说明
[0057]
现在将参考附图更详细地解释本发明，其中：
[0058]
图1示出了可用的生产有功功率p
prod
的变化，
[0059]
图2示出了估计的功率损耗曲线，以及
[0060]
图3示出了图示根据本发明的方法的流程图。
[0061]
虽然本发明易于具有各种修改和替代形式，但具体实施例已经通过示例的方式在附图中示出，并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，本发明不旨在限于所公开的特定形式。相反，本发明将涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围中的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
[0062]
在一般方面，本发明涉及一种根据预先确定的规则(例如自动地)从实时测量结果确定bop估计器性能参数以及更新所述性能参数的方法。更新的性能参数可以根据预先确定的一组规则(如将在下面进一步详细公开的那些规则)被上传并应用于功率损耗估计算法(诸如二阶功率损耗估计算法)中。
[0063]
下面将参考多个步骤——更具体地说是参考七个步骤——来解释根据本发明的方法。在实施方面，以下步骤将构成发电厂的有功功率控制方案的一部分。这些步骤不一定按照下面概述的顺序进行。
[0064]
在步骤1中，发电厂控制器的有功功率回路用一组默认或预先确定的bop估计器性能参数初始化。然而，该方法可能导致控制回路的性能有限。取决于有功功率控制方案的类型，未优化的bop参数通常会导致控制回路的性能有限。
[0065]
在步骤2中，应决定指定时间段内可用生产有功功率p
prod
的允许变化(峰峰值)。可用生产有功功率的峰峰值变化可以取决于发电厂的额定有功功率水平，并且指定的时间段也可以取决于各种参数。
[0066]
图1描绘了可用生产有功功率p
prod
通常随时间如何变化。图1进一步示出了三个指定时间段t1、t2和t3以及表示为δp1、δp2和δp3的p
prod
的三个相关联的峰峰值的示例。
[0067]
可用生产有功功率p
prod
的允许变化例如可以基于各种发电厂规模的已知功率损耗数据来决定。通常，根据已知的功率曲线，p
prod
的变化将取决于作为生产的有功功率的函数的功率损耗变化的多少。
[0068]
当p
prod
的变化在指定的时间段内被测量为在允许的限度内时，以下量被测量和存储：
[0069]
1)来自wtg的生产的有功功率的总和，即p
prod
[0070]
2)在测量点(pom)处测得的功率p
meas
[0071]
图2示出了典型的功率损耗曲线，其中发电厂的内部功率损耗p
loss
被描绘为发电厂的生产功率p
prod
的函数。图2中所示的估计的内部功率损耗曲线遵循以下类型的二阶相
关性：
[0072][0073]
其中三个系数a、b和c对应于将由本发明的方法确定的性能参数。
[0074]
如图2所描绘的那样，与p
prod
＝0.5pu和p
prod
＝1pu之间的高功率区域中的功率损耗变化(p
loss1
)相比，p
prod
＝0pu和p
prod
＝0.5pu之间的低功率区域中的功率损耗变化(p
loss2
)较小。
[0075]
在步骤3中，决定提取bop性能参数所需的测量点和/或功率区域的数量。作为示例，可以选择以下功率区域内的一个或多个测量点：0.1
‑
0.3pu、0.3
‑
0.5pu、0.5
‑
0.6pu、0.6
‑
0.7pu、0.7
‑
0.75pu、0.75
‑
0.8pu、0.8
‑
0.85pu、0.85
‑
0.9pu、0.9
‑
0.92pu、0.92
‑
0.94pu、0.94
‑
0.96pu、0.96
‑
0.98pu和0.98
‑
1pu。
[0076]
选定的功率区域还可以基于来自各种发电厂规模的可用功率损耗数据。
[0077]
为了最小化进行不准确测量的风险，重复p
prod
和p
meas
的测量，直到测量结果落在预定义的容差内，即至少p
prod
和p
meas
的两个连续测量结果落在预定义的容差内。
[0078]
当所有选定功率区域的功率数据p
prod
和p
meas
可用(即被存储)时，执行从损耗信息中提取bop性能参数的计算，以作为根据本发明的方法的步骤4。提取bop性能参数的计算可以基于常见的数学模型(诸如涉及多项式曲线拟合的数学模型)。
[0079]
为了确保正确地提取性能参数，可以在步骤5中定义不同的功率区域和/或不同的p
prod
变化。基于不同的功率区域和/或不同的p
prod
变化，可以重复步骤3和4。然后比较这些组性能参数，如果这些组在定义的容差内，则选择其中一组并随后准备好上传到发电厂控制器的bop估计器中。
[0080]
在步骤6中，决定何时计算bop估计器的性能参数。例如，该决定可以基于监测估计的内部功率损耗(其基于功率设定点)，并将估计的内部功率损耗与在某种“稳态”条件下测量的功率损耗进行比较。该“稳态”条件可以以各种方式定义，所述方式包括查看可用的生产有功功率p
prod
的变化(如关于方法步骤2所讨论的那样)。如果估计和测量的内部功率损耗之间的差异大于指定的限度，则开启对bop估计器的性能参数的计算。
[0081]
在步骤7中，决定何时将更新的性能参数上传到bop估计器可以基于各种输入(包括用户指令或其他事件，诸如有功功率回路初始化、预先确定的时间间隔(诸如每年/月/周一次)，只要性能参数满足一定的要求就会发出警报等)。需要注意的是，方法步骤6也可以触发警报。
[0082]
用于确定bop估计器的性能参数的方法在图3中示出，其中开启有功功率回路作为第一步骤301。在第二步骤302中，决定可用的生产有功功率p
prod
在指定时间段内的允许变化(峰峰值)。此外，在步骤302中还决定提取bop性能参数所需的测量点和/或功率区域的数量。然后在步骤303中通过在指定时间段期间的多个测量来测量可用的生产有功功率p
prod
。
[0083]
在步骤304中，确定p
prod
的变化是否在允许限度内。如果答案为“否”，即p
prod
的变化超出允许限度，则执行进一步的测量p
prod
。如果答案为“是”，则存储p
prod
和p
meas
的相关联值。
[0084]
在步骤305中，决定p
prod
的测量结果是否稳定并因此落入预定义的容差内，即至少两个p
prod
变化的连续测量结果落入预定义的容差内。如果答案为“否”，则执行进一步的测量p
prod
。如果答案为“是”，则在步骤306中计算第一组bop估计器性能参数。
[0085]
如上所讨论的那样，可以重复方法步骤302至306，以确保正确提取bop估计器性能
参数。方法步骤302至306产生与第一组性能参数相比较的第二组性能参数。如果第一组和第二组性能参数在预定义的容差内，则选择其中一组并随后准备好上传到发电厂控制器的bop估计器中。