控制风力涡轮发电机的方法与流程

1.本发明主要涉及控制风力涡轮发电机的方法，并且还涉及包括控制器的风力涡轮发电机，以及包括风电场控制器和多个风力涡轮发电机的风电场。


背景技术：

2.风力涡轮发电机是能够从风能中产生电能的装置。来自风的动能被一个或多个旋转叶片捕获并经由耦合到发电机的转子转换为电能。
3.风力涡轮发电机的操作常规地根据功率曲线来控制，所述功率曲线是指示风力涡轮发电机在不同风速处产生的功率的图形。在操作期间，已知风力涡轮发电机在功率曲线的被称为拐点区域(knee region)的区域内花费其操作时间的大约1/3。拐点区域是本领域的术语，指的是功率曲线的一部分，在所述部分中风力涡轮发电机产生的功率从低于额定功率增加到额定功率。
4.现代风力涡轮发电机常常能够使用被称为功率提升(power boost)的操作模式，将其功率输出暂时增加到额定功率以上。一般当风力涡轮发电机已经在低于额定功率操作且风速恢复到高于额定速度时，功率提升启动。在功率提升期间，风力涡轮发电机的名义功率输出可增加高达大约5％，例如通过调整叶片桨距以增加转子的转速。为了避免损坏风力涡轮发电机的转子或其他部件，功率提升被限制在短时间段内，例如大约10秒。在功率提升之后，可启动恢复期，在所述恢复期中允许发电机和转换器(converter)冷却到常态操作温度。
5.通过提高转换器的额定值，增加或延长功率提升是可能的；然而，这是成本过高的。因此，本发明的目的是在不增加材料成本的支出的情况下提高风力涡轮发电机的年产能量。


技术实现要素：

6.根据本发明的第一方面，提供了控制风力涡轮发电机的方法，包括：根据具有拐点区域的功率曲线，操作风力涡轮发电机；监测风力涡轮发电机的至少一个热点的温度；当风力发电机进入功率曲线的拐点区域时，启动功率提升以将风力发电机产生的有功功率暂时增加到额定功率以上；并且取决于风力涡轮发电机的所述至少一个热点的温度，控制功率提升的幅度和持续时间中的至少一个。
7.以这种方式，功率提升的幅度和持续时间可增加到超出其经常的预设限制而不损坏风力涡轮发电机的部件，例如不超过转换器的热限制。特别地，已知传统的风力涡轮发电机将其功率提升限制到所述额定功率的大约5％达10秒的持续时间，以避免风力涡轮机的转换器和/或其他部件过热。如本文所述，适应性功率提升的使用，其是根据风力涡轮发电机的一个或多个热点(一般或优选地最容易过热的热点)的温度被控制的，允许功率提升安全地增加超过电流限制而不会有过热以及随后的部件损坏的风险。因此，风力涡轮机的年产能量可显著地增加，而无需新的传动系或电能生产系统硬件部件，即，无需增加材料成本
的支出。
8.如前所述，风力涡轮机在功率曲线的被称为拐点区域的区域内花费高达其操作时间的大约1/3。因此，最大化拐点区域内的风力涡轮机产量可显著影响风力涡轮机的年产能量。
9.优选地，取决于风力涡轮机的所述至少一个热点的温度，控制功率提升的幅度和持续时间。
10.在一些示例中，功率提升的幅度可以是额定功率的至少10％。在其他示例中，功率提升的幅度可以是额定功率的至少2％、3％、5％或7％，并且优选地是额定功率的至少10％、12％、15％或20％，但一般不超过额定功率的大约25％。
11.在一些示例中，功率提升的持续时间可以是至少100秒。在其他示例中，功率提升的持续时间可以是至少10、20、30、50、60、75或90秒，并且优选地是至少100、150或200秒，但一般不超过600、800或1000秒。
12.优选地，取决于所述至少一个热点的温度与所述至少一个热点的阈值温度之间的差异，控制功率提升的幅度和持续时间中的至少一个。这样，随着所述至少一个热点的温度减少，功率提升的幅度和/或持续时间增加。例如，在环境温度低的凉爽日子，所述至少一个热点可显著地低于阈值温度。在这些情况下，与在具有高环境温度的炎热天气执行的功率提升相比，可以以更大的幅度和/或持续时间执行功率提升。这种考虑到风力涡轮机操作条件的适应性控制能够使风力涡轮机的产量最大化。
13.优选地，功率提升的幅度和持续时间都取决于所述至少一个热点的温度和所述至少一个热点的阈值温度之间的差异来控制。
14.在一些实施方式中，如果确定所述至少一个热点的温度等于或大于阈值温度，则可将功率提升的幅度和持续时间控制为零，即不执行功率提升。
15.优选地，所述方法还包括：当风力涡轮机进入功率曲线的拐点区域时，减少风力涡轮机产生的无功功率；以及取决于风力涡轮机产生的无功功率的减少，控制功率提升的幅度和持续时间中的至少一个。这样，可进一步增加功率提升的幅度和/或持续时间而不使系统过热。特别地，风力涡轮机的温度，例如所述一个或多个热点，受环境温度和风力涡轮机产生的总功率(例如通过转换器传输的总功率)的影响。所述总功率由有功功率和无功功率组成。因此，通过暂时减少风力涡轮机产生的无功功率，可暂时增加风力涡轮机产生的有功功率，而不增加对风力涡轮机(特别是转换器)的加热效应。
16.优选地，取决于风力涡轮机产生的无功功率的减少，控制功率提升的幅度和持续时间这两者。
17.优选地，所述方法还包括：接收无功功率需求的指示；以及当风力涡轮机进入功率曲线的拐点区域时，取决于无功功率需求的指示，减少风力涡轮机产生的无功功率。这样，可增加功率提升的幅度和持续时间，同时确保满足风电场的总无功功率需求。例如，如果无功功率需求低，风力涡轮机可以能够在功率提升期间显著地减少风力涡轮机产生的无功功率，以及因此进一步增加功率提升的幅度和持续时间而不使风力涡轮机过热。相反，如果无功功率需求高，则无功功率可不显著地减少(或根本不会减少)，从而导致功率提升的幅度和持续时间的增加较小。
18.优选地，所述方法还包括：当风力涡轮机进入拐点区域时，减少风力涡轮机的一个
或多个阻尼功能，使得风力涡轮机产生的有功功率中用于所述一个或多个阻尼功能的比例减少，以及风力涡轮机产生的、可由风力涡轮机输出的有功功率的比例增加。这样，可进一步增加功率提升的幅度和/或持续时间而不超过转换器的设计限制。特别是，由风力涡轮机产生并通过转换器传输的有功功率主要输出到电网。然而，一定量的有功功率也用于风力涡轮机的阻尼功能。通过暂时降低阻尼功能的优先级，在功率提升期间可增加输出到电网的有功功率量，而不增加通过转换器传输的有功功率量，并因此不超过转换器的设计限制。
19.优选地，所述方法还包括：监测与所述一个或多个阻尼功能相关联的振荡水平；并且取决于振荡水平，减少所述一个或多个阻尼功能。这样，可根据振荡水平优化功率提升，同时确保风力涡轮机的安全性不受影响。振荡水平越低，所述阻尼功能的减少越大，并且因此功率提升的幅度和持续时间的增加越大。在一些示例中，如果确定振荡水平低于第一振荡水平，则可完全禁用阻尼功能。相反，如果确定振荡水平高于第二振荡水平，则阻尼功能可以不减少，从而确保风力涡轮机的安全操作。
20.优选地，所述一个或多个阻尼功能包括以下中的至少一个：传动系阻尼；以及主动塔阻尼。
21.优选地，所述一个或多个热点对应于风力涡轮机的一个或多个部件，所述部件包括以下中的至少一个：绝缘栅双极晶体管、igbt、芯片；电网扼流圈；电容器；以及母线。
22.优选地，所述方法还包括：控制风力涡轮机转子的转速，使得转子转速中变化的标准偏差受到限制。这样，扭矩受到限制，并因此机器侧转换器上的电流过冲也受到限制。这为有功功率提升提供更大的余量。
23.根据本发明的第二方面，提供用于风力涡轮发电机的控制器，其配置为执行所述第一方面的方法。
24.根据本发明的第三方面，提供包括根据第二方面的控制器的风力涡轮发电机。
25.根据本发明的第四方面，提供风电场，所述风电场包括风电场控制器和多个根据第三方面的风力涡轮发电机，其中，所述风电场控制器配置为：响应于所述多个风力涡轮发电机中的至少一个风力涡轮发电机在其拐点区域中执行功率提升，控制由所述多个风力涡轮发电机中、未在其拐点区域操作的至少一个风力涡轮发电机产生的有功功率和无功功率中的至少一个。这样，经历功率提升的所述至少一个风力涡轮发电机的有功功率的增加或无功功率的减少可由其他风力涡轮发电机补偿以实现例如恒定的风电场输出。
26.优选地，风电场控制器配置为根据有功功率需求和无功功率需求中的至少一个，控制由所述多个风力涡轮发电机中、未在其拐点区域操作的至少一个风力涡轮发电机产生的有功功率和无功功率中的至少一个。这样，保证风电场的总功率输出满足电网的需求。
27.优选地，对有功功率和无功功率中的至少一个的所述控制包括：增加由所述多个风力涡轮发电机中、未在其拐点区域操作的所述至少一个风力涡轮发电机产生的无功功率。这样，可实现无功功率的恒定总风电场输出。例如，上风风力涡轮机可比下风风力涡轮机更早地在拐点区域开始操作。因此，风电场控制器可增加一个或多个下风风力涡轮机的无功功率输出，以补偿正经历功率提升而无功功率输出减少的上风风力涡轮机。
28.在本文件中，风力涡轮发电机也可简称为“风力涡轮机”。然而，“风力涡轮机”指的是风力涡轮发电机。然而，当仅使用“发电机”词汇时，除非从给定的句子和段落中明确理解，否则是指将风力涡轮发电机的驱动轴的旋转能转换为电能的特定电气装置，即发电机
单元本身。
附图说明
29.现在参考附图，通过示例的方式描述本发明的实施方式，其中：
30.图1是风力涡轮发电机的示意图；
31.图2是风力发电机的典型功率曲线；
32.图3是显示用于操作风力涡轮发电机的方法步骤的流程图；以及
33.图4是包括风电场控制器和多个风力涡轮发电机的风电场的示意图。
具体实施方式
34.图1示出了典型风力涡轮发电机100的示意图。所述风力涡轮机100包括塔架102、设置在塔架102的纵向端部上的机舱104、以及耦合到机舱104的转子106。转子106包括可旋转的轮毂108，所述轮毂具有多个叶片110，其安装到轮毂上并从轮毂108向外突出。在图示的实施方式中，转子106包括三个叶片110，但是技术人员将理解，数量可变化。机舱104一般容纳发电机和转换器(未示出)。驱动轴(未示出)将轮毂108直接或经由齿轮箱连接到发电机。在使用中，转子106，以及特别是多个叶片110，由引起轮毂108旋转的风驱动。结果，驱动轴也旋转并引起发电机产生电能。转换器将产生的电能转换成适合输送到连接的电网的电能，即具有与连接的电网的频率相匹配的频率。
35.风力涡轮机100还包括控制器112，所述控制器配置为控制风力涡轮机100的操作。控制器可位于机舱104内部或者可分布在风力涡轮机100内部(或外部)的多个位置处，并且可通信地连接到风力涡轮机100。
36.图2示出了可由控制器112用来控制风力涡轮机100的操作的典型功率曲线200。功率曲线100绘制在功率输出图上，更具体地说是有功功率输出与风速的关系图。在低风速处，叶片110上的扭矩不足以引起转子106旋转并且风力涡轮机100的功率输出为零。随着风速增加，转子106开始旋转并产生电能。转子106开始旋转并产生电能的风速被称为切入速度202。作为示例，切入速度202可在每秒3到4米的范围内。
37.随着风速进一步增加到超过切入速度202，风力涡轮机100产生的功率显著地增加。这常常被称为风力涡轮机100以部分负载操作。部分负载操作继续直到风速达到额定风速204。在额定风速204处，风力涡轮机100开始以满负载操作并产生额定功率206，诸如8mw或10mw。额定功率206是风力涡轮机100被设计为在常态操作和外部条件下实现的最大连续电功率输出。这确保不超过部件的设计载荷和疲劳寿命。换言之，额定功率206是风力涡轮机100能够在持续时间段内输送的最大功率输出。例如，额定风速204可在每秒12到17米之间。
38.随着风速进一步增加到额定风速204以上，风力涡轮机100产生的功率在额定功率206处保持基本恒定直到达到切断速度208。可通过例如变换叶片110的桨距角使得所述叶片110偏离(pitched out)最大风，从而实现恒定的功率输出。在切断速度208处，操作风力涡轮机100被认为非常不安全。风力涡轮机100例如通过利用制动系统关闭，从而减少作用在风力发电机100上的负载，并且风力发电机100的功率输出减少到零。作为示例，切断速度208可是大约每秒25米。
39.如图所示，功率曲线200包括在切入速度202和额定速度204之间的特征“s”形曲线。在功率曲线200中功率输出趋于平稳并从低于额定功率206增加直到额定功率206的区域被认为是拐点区域210，也被称为拐点领域或偏转点。跨过拐点区域210，风力涡轮机100从部分负载转变为满负载操作，或者反之亦然。
40.用于将风力涡轮机100产生的功率暂时增加到额定功率206以上的一个方法被称为功率提升。当风力涡轮机100已经低于额定功率206操作并且风速回到额定速度204以上时，一般启动功率提升。在功率提升期间，风力涡轮机100的功率输出可增加，这通过例如调整叶片110的桨距以增加转子106的转速。
41.为了避免损坏风力涡轮机100的转子106或其他部件(即避免超过其热极限)，传统的功率提升被限制在预定幅度，一般高达额定功率206的最大5％，以及预定的持续时间，一般高达最多5秒。
42.功率提升之后，可启动恢复期，这允许风力涡轮机100的部件，诸如发电机和转换器，冷却到常态操作温度。
43.图3示出了根据本发明的实施方式的控制风力涡轮机100的方法300的流程图。特别地，所述方法300允许功率提升的幅度和/或持续时间增加到超出传统预定限制。这样，可最大化输出到电网的总功率并且增加风力涡轮机100的年产能量。
44.总体上，方法300将在本文中参考风力涡轮机100进行描述，并且特别地，可由风力涡轮机100的控制器112实施。然而，应当理解，方法300可使用具有任何其他合适配置的风力涡轮机、风力涡轮发电机或风力涡轮控制器来实施。此外，虽然图3为了说明和讨论的目的描绘了以特定顺序执行的步骤，但本文讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。本领域技术人员使用本文提供的公开内容将理解，可以在不脱离本公开内容的范围的情况下以各种方式省略、重新布置、组合和/或修改方法300的各个步骤。
45.所述方法开始于步骤302，其中，根据功率曲线200操作风力涡轮机100，功率曲线200具有拐点区域210，在所述拐点区域中风力涡轮机100产生的有功功率从低于额定功率206增加到额定功率206。
46.在步骤304，监测风力涡轮机100的至少一个热点(thermal hotspot)的温度。热点可定义为风力涡轮机100内在风力涡轮机100操作期间特别容易过热的位置。风力涡轮机100的可被视为热点的部件的示例包括绝缘栅双极晶体管(igbt)芯片、栅极扼流圈、电容器；以及母线。可在风力涡轮机100的操作期间连续地、在风力涡轮机100的操作期间以周期性间隔地、紧接在启动功率提升之前和/或功率提升期间，测量所述一个或多个热点的相应温度。可使用设置在所述一个或多个热点的相应位置处的一个或多个温度传感器来执行测量。所述热点的温度受环境温度和风力涡轮机100产生的总功率的影响。
47.在步骤306，当风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时，启动功率提升以暂时将风力涡轮机100产生的有功功率增加到额定功率206以上。当风力涡轮机100由于风速增加而进入拐点区域210时，或者当风力涡轮机100由于风速减小而进入拐点区域210时，同样可执行功率提升。
48.优选地，每当风力涡轮机100进入拐点区域210时，发生有功功率的暂时增加。然而，仅在满足其他特定条件(例如，仅当在风速减小时进入拐点区域210或仅当在风速增加时进入拐点区域210)时才出现功率提升模式的特定模式可能是有益的。一些风力涡轮机
100可设置为每当风力涡轮机100进入拐点区域210时进入提升模式，其他仅在风速增加时才进入，还有一些仅在风速减小时进入。
49.用于启动功率提升的可能替代或附加标准可包括以下中的一个或多个：自上次功率提升以来的持续时间、整个风力涡轮机场400的当前生产，以及风力涡轮机场400的历史和/或预测生产。
50.在一些实施方式中，只有在所述至少一个热点的温度低于阈值温度时才启动功率提升。例如，igbt芯片的阈值温度可以是100℃，这是预期寿命为25年的igbt芯片的最高操作温度。因此，在这种情况下，只有在确定igbt芯片的温度低于100℃时才可启动功率提升。
51.可选地，在步骤307，可监测风力涡轮机100的一个或多个位置内的振荡水平。例如，可监测塔架102和/或传动系(例如发电机、齿轮箱)内的振荡水平。可在风力涡轮机100的操作期间连续地、在风力涡轮机100的操作期间以周期性间隔地、紧接在启动功率提升之前和/或在功率提升期间，监测振荡水平。
52.在步骤308，风力涡轮机100的一个或多个阻尼功能被暂时减少或禁用。这可在风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时与功率提升的启动同时出现，或者紧接风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时功率提升的启动之前出现。
53.可通过风力涡轮机100的转换器传输的峰电功率由转换器的热限制确定。在峰电功率以上，转换器预计会过热并且风力涡轮机100可能被损坏。通过转换器传输的总功率，即风力涡轮机100产生的总功率，被分配到各部件中。通过转换器传输的功率的第一部分用于瞬态阻尼功能，例如传动系阻尼和/或主动塔阻尼，诸如侧-侧(side to side)塔阻尼，通过转换器传输的功率的第二部分作为热量损失，以及第三部分，即功率的剩余部分，可输出到电网。因此，通过暂时降低未输出到电网的部件的优先级或将其减少，可增加能够或被传输到电网的(有功)功率，而不超过可通过风力涡轮机100的转换器传输的峰电功率。
54.特别地，通过减少或禁用所述一个或多个阻尼功能，先前用于所述一个或多个阻尼功能的有功功率量可替换为输出到电网，从而允许具有增加的幅度和/或持续时间的功率提升，而不超过热限制，例如转换器的热限制。
55.阻尼功能的示例包括主动塔阻尼和传动系阻尼。阻尼功能可通过控制风力涡轮机100的发电机来操作，诸如向发电机轴提供反作用扭矩。换言之，控制器112可施加有功功率波动以减少齿轮箱上的扭矩波动，这被称为传动系阻尼，或减少塔架的运动，这被称为主动塔或侧-侧塔阻尼。通过减少或禁用所述一个或多个阻尼功能，部件的更高负载，诸如疲劳负载，例如接受传动系以换取有功功率产量的暂时增加，即增加的功率提升。
56.在一些实施方式中，根据风力涡轮机100的一个或多个位置内的振荡水平，可减少或禁用所述一个或多个阻尼功能，如在步骤307所监测的。例如，当振荡水平低时，阻尼功能可显著地减少或完全禁用。相反，当振荡水平高时，阻尼功能可能仅略微减少或根本不减少。有利地，这确保在减少阻尼功能时，不损害风力涡轮机的安全性。
57.在一些实施方式中，可根据环境温度减少或禁用所述一个或多个阻尼功能。例如，如果环境温度低于阈值环境温度，则可禁用所述一个或多个阻尼功能，而如果环境温度高于阈值环境温度，则可最小化所述一个或多个阻尼功能。本领域技术人员将理解，可根据所述一个或多个热点(例如igbt芯片，其温度取决于环境温度)的温度类似地控制所述一个或多个阻尼功能。
58.可选地，在步骤309，接收无功功率需求的指示。例如，风力涡轮机100可接收风力涡轮机100必须输出以满足电网需求的无功功率的最小量的指示。可在风力涡轮机100的操作期间连续地、在风力涡轮机100的操作期间以周期性间隔地、紧接在启动功率提升之前，和/或在功率提升期间在风力涡轮机100处接收无功功率需求的指示。
59.在步骤310，减少风力涡轮机100产生的无功功率。这可在风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时与功率提升的启动同时出现，或者紧接风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时功率提升的启动之前出现。由风力涡轮机100产生并通过转换器传输的总功率由有功功率和无功功率组成，两者都负责驱动转换器的热极限。因此，通过暂时地减少由风力涡轮机100产生并通过电网侧转换器馈送的无功功率，更大量的有功功率可由风力涡轮机产生并通过转换器馈送而不超过转换器的热限制。
60.在一些实施方式中，可根据在步骤309接收的无功功率需求的指示，减少风力涡轮机100产生的无功功率。例如，无功功率可减少到能够满足电网的无功功率需求的最小无功功率量。可替代地，风力涡轮机100可在功率因数控制模式下操作，其中，来自风力涡轮机100的无功功率产量被控制为以固定比率匹配有功功率产量。例如，由于离岸阵列网络的无功激励在低于名义功率的情况下低，此时来自涡轮机的总电流低于名义电流，因此在功率因数控制模式下操作将导致当风力涡轮机100功率未达到名义功率时自动最小化风力涡轮机100向拐点区域210中的电网注入无功功率的需求，从而为有功功率提升留出更多余量。这可使用总功率(s)、有功功率(p)和无功功率(q)之间的关系来理解，其可由给出。
61.突然的阵风容易引起转子106的转速变化。因此，在一些实施方式中，方法200可还包括控制风力涡轮机100使得转子106的转速变化的标准偏差受到限制或最小化。当这可与风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时功率提升的启动同时发生，或者在风力涡轮机100在拐点区域210内的操作期间发生。这种控制限制扭矩并因此限制机侧转换器上的电流过冲(overshoot)，否则这将导致风力涡轮机100由于转换器跳闸而停止。因此，允许有功功率提升的更大余量。
62.在步骤312，根据所述一个或多个热点的温度，以及可选地，根据所述一个或多个阻尼功能的减少和/或风力涡轮机100产生的无功功率的减少，功率提升的幅度和持续时间中的至少一个，并且优选地功率提升的幅度和持续时间都被控制。这可与当风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时功率提升的启动同时出现，或者紧接当风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时功率提升的启动之前出现。如上所述，通过根据这些因素控制功率提升，功率提升的幅度和/或持续时间可在不超过风力涡轮机100，特别是转换器的热极限的情况下最大化。例如，取决于所述至少一个热点的温度与所述至少一个热点的阈值温度之间的差异，可控制功率提升的幅度和/或持续时间。所述至少一个热点一般可对应于风力涡轮机100内具有最高热惯性的部件。例如，所述至少一个热点可对应于igbt芯片的位置，以及igbt芯片的阈值温度可以是100℃。
63.在一些实施方式中，当风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210时，在启动功率提升的同时可控制功率提升的幅度和/或持续时间。换言之，在风力涡轮机100进入拐点区域210的瞬间，根据所述一个或多个热点的温度，以及可选地所述一个或多个阻尼功能的减少和/或风力涡轮机100产生的无功功率的减少，控制功率提升的幅度和/或持续时间。
在其他实施方式中，功率提升的幅度和/或持续时间可附加地或可替代地在功率提升期间被控制。例如，根据功率提升期间所述一个或多个热点的变化温度，可适应地控制功率提升的幅度和/或持续时间。
64.根据方法300操作风力涡轮机100使功率提升的幅度能够增加到额定功率206的至少10％，和/或功率提升的持续时间增加到至少100秒，而不超过风力涡轮机100的设计限制。
65.在步骤314，终止功率提升。这可以是由于风力涡轮机100超过在步骤312控制的功率提升的持续时间，或者可以是由于风力涡轮机100离开功率曲线200的拐点区域210，例如风速减小到切入速度202以下或风增加到额定速度204以上。方法300循环回到步骤302，其中，根据功率曲线200操作风力涡轮机100。换言之，一旦通过拐点区域210，风力涡轮机100在拐点区域100的任一侧返回到常态控制，即风力涡轮机100逐渐或立即停止执行功率提升。
66.图4示出了包括风电场控制器402和多个风力涡轮机100(即，风力涡轮发电机)的风电场400。每个风力涡轮机100配置为根据方法300进行控制。在所示示例中，风电场400包括四个风力涡轮机100，但是技术人员将理解所述风力涡轮机100的数量可变化。
67.每个风力涡轮机100无线地或经由有线连接通信地耦合到风电场控制器402。风电场控制器402可以与每个风力涡轮机100双向通信，并且风电场控制器402配置为控制每个风电场控制器402的操作，例如，发送一个或多个命令到每个风力涡轮机100，所述一个或多个命令配置为控制风力涡轮机100的操作，诸如增加或减少风力涡轮机100产生的无功功率。每个风力涡轮机100配置为经由一个或多个电能线406输出电能到电网连接点404。
68.风电场控制器402配置为控制所述多个风力涡轮机100的所述一个或多个风力涡轮机100的功率输出(例如有功功率和/或无功功率)以确保例如风电场400到电网连接点404的恒定功率输出和/或风电场400的功率输出满足电网的功率需求。
69.特别地，当所述多个风力涡轮机100中的至少一个风力涡轮机100在其拐点区域210中执行功率提升时，风电场控制器402可控制或调整由所述多个风力涡轮机100中、未在其拐点区域210操作的至少一个风力涡轮机100产生的有功功率和/或无功功率。例如，取决于电网的有功功率需求和无功功率需求中的至少一个，可控制由未在其拐点区域210中操作的至少一个风力涡轮机100产生的有功功率和/或无功功率。
70.在一些实施方式中，当至少一个风力涡轮机100正在执行功率提升并且已经减少其无功功率产出时(即已经执行方法300的步骤310)，风电场控制器402可增加由未在拐点区域210中操作的至少一个其它风力涡轮机100产生的无功功率。这样，经历功率提升的风力涡轮机100的无功功率输出的减少由未经历功率提升的所述至少一个其它风力涡轮机100补偿。换言之，风电场控制器402配置为根据两个或多个风力涡轮机100进入功率曲线200的拐点区域210的时间差，控制由所述多个风力涡轮机100中的所述两个或多个风力涡轮机100产生的无功(和/或有功)功率的比例。
71.例如，定位在风电场400的上风位置的一个或多个风力涡轮机100可以比定位在风电场400的下风位置的一个或多个风力涡轮机100更早地进入其相应的拐点区域210。结果，在上风位置的所述一个或多个风力涡轮机100可启动功率提升，并减少其无功功率输出，而在下风位置的所述一个或一个或多个风力涡轮机100将继续常态操作。作为响应，风电场控
制器402将增加未进入其相应拐点区域210的在下风位置的所述一个或多个风力涡轮机100的无功功率输出，从而补偿在上风位置的所述一个或多个风力涡轮机100的无功功率的减少。