响应于零功率需求信号而控制可再生能源发电厂的制作方法

1.本公开内容涉及一种用于控制可再生能源发电厂，特别是风力发电厂和混合发电厂的方法，并且更具体地说，是在电力需求处于或接近于零的情况下的上述方法。


背景技术：

2.预期新投产的可再生能源发电厂，并且尤其是风力发电厂，在连接到电网时能够操作并适应多种不同的环境。风力发电厂(wpp)通常包括多个风力涡轮发电机并且也被称为风电场或风力发电场。发电厂的监管和一般操作由发电厂控制系统或控制器(ppc)控制，其实施由传输系统运营商(tso)或配电系统运营商(dso)规定的运营限制和要求。tso/dso还将电力输送需求传达给ppc。
3.在诸如强风等极端条件下，过度发电可能会危及电网的稳定性。在这些情况下，tso/dso的反应是要求各个工厂停止发电。为了停止生产，传统上，ppc会命令所有发电机暂停操作，其中，它们不向电网供电。当发电机的操作暂停时，发电机的辅助系统被供电以允许快速恢复发电。然而，这需要对来自电力网络的电力的高成本消耗。
4.本发明的一个目的是改进传统的解决方案。


技术实现要素：

5.根据本发明的一方面，提供了一种用于控制可再生能源发电厂的方法，所述可再生能源发电厂包括多个可再生能源发电机，其由本地电力网络电连接并被配置为向主电力网络供应有功功率。所述方法包括：响应于从运营商接收到请求所述可再生能源发电厂向所述主电力网络供应基本为零的有功功率的控制信号而进行以下操作：将至少一个可再生能源发电机分类为供电，而将其余的可再生能源发电机分类为耗电；在暂停状态下操作所述耗电可再生能源发电机，在所述暂停状态下不生成有功功率并且其中每个耗电可再生能源发电机的至少一个辅助系统从所述本地电力网络汲取电力；以及在活动状态下操作所述至少一个供电可再生能源发电机，在所述活动状态下有功功率被供应给本地电力网络；其中，所述至少一个供电可再生能源发电机被控制，使得所述可再生能源发电厂向所述主电力网络供应基本为零的有功功率。
6.通过在活动状态下操作至少一个供电可再生能源发电机，在所述活动状态下有功功率被供应给本地电力网络；这意味着至少一个供电可再生能源发电机生成并输出有功功率，以用于经由本地电力网络供应给主电力网络。生成和输出的有功功率由来自本地网络的耗电可再生能源发电机消耗，以平衡0kw的整体产量。供应给主电力网络的基本为零的有功功率是在互连点或公共耦合点或本地和主电力网络之间的测量点处通常由发电厂控制器测量测量的值。
7.上述方法的实施允许可再生能源发电厂的可再生能源发电机将它们的辅助系统保持在供电和活动状态，同时根据接收到的信号所请求的向主网络供应基本为零的有功功率。这对于响应于基本为零的电力需求信号而降低可再生能源发电厂的成本以及一旦零电
力需求信号被更高的电力需求替代就允许发电厂的快速重启非常重要。将安全特征保持在供电状态以允许发电厂对条件做出响应也是有用的。例如，在风力发电厂中，保持叶片俯仰和机舱偏航系统供电允许控制风力涡轮机，以确保避免或减轻高冲击力。
8.在从本地网络获取电力时，辅助系统可以被认为是被供电的，并且供电发电机可以被认为生成和供应有功电力以经由本地网络为辅助系统供电。
9.在整个方法中，可再生能源发电厂保持与主电力网络的连接。在上述方法期间，可再生能源发电厂能够向主电力网络供应正量的有功功率，并通过从主电力网络汲取电力来覆盖自身的消耗高峰。换句话说，术语“被配置为向主电力网络供应有功功率”是指发电厂没有与主电力网络断开连接，也没有成为孤岛。
10.可以基于对供应给主电力网络或电网的有功功率的确定来控制至少一个供电可再生能源发电机。该控制可以基于反馈回路。该方法可以包括：在主电网和本地电网之间的互连点处确定和/或监测对主电网的有功供电。该方法可以包括：将过量的有功供电确定为确定的有功供电与零有功功率之间的误差，并且控制供电的可再生能源发电机以减小该误差。
11.该方法可以包括：基于对供应给主电网或电网的有功功率的确定来确定设置点以供应给至少一个供电可再生能源发电机，并且可以基于所确定的设置点来控制该至少一个供电可再生能源发电机。
12.或者，该至少一个供电可再生能源发电机可以是基于预定设置点控制的。
13.在所述活动状态下操作该至少一个供电可再生能源发电机，在活动状态下，有功功率被供应给本地电力网络，可以包括：使至少一个供电可再生能源发电机的有功功率输出斜变以符合设置点。
14.优选地，设置点是针对有功功率的设置点。
15.在暂停状态下操作耗电可再生能源发电机可以包括：将耗电可再生能源发电机的有功功率输出斜变到零。可以根据指示零功率输出的设置点来控制处于暂停状态的耗电可再生能源发电机。
16.或者，该方法可以包括：确定一个或多个负设置点，用于在调度到耗电可再生能源发电机以暂停状态期间进行控制，以及根据负设置点操作耗电可再生能源发电机以生成有功功率。设置点可以基于一个或多个供电可再生能源发电机的特性来确定，或者可以是预定的。该方法可以包括：操作另外的辅助系统来消耗更多的有功功率以满足负设置点。另外的辅助系统可以包括发电机、风扇、泵或偏航电机。在另外的辅助系统包括发电机的情况下，操作耗电可再生能源发电机可以包括：在电动机模式下操作发电机，在电动机模式下，消耗有功功率来驱动发电机。
17.有功功率可以在从运营商接收到控制信号之前以所设置的斜率斜变。
18.该方法可以包括：在分类步骤之前，识别在活动状态下操作的可再生能源发电机；以及从处于活动状态的所识别的可再生能源发电机中选择至少一个可再生能源发电机分类为供电。
19.如果没有可再生能源发电机被识别为在活动状态下操作，则该方法还可以包括：在分类步骤之前，识别在暂停状态下操作的可再生能源发电机；从处于暂停状态的所识别的可再生能源发电机中选择至少一个可再生能源发电机分类为供电。
20.对所识别的可再生能源发电机中的一个或多个的选择可以是随机选择。
21.对所识别的可再生能源发电机中的一个或多个的选择可以基于可再生能源发电机的疲劳水平。
22.在发电厂控制器与供电可再生能源发电机和/或耗电可再生能源发电机之间的通信丢失的情况下，一个或多个可再生能源发电机可以继续在其耗电或供电类别规定的模式下操作。也就是说，失去通信的一个或多个可再生能源发电机可以继续在它们所分配的模式下操作。
23.可再生能源发电机中的一个或多个可以包括风力涡轮发电机。可再生能源发电机中的一个或多个可以包括太阳能单元。可再生能源发电厂可以包括风力发电厂、太阳能发电厂或混合能源发电厂。
24.该方法可以是响应于接收到来自运营商的、请求可再生能源发电厂向主电力网络供应基本为零的有功功率的控制信号和/或指示触发标准已被满足的另一控制信号二者而被执行的。
25.根据本发明的替代方面，响应于接收到指示已经满足触发标准的控制信号来执行上述方法的步骤。
26.在上述各个方面中，当与外部电网的操作有关的电气参数或其他参数达到阈值水平时，可以满足触发标准。例如，电气参数可以包括从互连点或测量点直接测量的一个或多个参数，例如频率水平或电压水平，或者基于这些量的其他参数，例如短路比或这些参数之一的变化率。如果电气参数超过或降低到特定阈值，则触发标准可以被满足。触发标准所基于的参数还可以包括电网稳定性的量化，例如对电网内有功或无功功率的可用供应和需求的测量。在一些实施例中，控制系统内的机器学习模块可以被配置为：监测和识别指示实施上述方法将对发电厂和整个电网有益的趋势和指标，并在确定了这些指标时生成命令以命令控制系统实施上述方法。
27.根据本发明的另一方面，提供了一种被配置为执行上述方法的发电厂控制器。
28.可再生能源发电厂可以包括风力发电厂。
29.在本技术的范围内，明确地指出：在前文的段落中、权利要求书中和/或下文的描述和附图中阐述的各个方面、实施例、示例和替代方案，尤其是它们的各个特征，可以独立地或以任何组合的方式被采用。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征不兼容。申请人保留更改任何最初提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以依赖和/或并入任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初并未以这种方式提出权利要求。
附图说明
30.现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的一个或多个实施例，在附图中：
31.图1是风力发电厂、其与电网的连接及其控制系统的示意图；
32.图2是示出根据本发明实施例的用于控制风力发电厂的方法的流程图；以及
33.图3是示出根据本发明实施例的用于操作发电厂控制器的方法的流程图。
具体实施方式
34.图1示出了一种典型架构，其中风力发电厂(wpp)作为更广大电力网络的一部分连接到主电网。如本领域技术人员将理解的，wpp包括至少一个风力涡轮发电机(wtg)，并且也被称为风电场或风力发电场。wtg通常被称为风力涡轮机。所示示例仅是代表性的，并且本领域技术人员将理解，对于风力发电厂以及其他可再生能源的发电厂(例如太阳能发电厂、风力涡轮发电机和其他可再生能源发电资源)，其他特定架构也是可能的。因此，本发明总体上还涉及可再生能源发电厂和可再生能源发电机，而不是像图中所示的那样特定于风力发电厂和发电机。此外，本领域技术人员将理解，也在下文中描述的方法、系统和技术可适用于电力网络的许多不同配置。此外，风力发电厂和电力网络的组件是常规的，因此对于本领域技术人员来说是熟悉的。预计除了图1中所示和描述的组件之外或作为替代组件，可以并入其他已知组件。这样的改变将在技术人员的能力范围内。
35.图1示出了结合了wpp 12的电力网络19。wpp 12包括多个wtg 14和发电厂控制器22(ppg)。多个wtg 14中的每个wtg 14将风能转换成电能，电能从wpp 12传输到主输电网或主电网16，作为有功功率和/或电流，用于分配。
36.尽管在该图中未示出，wpp 12还可以包括补偿设备，例如静态同步补偿器(statcom)，其被配置为根据需要供应无功功率或无功电流支持。
37.每个wtg 14与相应的wtg控制器15相关联。在一些示例中，一组wtg可以共享单个半集中式wtg控制器，使得wtg控制器比wtg少。如本领域技术人员将理解的，wtg控制器15可以被认为是能够以本文规定的方式操作wtg 14的计算机系统，并且可以包括控制wtg的各个组件的多个模块或仅包括单个控制器。wtg控制器15的计算机系统可以根据经由通信网络下载或从计算机可读存储介质编程到其上的软件来操作。
38.在wpp 12的正常操作期间，wtg控制器15操作以实现从ppg 22接收的有功和无功电流和/或功率请求。在异常情况下，wtg控制器15操作以满足预定的网络要求，并且还用于保护wtg 14免受任何潜在的有害情况的影响。
39.wpp 12通过连接网络18连接到主电网16(也被称为主电力网络)。wpp 12和主电网16在互连点(pol)20处连接，该点是wpp 12和主电网16之间的接口。
40.wtg 14通过本地电网19(也被称为本地电力网络)在本地彼此连接。虽然本地电网的主要功能是将电力从每个wtg 14引导到连接网络18去往主电网16，但它也可以使wtg 14连接用于其他目的，例如本技术中稍后描述的电力共享。
41.发电厂控制器(ppc)22通常在测量点(pom)24处连接到主电网16并且连接到wtg控制器15。由于pom 24不在pol 20处，测量的参数仅是代表性的，因为pom 24和pol 20之间以及pom24和ppc 22之间的线路中的损耗可能对测量有所影响。可以进行适当的补偿来考虑损失以确保测量准确。
42.ppc 22的作用是充当wpp 12和电网16之间的命令和控制接口，更具体地，充当wpp 12和电网运营商(例如输电系统运营商(tso)或配电系统运营商(dso)26)之间的命令和控制接口。ppc 22是用于执行如上所述的控制和命令的合适的计算机系统，因此并入了处理模块28、连接模块30、存储器模块32和感测模块34。ppc 22还可以从能量管理系统(未示出)接收关于电网16和/或本地总线、变电站和网络的信息。wpp 12能够响应从ppc 22接收到的命令改变其功率或电流输出。
43.如上文背景部分中已简要讨论的，极端条件可能导致跨主电网16过度发电，其中多个wpp(例如wpp 12)以它们的最大容量操作。过度发电可能使主电网16不稳定。因此，为了避免不稳定，tso/dso 26可以向一些ppc 22发出要求以控制它们各自的wpp 12向主电网16供应零有功功率。tso/dso 26通过向具有零功率需求的ppc 22发送控制信号来做到这一点，通常以用于wpp 12的有功发电厂参考电平0kw的形式。如果正在对主电网16的部分进行维护，则tso 26也可以发出0kw信号。在一些实施例中，需求可以是基本为零的功率需求，即，与正常操作的功率水平相比，所请求的有功功率非常低并且接近于零，例如低于wpp额定功率的1％、2％或5％。
44.重要的是，零功率需求信号应该被认为是对ppc 22的指令，以控制wpp 12以最低电平(即零电平)向主电网16供应有功功率。虽然该信号可能被认为是停止或中断向主电网供应有功功率的指令，但重要的是要记住，这不是wtg 14/wpp 12与主电网16的完全停止或断开。零功率需求信号导致该特定wpp 12的供应暂时减少。来自wpp 12的响应是将请求的有功功率降低到要在pol处实现的最低水平0kw，目的是：一旦极端条件、电网工作或任何其他电网条件导致来自tso 26的0kw信号的请求，wpp 12恢复正常的有功供电。换言之，wpp 12保持连接到主电网，ppc 22保持关注来自tso/dso的进一步信号和请求。ppc 22响应于0kw的工厂参考水平操作wtg 14。
45.为了区分零功率需求信号及其响应与主电网16和wpp 12之间的连接断开的情况，这些特征很重要。零功率需求信号和响应也与存在电网不稳定且wtg 14独立于ppc 22操作，或者存在其他电网故障且wpp 12以故障穿越模式操作的情况分开并且区别于这些情况。零功率需求信号和wtg14由ppc 22操作的模式因此在wpp 12保持连接到主电网并且能够向主电网供应有功功率的特定条件期间都可操作。同样，当发出零功率需求信号并且wpp 12做出反应时，wpp 12能够向主电网供应有功功率，尽管响应于零功率需求信号，它供应基本上为零的有功功率。
46.响应于从tso/dso接收到0kw信号，ppc 22操作以控制wtg 14执行0kw供电的请求。传统上，这将通过操作所有wtg进入暂停状态并消耗来自电网的功率来为辅助系统供电。根据本文描述和要求保护的方法操作，ppc 22改为启动“零功率需求”模式，其中在pol 20处向主电网16的电力供应为0kw。在这种模式下，ppc 22将wpp 12中的wtg 14分类为两组wtg中的一组：包括wpp 12的几个wtg的活跃的供电组，以及包括不在供电组中的wpp 12之中的其余wtg的非活跃的耗电组。每个组中的wtg根据其所在的组而被控制。本质上，供电组的wtg被控制为处于活动状态，而耗电组的wtg被控制为处于暂停状态。由ppc 22控制，供电组向本地电网19供应足够且适合于为wpp 12的辅助系统供电的电力。这些辅助系统包括耗电组的涡轮级辅助系统和一些工厂级设备，例如变压器。耗电组的wtg消耗来自本地电网的电力来为其辅助系统供电。供电组的wtg被控制以确保向主电网16供应基本为零的有功功率。通过为辅助系统供电，这意味着辅助系统正在消耗功率以便在功能上活跃并允许快速恢复有功发电。
47.在常规操作期间，wtg可以在多种状态下的任何一种状态下操作。出于本技术的目的，以下三种一般状态被称为：活跃、暂停或关闭。可以供应许多其他状态，但是为了本技术的目的，使用这些一般状态。
48.在活动状态(也被称为操作或“释放”状态)下操作的wtg是具有非零有功功率设置
点的wtg。这可能意味着这些wtg当前正在向主电网16生成和供应有功功率，或者它们被指定根据设置点生成和向主电网16供应有功功率，即它们正在升温或没有风，因此它们具有非零设置点但不供应有功功率。这些wtg的另一种思考方式是所有系统都处于活动状态，包括辅助系统和发电系统。
49.辅助系统，也可以被称为支持系统，是用于操作wtg的发电系统以外的系统。辅助系统通常包括除每个wtg内的发电单元以外的所有其他系统，例如变压器、逆变器、传感器和监测系统、油加热系统、叶片加热系统、主动减振、偏航系统、变桨系统、温度和湿度控制系统等。每个辅助系统在操作时都会消耗电力。
50.在暂停状态下操作的wtg是有功功率设置点为零的wtg。这些可以是不向主电网生成和供应有功功率但能够快速投入操作的wtg，因为它们的辅助系统已通电并处于活动状态；或者是指定为不生成或供应有功功率的wtg，即它们正在升温。换句话说，只有辅助系统处于活动状态；发电系统处于非活动状态或正在变为非活动状态。辅助系统可以在发电系统不活跃或离线时被供电，以将涡轮机维持在这种功能上活跃但技术上不活跃的状态。处于这种活跃但不发电的状态允许wtg快速重启以及进一步的控制策略，例如倾斜叶片以减少叶片和/或塔架振动或来自风的冲击力并避免磨损。暂停状态期间的其他控制策略可以包括：使wtg相对于风向偏航，再次减少磨损，控制转子缓慢旋转以保持传动系统部件的润滑，以及加热叶片以避免结冰。在被供电时，辅助系统消耗电力。处于暂停状态的wtg通常也能够生成无功功率。
51.处于停机状态的wtg是没有有功功率设置点的wtg，因为它们的系统都没有处于活动状态。在这种状态下，wtg不会向主电网生成和供应有功功率，并且不允许变成可以操作来这样做。wtg可以处于停机状态以进行维护，或者在出现需要维护的故障时处于停机状态。处于停机状态的wtg可能无法与ppc 22通信。
52.因此，在零功率需求模式下，ppc 22对wtg 14进行划分或分类以在上述状态之一中进行操作。ppc 22可以利用标志或其他指示符(例如针对数据结构内的特定集合标识符的1或0值)来记录和分类这些wtg。
53.在其他实施例中，wtg 14进入的状态可以不同于常规使用的状态以适应某些运营商要求。
54.耗电组的wtg(包括wpp 12中的大多数wtg)在暂停状态下操作，这也可以被认为是非活动状态或待机状态，从而指定在没有执行wtg主要功能的情况下运行系统。根据如上所述的暂停状态，处于电力消耗状态的wtg被控制为(i)如果它们在被指示进入暂停状态时正在生成有功功率，则将它们的功率输出降低到0kw，或者(ii))如果它们已经静止或处于暂停状态，则将其输出保持在0kw。换言之，耗电wtg的有功功率设置点被设置为0kw。设置一个设置点指示wtg控制器控制wtg输出该功率水平。本质上，该组耗电wtg的主要作用是不生成有功功率。但是，w/tg在暂停状态下并未完全关闭，而是将它们置于准备就绪的配置中，在该配置中，有功发电将尽快重新启动，因为辅助系统通过被供电而处于活动状态；这些辅助系统在发电系统不活跃时消耗电力，因此得名“耗电组”。
55.活跃供电组中的wtg(通常只是一个或两个wtg)取决于wpp的大小，在活动状态下操作。这些wtg操作以经由所有wtg 14之间的本地电网19向处于暂停状态的wtg发电和供电，以便向耗电的辅助系统供应电力。一般假设供电组中的wtg的数量和耗电组中的wtg的
数量平衡，使得由处于暂停状态的wtg的辅助设备消耗的电力基本等于或小于由活动状态wtg供应的电力。在示例性发电厂中，预计辅助系统消耗大约20kw至30kw，因此以最低发电水平(通常为其额定功率的10％)操作的3mw供电wtg在来自tso/dso 26的0kw信号期间，可以为8至10个耗电wtg供应保持功能活跃所需的功率。在一个示例中，如果用电组中需要的功率小于wtg的最小发电水平的wtg较少，则供电组中的wtg过度供应有功功率，使得向主电网16供应少量有功功率。这里所说的最低发电水平是技术上的最低发电水平，即wtg可以安全供电的最低发电水平。wtg供应技术最低发电水平，以响应由ppc发布的低于该值的设置点。
56.如上所述，这些过程在wpp 12保持连接到主电网16并且没有断开时发生。
57.图2示出了用于控制wpp 12的方法100的示例性和特定实施例。方法100由ppc 22响应于从tso/dso 26接收到0kw信号而执行。未在图2中描绘ppc 22接收到来自tso/dso 26的0kw信号。
58.在图2的方法100中，ppc 22最初在步骤102检查是否存在比正在执行的零功率需求模式更关键的所需要的操作或更关键的模式。尽管可能已发出0kw信号，但wpp 12可能正在以意味着它不能对0kw信号做出反应的模式操作。例如，主电网16上可能存在需要来自wpp 12的故障穿越响应的故障。因此，检查更关键的模式(例如故障穿越)允许ppc 22决定是否可以对0kw信号采取行动。如果存在更关键的模式，则ppc 22在步骤120处响应于0kw信号不采取任何行动。
59.如果不再有关键模式运行，则方法100移动到步骤104至114。执行步骤104至114以允许对风力涡轮发电机进行分类。
60.在这些步骤104至114期间，ppc 22识别wtg以在供电组wtg中使用。在考虑当前暂停的wtg之前，ppc 22首先尝试在wpp 12中找到当前操作的、处于活动状态的wtg，以便它们可以在供电组wtg中使用。也就是说，在分类和后续操作之前，ppc 22在接收到0kw需求信号之前或之后立即发现处于活跃或暂停状态的wtg。这种分层选择比在wpp 12中任意选择wtg更可取，因为当前活动状态的wtg已经在生成有功功率，该有功功率可以重新用于为耗电组wtg供电。
61.在步骤104处，识别活动状态wtg。在步骤106处，确定步骤104是否识别出一个或多个活动状态wtg。如果没有识别出活动状态wtg，则在步骤108处识别暂停状态wtg。在步骤110，确定步骤108是否识别出一个或多个暂停状态wtg。如果没有识别出活动状态或暂停状态的wtg，则所有wtg必须不可用或处于停机状态，因此无法响应于0kw信号执行任何操作，因为处于停机状态的wtg不供电且不耗电，或者没有可用的wtg来生成所需的功率；方法100移动到步骤120。如果wtg被ppc 22以外的控制源(例如出于环境保护目的)置于暂停状态或其他状态，则wtg可能不可用。在这些情况下，ppc 22可能无法对wtg的操作状态施加控制。
62.如果步骤106确定识别出一个或多个活动状态wtg，则步骤112选择在步骤104中识别的一个或多个活动状态wtg以形成供电组wtg。类似地，如果方法100移至识别暂停状态wtg，如果步骤110确定识别出一个或多个暂停状态wtg，则步骤114选择在步骤108中识别的暂停状态wtg中的一个或多个以形成耗电组wtg。
63.选择形成供电组的wtg的数量基于wpp 12整体中的wtg数量。如果尽管风速发生变化，但确定从一个wtg生成的电力足以向剩余的wtg供应所需的电力，则根据需要从组中选
择一个wtg。例如，一个持续以满负荷操作的3mw wtg可以支持100个分别消耗30kw的wtg。然而，由于风力条件的变化，鉴于wtg不太可能持续供应3mw，因此可以在wpp安装期间使用预测系统或其他方式确定供电wtg预计将供应的平均功率以及这将能够支持的wtg的数量。此外，可以重新评估在wpp 12操作期间供电组中的每个wtg可以支持的wtg的数量，以供应足够的电力并确保足够的支持。
64.在本实施例中，在选择步骤112和114中，从相关识别的激活或暂停状态wtg中随机选择wtg。wtg的随机选择确保重疲劳载荷(即由于极端天气条件)并不总是由同一wtg承受，而是在可用的wtg之间共享。在一些实施例中，可以仅在图2的方法100的第一次执行期间随机选择wtg，该wtg被排除在以后的执行之外并且选择其他wtg直到所有wtg都已被使用。在一些实施例中，可以选择第一个识别出的wtg。在其他实施例中，疲劳排名列表可用于将在执行该方法之前经历了最少疲劳的wtg用作所选择的wtg。
65.一旦选择wtg形成供电组，ppc 22就向wpp 12中的wtg发出命令。在步骤116处，对于形成供电组的所选择的wtg，如果wtg当前不处于激活状态，则ppc 22发出命令进入激活状态，并根据设置点供应有功功率，以支持耗电wtg的辅助系统。所选择的wtg在处于活动状态时包括在ppc 22的所谓“控制回路”中。通过包括在控制回路中，wtg从ppc 22接收有功功率设置点，以便它们根据以下公式生成有功功率。将在下文针对图3对此进行更详细的讨论。
66.剩余的风力发电机组由于不在所选择的供电组中，而在耗电组中。在图2的方法的步骤118处，ppc 22向这些耗电组中的wtg发出命令以进入暂停状态。同样，预期这将以进入暂停状态的命令的形式出现。
67.当已经命令wtg进入它们各自的状态时，处于功率消耗组并被命令进入暂停状态的当前活动状态wtg将其有功功率斜降到0kw。供电组中的wtg将其有功发电量斜变至设置点，以向暂停状态的wtg供电。使用的斜率是在来自tso/dso 26的0kw信号之前设置的斜率。如果设置了斜率限制，则遵守该限制。在其他实施例中，特定的斜率可用于该特定方法。
68.虽然0kw信号仍在响应中，但wtg仍保留在各自的组中，并且组不改变。换言之，在该解决方案中，通常一旦为活动状态组选择了wtg，它们将在零功率需求模式的持续时间内保持在该组中。因此，相同的wtg在零功率需求模式持续时间期间响应于0kw信号生成功率。这样做的目的是避免可能导致有功功耗出现峰值或谷值的频繁和连续更换供电wtg。然而，在不同的0kw信号之间，供电组中的wtg会发生变化，以避免使同一wtg疲劳。
69.如将理解的，该方法涉及有功功率的生成和供应，并且在本技术中不考虑无功功率控制。然而，设想执行上述方法不会对无功功率控制生成影响，并且不会与ppg 22的无功功率控制功能分开。
70.可以周期性地重复图2的方法或本文描述的方法以重新评估供电wtg和耗电wtg。例如，如果0kw信号保持预定的时间量，则可以用不同的wtg来替换供电wtg，以便通过重新执行该方法或通过随机或根据规则从耗电组中选择新的wtg来减少疲劳。
71.在0kw信号下操作期间，ppc 22与部分或全部wtg之间的通信可能会丢失。或者，一些wtg可能会离线进行维护。ppc 22和wtg之间的通信可能会丢失，但这并不意味着wtg和主电网之间的连接会丢失。
72.如果在该方法的第一次执行期间通信丢失，则仅考虑选择与ppc 22通信的wtg以
包括在供电组中。ppc 22将假设不通信的wtg仍处于其先前的活动状态，并将在其发送到供电组的功率的设置点中对其进行说明。
73.如果在命令wtg基于供电组和耗电组进入其各自的激活或暂停状态后通信丢失，wtg的wtg控制器将wtg维持在它们在失去通信之前被命令进入的状态。这避免了可能破坏电网稳定的有功发电的突然变化。ppc 22将假设wtg在它们的操作中继续，因此被配置为不将另外的wtg释放到供电组中。
74.如果ppc 22确定供电组中的一个或多个wtg已停止生成有功功率或已脱机进行维修，则它选择耗电组中的一个wtg并向其分发命令与有功功率设置点一起进入活动状态，以作为供电组的一部分，根据设置点生成所需的有功功率。该解决方案可以通过禁用所有wtg的当前操作状态并通过根据图2或本文所述的其他方式重新运行选择方法来将wtg重新设置在这些状态下来实现。
75.尽管以上描述涉及所有辅助系统，即除发电系统之外的所有系统都被供电的实施例，但在其他实施例中，可以在每个耗电wtg中为少至一个辅助系统供电。被供电的辅助系统可以改变以适应条件。例如，在温暖的条件下，刀片加热可能不会被供电，因为它们不是必需的。因此，只有一些辅助系统将保持被供电。
76.在一些实施例中，ppc 22可以将从tso/dso 26接收的0kw需求信号转换成不同的信号。例如，0kw信号可以被转换为1kw设置点。将此设置点供应给耗电wtg会导致wtg进入暂停状态。将此设置点供应给供电wtg会导致wtg供应技术最低水平的有功功率，直到新的设置点被生成以供应给供电wig。
77.或者，ppc 22可以将0kw需求信号转换为使wtg进入暂停状态的负设置点。与1kw或0kw设置点相比，对耗电wtg使用负设置点取决于wpp 12的特定情况，尤其取决于wpp 12的技术最小有功供电。例如，在一个有10个wtg的园区中，供电wtg的技术最小输出为300 300kw，而耗电wtg消耗20kw，则可能有超过100kw的电力供应给电网。最好避免这种情况。为了做到这一点，负设置点可能会导致耗电wtg改变其消耗，从而额外的100kw被耗电wtg消耗，而不是被供应给电网。
78.通常，增加wtg的消耗以满足负设置点是通过在暂停情况下操作不需要或通常处于活动状态的其他辅助系统同时将转子和发电机的有功功率保持在0kw来执行的。
79.这方面的一个特定示例是另外的辅助系统包括发电机和转换器。在该示例中，发电机和转换器可以在电机模式下操作。在电机模式下，转换器使用来自本地电网的电力，即在这种情况下，由供电wig供应的多余电力来转动耗电wtg的转子。转换器系统被配置为监测本地电网的功率水平，并基于对电网功率的该测量在反馈回路中调整发电机扭矩。这将具有增加发电机速度的效果。
80.在另一示例中，另外的辅助系统可以包括激活不活跃的风扇或泵以消耗更多功率。这些可能包括下列一项或多项：
81.·
液压泵和液压阀；
82.·
用于空气冷却的通风风扇；
83.·
用于液体冷却的通风泵；
84.·
加热风扇；
85.·
加热组件，例如包括那些内部变速箱；以及
86.·
作为液压系统的一部分的加热阀。
87.在一些示例中，可以操作泵和风扇，从而执行组件的加热和冷却的连续循环，以避免任何过热。
88.或者，加热和冷却设备可以同时运行并且它们的输出被调整以将组件保持在相同的温度。
89.在另一个示例中，另外的辅助系统可以包括偏航系统。激活偏航系统以使wtg的机舱左右偏航可能会增加功耗。
90.尽管上述其他辅助系统的示例是单独介绍的，但可以理解的是，这些系统都可以一起操作以进一步增加wtg的消耗，以确保在供电的一个或一些wtg的输出与耗电wtg之间实现平衡。
91.可以基于供应给电力网络的功率和0kw值之间的误差信号来选择另外的辅助系统的消耗和激活。因此，该错误可能会生成负设置点，并且每个单独的wtg控制器可以选择对负设置点的适当响应以充分覆盖满足该设置点所需的消耗。在某些情况下，辅助系统可以分层操作，从而功耗可以斜变以供应越来越高的功耗水平。ppc还可以被配置为基于每个wtg中活跃的辅助系统以及每个wtg可以供应的功耗的可能增加来决定哪些wtg分配负设置点。
92.图3示出了在从tso/dso接收到o kw信号之后ppc 22的一般总体操作。在该方法中，最初ppc 22在步骤202进入零功率需求模式，如上所述。
93.在该模式下，在下一步骤204处，ppc 22根据图2的方法为wtg的功率消耗组和供电组选择wtg，并根据它们的所选择的组向wtg发出命令。
94.在将wtg分配给机组并相应地开始操作它们之后，ppc 22继续如所讨论的那样操作这些wtg。ppc 22可以另外执行步骤206至210中的一个或多个步骤。
95.在步骤206处，ppc 22通常通过直接从pom 24测量该值来确定pom 24处的有功功率值。ppc22还可以确定或计算供电组中的wtg的有功发电量。在一些实施例中，可以基于供应给每个供电wtg的最近设置点和供电组中wtg的数量来确定发电量。在一些实施例中，该确定可以基于ppc22的直接测量或者基于从每个wtg控制器15供应的关于每个wtg生成多少有功功率的数据。
96.在步骤206中获得的数据用于步骤208和210。
97.在步骤208中，ppc 22基于在pom处确定的电平确定有功功率设置点，并将其调度到供电组的wtg。如上所述，这是ppc控制回路，其基于供应给主电网16的有功功率量与方法200的步骤206和208中要求实现的电站参考水平相比较来确定设置点。因此，在当前示例中，在供应0kw电站参考水平的情况下，ppc控制回路测量与主电网的有功功率交换，并根据该确定相应地更改设置点。这优选地涉及反馈回路。ppc 22基于pom处的测量值反复重新确定与主电网的有功功率交换，并生成新的设置点。
98.暂停的、耗电的wtg组从本地电力网络汲取电力，这样做会导致pol 20的电力交换发生变化。ppc 22在pom 24处对交换的确定被用于计算以确定可以供应给一个或多个供电wtg以平衡由耗电wtg消耗的功率的设置点，从而实现向主电网16供应0kw有功功率。如上所述，pom 24和pol 20的位置不同，因此ppc 22将由此引起的阻抗损失构建到其设置点的计算中。ppc 22继续定期重新评估交换，以便量化由耗电涡轮机的辅助系统汲取的电力，从而
可以对设置点进行必要的调整以控制供电wtg。
99.任何超过耗电wtg的消耗量的多余部分都被供应给主电网16。如上所述，用于确定向wtg供电的设置点的ppc 22控制回路可以迭代地调整设置点以适应耗电wtg所消耗的电量。
100.或者，在一些实施例中，供应给发电机组供电的设置点可以基于其辅助系统需要被供电的wtg的数量和每个wtg为那些辅助系统供电所需的电量来预先确定。在一些实施例中，ppc 22可以测量由耗电wtg消耗的功率和由供电wtg供应的功率并且调整设置点以使过量发电最小化。还可以基于优化算法使过量发电最小化。
101.返回到图3的方法200，在步骤206中获得的数据也可以被ppc 22用来确定通过实现零功率需求模式实现的功率节省。在步骤210中计算电力节省或“被阻止消耗”。ppc 22在其处理模块处识别来自pom的测量的有功功率和供电组的wtg的贡献。ppc根据这些中的每一个，使用以下公式在设置的时段内确定电力节省：
[0102][0103]
其中i的每个值是wpp 12中的wtg 14，n是wpp 12中的wtg 14的总数，consumptioni是每个wtg每时间段的功耗。该公式也可以表示如下：假设供电组中有j个wtg。
[0104][0105]
这随后可以适应于由ppc 22在步骤206中做出的确定，因为其中p
measure
是确定的有功功率的pom值，并且p
production
是由供电组中的wtg生成的功率。因此，ppc 22使用以下形式的公式来确定每秒被阻止的消耗：
[0106][0107]
与新设置点的生成一样，在计算每秒被阻止消耗之后，图3的方法200返回到确定pom有功功率交换和wtg产量的步骤。
[0108]
基于使用该公式计算的每秒消耗量，ppc 22还可以确定累积10分钟的被阻止消耗量，它是10分钟周期内600个1秒的被阻止消耗量值中的每个值的总和。
[0109]
此外，ppc 22还可以使用以下公式基于每秒数据来计算10分钟平均被阻止消耗：
[0110][0111]
或者通过对多个10分钟被阻止消耗值进行平均来计算10分钟平均被阻止消耗。
[0112]
被阻止消耗计算是与零功率需求模式同时运行的过程，因此当ppc 22没有对来自tso/dso的0kw功率需求信号做出反应时，将不存在被阻止消耗的计算。
[0113]
这些被阻止的消耗值可用于确定wpp 12在零功率需求模式期间的成本节省。
[0114]
在上述实施例中，针对wpp的0kw功率贡献，对于来自tso/dso的功率需求来执行该方法。在其他实施例中，可以响应于其他触发来执行该方法。在一些实施例中，可以响应于
0kw需求和另一个触发来执行该方法，从而当满足这两个标准时执行该方法。
[0115]
具体而言，可以导致实施零功率需求模式的其他触发可以包括电力网络的电气参数或者满足特定触发阈值水平的其他可测量参数或标准。例如，当与外部电网的操作有关的电气参数或其他参数达到阈值水平时，可以满足触发标准，并且可以相应地实现零功率需求。
[0116]
电气参数可以包括来自互连点或测量的直接可测量的参数，例如频率水平或电压水平。这些电气参数对发电厂控制器和通用控制系统来说很容易获得。替代地或附加地，基于这些量的其他参数，例如这些参数之一的短路比或变化率可以用作触发。触发标准所基于的参数还可以或替代地包括电网稳定性的量化，例如对电网内有功或无功功率的可用供应和需求的测量。这种衡量标准可以是专有值或现有的稳定性衡量标准，包括但不限于运营商为电厂生产的电力所支付的价格，在价格或运营商供应的要求和参考中观察到的趋势，或者在电网内为平衡供需而采取的其他具体措施，例如频繁要求供应0kw。
[0117]
在每种情况下，如果电气参数超过或降低到特定阈值，则满足触发标准。例如，在参数是频率或电压的情况下，阈值可以是死区的界限或非常高的偏差值。
[0118]
以上内容可以在发电厂控制器内部或发电厂通用控制系统中实现，即分布在控制元件(例如wtg控制器、发电厂控制器、scada、第三方控制器或在线控制和监测系统等)之间。为了实现根据不同参数的控制，可以在相关控制器中并入新的模块来接收电参数，作为实施零有功功率控制的决定的依据。
[0119]
机器学习模块或其他学习系统可以并入到控制系统中以监测主电力网络的参数和特性。
[0120]
机器学习模块可以被配置为：监测参数和特性，并识别表明上述方法的实施将有利于发电厂和整个电网和/或导致运营商的零功率命令的趋势和指标。因此，机器学习模块可以随后识别可以在何处有效实施零功率模式并生成控制信号以使控制器实施零功率模式。
[0121]
应当理解，在不脱离本技术的范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改。