用于限制可变发电可再生设施功率输出变化的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了用于控制从可再生能量装置(10)到具有对于每单位时间的输出功率变化的预定界限的公用电网（56)的输出功率的方法和系统。所述方法和系统包括经由限制器（78)将控制器（76)的输出信号约束于上限和/或下限，其中，所述上限和/或下限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定上界和/或下界。受约束的输出信号然后被应用于多个发电机（12、14、16)以根据预定界限来限制每单位时间的输出功率变化。
【专利说明】用于限制可变发电可再生设施功率输出变化的方法和系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于限制可变发电可再生(renewab I e )设施中的功率输出变化的方法和系统。
【背景技术】
[0002]发电是将来自能量源的功率转换成电的过程。能量的源可以包括可再生的能量源，其来源于被不断地补充的自然过程，包括例如日光、风、雨、潮汐、波浪和地热。存在使用发电机以将来自能量源的功率转换成电的许多可再生发电设施，包括太阳能光伏(PV)电池、太阳能发电机、热电发电机、潮汐发电机、风力发电机/涡轮机以及使用任何其它能量源的其它发电机。
[0003]可再生发电设施能够被适当连接以向负载、用于进一步分配的电网和/或储蓄电功率的能量存储设备/系统(如本领域中已知的，诸如泵浦水电站、压缩空气、飞轮以及电池能量储存装置)输送功率。
[0004]具体地,能够经由风力农场(wind-farm)来产生功率,其中，发电机是被用来将风中的功率转换成电的风力涡轮机。当出于产生大量电功率以用于输送到公用电网(utilitygrid)的目的而将多个风力涡轮机放置在相同地理区域中时，风力农场被创建。最近，通过风力农场而添加到公用电网的能量的分数已显著增加。因此，需要相对于由公用电网运营商规定的多个参数来控制向公用电网输送能量的风力农场。
[0005]风力(wind power)是可变的，因为风速必然可变。一般地，风力作为风速的立方而变化。因此，风速中即使相对小的改变也导致风力中的显著改变。例如，风速从9 m/s至10 m/s的增加可以导致几乎40%的风力增加。阵风能够引起甚至更多的关注。有时，风力的这种增加超过由传输系统/公用电网运营商所规定的风力场(wind park)输出中的最大可允许的变化，特别是在小型功率系统中。例如，在如同夏威夷(Hawaii)的系统中，运营商要求工厂丽输出不从“η”秒之前测量的输出变化多于以■的某个+/-改变。
[0006]已经进行了控制风力农场功率的尝试，包括用于控制风力农场的功率斜坡率(ramp rate)的控制方案，诸如在美国专利号7，679，215中所述的。其中所述的风力农场功率比(power rate)控制方法尝试通过基于风力涡轮机发电机的共同功率输出的受监视的改变率和风力涡轮机发电机的所期望的共同功率斜坡来生成功率输出率限制信号并将该功率输出率限制信号应用于所述多个风力涡轮机发电机而限制共同功率输出的改变率。在操作中，当实际风力农场功率斜坡率增加至斜坡率请求以上时，控制器调整风力农场斜坡率，从而引起实际功率输出下降至斜坡率请求以下。结果，在一分钟持续时间上的算术和是零。然而，虽然这种方案提供与斜坡率请求相符的“平均”斜坡率，但风力农场功率仍超过此时间帧期间的最大可允许工厂输出功率，并且因而未能满足电网运营商对于输出在功率方面不从在“η”秒之前测量的输出变化多于某个+/-改变的要求。
[0007]这种方案的某些缺点包括:在短时间段内可能超过斜坡率限制；由于功率是由涡轮机斜坡率而不是涡轮机功率设定点所控制的事实而引起的非最优功率产生；以及最终该控制需要风力涡轮机中的斜坡率控制。
[0008]鉴于风力中使得输出功率变化超过规定限制的这些变化以及先前尝试的不足，在本领域中需要一种用以限制输出功率以遵照传输系统/公用电网运营商的要求的系统和方法。在本领域中此外需要提供一种控制机制，其执行输出控制功能以定界风力场输出中的变化以遵照传输系统/公用电网运营商的要求。在本领域中此外需要一种用以维持频率和负载生成平衡的系统和方法。
[0009]本发明被设计以解决这些需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]在以下描述中鉴于附图来解释本发明，所述附图示出:
图1是描绘典型组装的风力涡轮机的示意图。
[0011]图2是能够从本发明的各方面受益的发电系统(例如，风力农场)的示例实施例的示意图。
[0012]图3是描绘根据本发明的实施例的各方面的用于在涡轮机层级的斜坡率控制的控制机制的框图。
[0013]图4是示出了本发明的实施例的操作的流程图。
[0014]图5是示出了本发明的实施例的控制方案的结果的图解说明。
【具体实施方式】
[0015]根据本发明的一个或多个实施例，在本文中描述了有助于限制发电系统中的输出变化中的改进的结构布置和/或技术。在以下详细描述中，阐述了各种特定细节以便提供对此类实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解到，可以在没有这些特定细节的情况下实施本发明的实施例，本发明不限于所描绘的实施例，并且本发明可以实施在各种可替换实施例中。在其它情况下，本领域技术人员将会很好地理解的方法、过程以及部件没有被详细描述以避免不必要且累赘的解释。
[0016]此外，各种操作可以被描述为以对于理解本发明的实施例有帮助的方式所执行的多个离散步骤。然而，描述的顺序不应当被解释成意味着这些操作需要按照它们被呈现的顺序来执行，它们甚至也不是顺序相关的。此外，短语“在一个实施例中”的重复使用不一定指代相同实施例，虽然其可以。最后，如在本申请中所示用，术语“包括”、“包含”、“具有”等意图是同义的，除非另外指明。
[0017]广义地说，本发明提供用于限制诸如风力场之类的可再生能量装置中的速率变化的方法、系统、装置以及非暂时性有形计算机可读介质。本发明的实施例提供了一种控制机制/方案，其执行输出控制功能以定界风力场输出中的变化来遵照功率输出要求，诸如由传输系统/公用电网运营商的要求所规定的那些。
[0018]本发明能够以许多方式来实现，包括作为系统、可再生能量布置、设备/装置、计算机实现的方法或包含用以实现该方法的指令的非暂时性计算机可读介质。作为系统，本发明的实施例包括存储器、输入/输出设备、处理器单元、通信装置以及可选的显示设备和/或可选的数据库。本发明的方法可以实现为具有非暂时性计算机可读介质的计算机程序产品，所述非暂时性计算机可读介质其上具有代码。作为装置，本发明可以包括根据本发明的步骤被编程和/或进行操作的电子设备。
[0019]在本发明的实施例中，所述方法被用于通过使用所监视的功率信号来控制多个发电机(例如，风力涡轮机)的输出功率而控制来自可再生能量装置的输出功率。所述控制过程包括经由控制器来处理所监视的功率信号以产生输出信号；经由限制器将输出信号约束于上限，其中，所述上限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定上界；以及将受约束的输出信号应用于所述多个发电机以根据预定界限来限制每单位时间的输出功率变化。
[0020]在另外的实施例中，处理所监视的功率信号包括基于对于每单位时间的输出功率变化的预定界限相对于在较早单位时间处所测量的输出功率来确定调度功率(schedulepower);从调度功率与所测量功率之间的差异来计算误差信号；以及经由控制器的控制算法来处理误差信号以产生输出信号。通过从一个或多个传感器接收一个或多个功率信号来监视可再生能量装置的功率信号。包括有功功率设定点的控制信号被输出以控制可再生能量装置中的一个或多个单独发电机的一个或多个操作参数。可以利用中央控制器，其可操作用以监视和控制所述多个发电机的共同功率输出。中央控制器还可以用于控制可再生能量装置的能量存储系统。
[0021]一般地，对于每单位时间的输出功率变化的预定界限由公用电网或接收输出功率的其它应用来规定。所述预定界限能够作为这样的界限来传送:即所述界限的输出可能不从在指定的较早单位时间处所测量的输出功率变化多于指定的输出功率改变。
[0022]在另外的实施例中，经由有功功率控制来处理所监视的功率信号,所述有功功率控制经由控制器的控制算法而将比例、积分和导数值中的一个或多个应用于输入信号以产生输出信号。其后，控制器的输出信号经由限制器被约束于下限，其中，所述下限是对于每单位时间的输出功率变化的预定下界。例如，当输出信号保持于或低于上界时，限制器的受约束的输出信号基本上等于输出信号，并且当输出信号超过上界时，限制器的受约束的输出信号基本上是恒定的，并且被约束于上界值。
[0023]一般地，在操作中，所述方法和系统使用控制机制来遵照电力公司要求以保持在某些规定界限内，所述规定界限表示在每个较早时间步中记录的输出的以MW的+/-改变。以这种方式，控制机制将通过向风力涡轮机发送遵照公用设备的要求的有功功率设定点而在每个时间步中限制输出功率变化率以遵照公用设备的要求。
[0024]以常规方式，如图1中所示，组装的风力涡轮机I包括塔2、吊舱3和包括具有转子叶片5的轮毂4的转子。吊舱3环绕偏航(yawing)轴(未示出)而可旋转地安装在塔2上。偏航控制发动机(未示出)位于塔2与吊舱3之间以基于风向来使吊舱偏航。典型地通过使用风向标或者通过使用声波风传感器(未示出)来测量风向。为了实现风力到电力的最优转换，转子轴与风向对准。
[0025]图2是发电系统的示例实施例的示意图，诸如具有可以受益于本发明的各方面的多个风力涡轮机的风力农场10。在该示例实施例中,风力农场10包括三个风力涡轮机系统12、14、16 (在下文中称为风力涡轮机)，其在示例互连布置中被耦合到相应的发电机和相关联的功率转换电子器件/变压器。
[0026]将意识到的是，风力涡轮机的数目不以任何方式局限于三个风力涡轮机。另外，本发明的各方面不限于图2中所示的风力涡轮机实施方式的特定示例，因为其它种类的实施方式对于风力涡轮机是可能的。例如，除图2所示的齿轮传动全转换器实施方式以外，DFIG(双馈感应发电机)和DD (直接驱动)风力涡轮机实施方式能够类似地受益于本发明的各方面。此外，本发明的各方面不限于位于任何特定区域中的风力涡轮机，并且能够在全世界基础上应用。
[0027]具体地，如图2中所示，每个风力涡轮机12、14、16包括具有将转动转子的转矩传送到相应齿轮箱(gear box)(未示出)的转子轴的相应转子。齿轮箱被布置成以某个齿轮t:匕(gear rat1)将来自转子的旋转传送到输出轴。每个输出轴被机械地I禹合到AC (交流电)发电机(GEN)的相应转子，其分别将由输出轴的旋转所提供的机械功率变换成电功率。由发电机(GEN)产生的电功率可以由其后被耦合到配电网50的涡轮变压器(TRANSF)在电压上逐步增加。作为示例，AC发电机可以是同步发电机。在同步发电机中，转子以与由发电机的定子产生的旋转磁场相同的旋转频率或以与旋转磁场的频率的整数关系旋转，这取决于存在于转子中的极数。发电机(GEN)是可变速度发电机，即允许相应转子的旋转速度例如取决于风况而变化。
[0028]馈电器可以被用于耦合风力涡轮机的功率输出以用于供应给配电网50。在典型应用中，配电网50耦合来自多个馈电器(未示出)的功率，每个馈电器耦合多个风力涡轮机
12、14、16的功率输出。厂用变压器(stat1n transformer) 54可以被用于使来自配电网50的功率的电压逐步增加至由公用设备(utility) 56所要求的传输电压。
[0029]在所说明的实施例中，风力农场10包括风力农场控制系统60，其包括控制器，诸如中央控制器62和传感器64。在所说明的实施例中，风力农场控制系统60可操作用以通过使用输出控制功能来监视和控制风力农场10以定界风力农场输出中的变化以遵照传输系统/公用电网运营商的要求。风力农场控制系统60此外包括传感器64，诸如功率、电压和/或电流传感器，其被配置成感测风力农场10的单独和/或共同功率输出。传感器64可以被耦合到厂用变压器54 (如图2中所图示)的输出端或耦合到配电网50中适当点或者如在本领域中已知的别处以提供适当监视。
[0030]具体地，风力农场控制系统60可操作用以基于每单位时间的所监视信号(例如，使用适当传感器64)和由公用设备56规定的输出改变的限制来生成控制信号66，例如功率输出变化控制信号。控制系统60经由通信链路68将此类控制信号66传输到风力农场10的一个或多个风力涡轮机12、14、16以通过控制一个或多个单独风力涡轮机12、14、16的一个或多个操作参数来控制输出的改变率。
[0031]单独涡轮机与控制机构60之间的经由通信装置的数据通信可以用硬件和/或软件、经由有线或无线链路来实现。此类数据通信可以包括例如指示风力涡轮机12、14、16的操作条件/状态的被传输到中央控制器62的信号以及由中央控制器62传送至单独风力涡轮机12、14、16的控制信号。中央控制器62此外可以与配电网50进行通信，并且可以可操作用以控制网络50中的各种开关设备，使得将风力农场10的功率输出控制在由电网运营商规定的规格内。如本领域中已知的，可以提供附加的信号和控制通信链路。
[0032]控制系统60可以包括可操作用以监视和控制风力农场中的多个风力涡轮机的共同功率输出的中央控制器62 (如图2中所示)，或者可操作用以监视和控制风力农场中多个风力涡轮机的单独功率输出的一个或多个适当的单独控制器(未示出)。
[0033]现在转到图3，图示了根据本发明的实施例的各方面的用于将输出限制于某些约定界限内的变化控制的控制方案70。控制方案70可操作用以基于每单位时间的所监视信号与由公用设备56规定的输出改变的限制来生成控制信号66，例如功率输出率限制信号。公用设备可以规定例如农场的功率输出可以不从在“η”秒之前测量的输出变化多于Δ P，甚至当可用功率大于所规定的时。为了遵照此要求，控制方案可操作用以通过控制一个或多个单独风力涡轮机的一个或多个操作参数来控制输出的改变率。
[0034]在图3的该特定图解中，将调度功率假设为是最大值的最可能情况，其是在求和结点72处获得的“Pt_n + ΔΡ”，其中，“Pt_n”表示在“η”秒之前的时间处的功率且“ΔΡ”表示对于其而言农场的功率输出可以不变化的最大规定变化或界限。然而，可以选择范围“Pt_n+/- Δ P”内的任何值。在差结点74处将调度功率Pt_n + Δ P与测量的功率Pnreas (由功率传感器64所感测)相比较，其输出(误差e)被输入到控制器76以用于有功功率控制。控制器76使用诸如比例、积分和导数值之类的值来处理误差e，其被总计以计算控制器的输出?，如在本领域中已知的。控制器76可以包括PID、P1、PD、P或I控制器，如由具有用于期望的控制响应的适当调谐的特定要求所规定的。控制器76可以用可编程逻辑控制器(PLC)、数字控制器来实现或者被实现为经由特定控制算法的软件实施方式。
[0035]为了将控制器输出《限制于根据本发明的实施例的各方面的某些约定界限内，在控制器76的输出端处提供经由硬件和/或软件所实现的限制器78。限制器78可操作用以将控制器的输出I#限制于在“Pt_n +/- Δ P”范围中的某些约定界限内，其中，“Pt_n + ΔΡ”表示上界且“Pt_n - ΔΡ”表示下界。如果下界不被请求或需要，则限制器78可以被设计成仅提供上界，例如“Pt-n + ΔΡ”。通过将控制器的输出u定界于“Pt_n +/- ΔΡ”的范围之间，超过这些界限的来自控制器的输出》中的变化将被约束于由公用电网所规定的界限。范围Pt_n+/- ΔΡ可以被视为最大范围，并且如由特定要求所规定的可以选择该范围中的任何值。
[0036]限制器78被配置成使得通过由限制器78的上界所定义的最大值(和可选地最小值)来限制限制器78的输出信号Pwt。在操作中，限制器78的输出Ptjut等于作为到限制器78的输入的控制器的输出U (Pout = ?)直至输入超过上界为止，在该情况下限制器78的输出信号Pwt基本上是恒定的，并被约束于上届值，例如Pwt = Pt-n + ΔΡ。可以用相同的方式来约束处于下界的输出信号Ptjut, Pout = Pt_n_ Δ P。
[0037]通过在控制器76之后放置限制器78，控制机制将为每个时间步(例如，每秒)限制输出功率变化率以遵照公用设备的要求。限制器78的输出信号Ptjut被传送至风力涡轮机以用于控制。然后基于该控制信号来计算设定点。通过为每个涡轮机提供功率设定点，农场中的涡轮机于是能够使用其本地风力涡轮机控制器来跟踪该功率设定点并激活对应的节距控制(pitch control)等。可以经由图2的中央控制器62或者经由单独控制器或分布式控制器来实现图3中的控制方案。
[0038]广义地说，在操作中，来自风能装置(风力场/农场)的输出功率被控制以通过经由限制器将控制器的输出信号约束于上限和/或下限来满足对于每单位时间的输出功率变化具有预定界限的电网运营商的要求，其中，上限和/或下限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定上界和/或下界。受约束的输出信号然后被应用于所述多个风力涡轮机发电机以根据预定界限来限制每单位时间的输出功率变化。在输入到控制器中之前，基于对于每单位时间的输出功率变化的预定界限与在较早单位时间处所测量的输出功率来确定调度功率。从调度功率与测量的功率之间的差异来计算误差信号，并经由控制器的控制算法来处理误差信号。
[0039]现在转到图4，示出了本发明的实施例的操作的流程图100被示出。如第一步骤110，由公用设备所规定的输出改变的限制ΔΡ和在“η”秒之前的时间处的功率Pt_n作为输入被接收以计算调度功率Pt-n + ΔΡ。接下来，在步骤112处，从调度功率Pt_n + ΔΡ与测量的功率P_s (由功率传感器所感测)的差异来计算误差e。该误差e在步骤114处被输入到控制器(例如，P-1控制器)以产生控制输出信号w其后，控制输出信号。在步骤116处被输入到限制器中以应用将限制器的输出信号Ptjut约束于P-zPh +/_ ΔΡ的限制，其中，当控制输出信号《落在Pt-n +/- ΔΡ之间时，Pwt=?,否则Pwt在适当时被约束于上限或下限Pout = Pt-n +/- ΔΡ。为每个单位时间重复该控制方案，使得农场的功率输出将不从在“η”秒之前测量的输出变化多于Δ P。
[0040]图5是示出了本发明的实施例的在每个时间步中限制输出功率变化率的结果的图解说明。如其中所示，风力农场的功率输出在任何时间都不从在“η”秒之前测量的输出变化多于Δ P，从而将输出功率变化保持在指定水平内。
[0041]以下是用以说明本发明的操作的示例场景。在本示例中，电力系统运营商可以要求来自风电厂的功率输出增加不多于2 MW/分钟，无论风况如何。此要求意味着如果输出在t = O秒处是20丽，则t = 60秒处的输出不应超过22丽。并且如果在t = 2秒处的输出是21 MW，则在t = 62秒处的输出不超过23 MW等。检查可以是例如每一秒或两秒。对于该所请求的限制的原因是较快的输出增加率可能引起系统使关于其能够多快速地斜降(ramp down)具有限制的某些本地发电机跳闸(trip)。
[0042]一般地，提供有功功率控制(例如，P-1控制)，其尝试使功率量最大化或将其保持于调度(P=常数)。控制的P (比例)部分尝试改变功率输出以利用设定点功率来使瞬时误差最小化，并且控制的I (积分)部分尝试使随时间的平均误差最小化。由于来自风力涡轮机的无约束功率输出作为风速的立方而变化，所以即使相对小的阵风也能够引起输出功率的大变化。控制的积分部分在一定程度上使这些变化平滑，但是如果存在风速的短期降低，则积分部分将实际上补充比例部分以增加功率输出。因而，后面是阵风的平静可能导致输出功率按甚至多于风速的立方而增加。如果风力场正例如在7 m/s下生产20MW且风速下落至6 m/s达10秒，则输出功率将会在接下来的10秒内下落几乎40%至12.5MW。如果风速随后增加至8 m/s达10秒，则功率输出将会跳跃至几乎30 MW。如果风力场坚持所调度的20丽，则控制的P部分将尝试降低在20 ■以上的增加，但是I部分将尝试使降低的输出达到平均数，因此其将尝试迫使风力场输出很好地达到20 MW以上。如果风力场是无约束的(即，尝试达到最大功率，其可以是比方说50 MW),则P和I将一起工作以尝试在风速增加时使输出功率最大化。
[0043]为了解决该问题，本控制方案将允许功率增加，但是以不超过由电网运营商所强加的限制的速率。通过在P-1控制器之后放置限制器，输出被限制于受约束的量(或更少)，无论有功功率控制告诉涡轮机做什么。
[0044]因此，本发明的优点是控制机制/方案将使来自风力场的能量生产最大化，而同时将输出功率变化保持在指定水平内。在如同夏威夷的高阵风区域中的特定优点是能够使用该控制机制来遵照电力公司要求以保持于在每个较早时间步中记录的输出的以MW的某个规定+/_改变内。
[0045]基于前述说明书，除了风力涡轮机系统之外，还可以使用具有可变输出的各种可再生能量系统/装置(例如，从作为能量源的日光、雨、潮汐、波浪和/或地热得到能量的发电机)来实现本发明。这些系统可以被连接到负载、公用电网或能量存储设备或其组合。这些系统还可以被用在包括分布式发电、混合电力系统、离岸风能、严峻气候中的装置、专用应用(泵浦、加热等)、能量存储以及燃料生产的情形中。关于能量存储应用，能量存储设备可以包括具有取决于系统要求的存储容量的任何所期望的存储设备(例如，电池、泵浦水电站、燃料电池、飞轮、压缩空气或其组合)。适当的控制设备可以向能量存储设备以及系统的其它部件提供命令。
[0046]此外，可以使用包括计算机软件、固件、硬件或其任何组合或子集的计算机编程或工程技术而在计算机或(多个)计算/处理设备上实现本发明。其上具有计算机可读代码的任何此类作为结果的程序可以被具体化或提供在一个或多个非暂时性计算机可读介质内，从而制成根据本发明的计算机程序产品，即制品。计算机可读介质可以是例如固定(硬)驱动、软盘、光盘、磁带、诸如只读存储器(ROM)之类的半导体存储器等。
[0047]计算机科学领域的技术人员将容易地能够将如所述所创建的程序代码与适当的通用或专用计算机硬件相组合以创建具体化本发明的方法的计算机系统或计算机子系统处理设备。用于制成、使用或销售本发明的装置可以是一个或多个处理系统，包括但不限于传感器、中央处理单元(CPU)、处理器、存储器、存储设备、通信链路和设备、服务器、I/O设备或者一个或多个处理系统的任何子部件，包括具体化本发明的软件、固件、硬件或其任何组合或子集。可以从键盘、鼠标、笔、语音、触摸屏或人能够通过其向计算机中输入数据的任何其它手段(包括通过诸如应用程序之类的其它程序)而接收用户输入。可以从多个传感器或与之有线或无线地进行通信的数据输入设备中的任何一个接收数据输入。输出端可以包括计算机监视器、电视、LCD、LED或用以向用户传达信息的任何其它手段。输出端此外可以包括适合于控制与之有线或无线地进行通信的诸如风力涡轮机之类的外部设备的数据。
[0048]虽然在本文中已经示出并描述了本发明的各种实施例，但将显而易见的是此类实施例仅仅是作为示例被提供的。在不脱离本文中发明的情况下，可以进行许多变型、改变和替换。因此，意图在于仅仅由所附权利要求的精神和范围来限制本发明。
【权利要求】
1.一种用于控制来自可再生能量装置的输出功率的方法，包括: 使用所监视的功率信号来控制多个发电机的输出功率，其中，控制包括 Ca)处理所监视的功率信号以产生输出信号； (b)经由限制器将输出信号约束于上限， 其中，所述上限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定上界； (c)将受约束的输出信号应用于所述多个发电机以根据预定界限来限制每单位时间的输出功率变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，处理所监视的功率信号包括: 基于对于每单位时间的输出功率变化的预定界限相对于在较早单位时间处测量的输出功率来确定调度功率； 从调度功率与测量的功率之间的差异来计算误差信号；以及 经由控制器的控制算法来处理误差信号以产生输出信号。
3.根据权利要求1所述的方法，此外包括通过从一个或多个传感器接收一个或多个功率信号来监视可再生能量装置的功率信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所约束的输出信号应用于所述多个发电机包括传送包括有功功率设定点的控制信号以控制可再生能量装置中的一个或多个单独发电机的一个或多个操作参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，控制多个发电机的输出功率包括经由中央控制器来进行控制，所述中央控制器可操作用以监视和控制可再生能量装置中的所述多个发电机的共同功率输出。
6.根据权利要求1所述的方法，此外包括接收由公用电网规定的对于每单位时间的输出功率变化的预定界限。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预定界限作为这样的界限被传送:即所述界限的输出可以不从在指定的较早单位时间处测量的输出功率变化多于指定的输出功率改变。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，处理所监视的功率信号包括有功功率控制，所述有功功率控制经由控制器的控制算法将比例、积分和导数值中的一个或多个应用于输入信号以产生输出信号。
9.根据权利要求1所述的方法，此外包括经由限制器将控制器的输出信号约束于下限，其中，所述下限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定下界。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，约束输出信号包括: 当输出信号保持于或低于上界时，限制器的受约束的输出信号等于输出信号，以及 当输出信号超过上界时，限制器的受约束的输出信号是基本上恒定的，并被约束于上界值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发电机包括风力涡轮机。
12.根据权利要求1所述的方法，此外包括经由中央控制器来控制可再生能量装置的能量存储系统。
13.一种用于控制来自可再生能量装置的输出功率的系统，包括 控制设备，其用于使用所监视的功率信号来控制多个发电机的输出功率，其中，所述控制设备包括: (a)控制器，其处理所监视的功率信号以产生输出信号； (b)限制器，其将控制器的输出信号约束于上限，其中，所述上限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定上界， 其中，所述控制设备将受约束的输出信号传输到所述多个发电机以根据预定界限来限制每单位时间的输出功率变化。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，处理功率信号的控制器被配置成: 基于对于每单位时间的输出功率变化的预定界限相对于在较早单位时间处测量的输出功率来确定调度功率； 从调度功率与测量的功率之间的差异来计算误差信号；以及 经由控制器的控制算法来处理误差信号以产生输出信号。
15.根据权利要求13所述的系统，此外包括用于通过接收一个或多个功率信号来监视可再生能量装置的功率信号的一个或多个传感器。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，受约束的输出信号包括有功功率设定点，其适合于控制可再生能量装置中一个或多个单独发电机的一个或多个操作参数。
17.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制设备包括中央控制器，所述中央控制器可操作用以监视和控制可再生能量装置中的所述多个发电机的共同功率输出。
18.根据权利要求13所述的系统，此外包括用于存储由公用电网规定的对于每单位时间的输出功率变化的预定界限的存储器。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述预定界限包括这样的界限:即所述界限的输出可以不从在指定的较早单位时间处测量的输出功率变化多于指定的输出功率改变。
20.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制器被适配成经由控制算法来提供有功功率控制，所述控制算法包括被应用于输入信号以产生输出信号的比例、积分和导数值中的一个或多个。
21.根据权利要求13所述的系统，此外包括经由限制器将控制器的输出信号约束于下限，其中，所述下限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定下界。
22.根据权利要求13所述的系统，其中，约束输出信号包括: 当输出信号保持于或低于上界时，限制器的受约束的输出信号等于输出信号，以及 当输出信号超过上界时，限制器的受约束的输出信号是基本上恒定的，并被约束于上界值。
23.根据权利要求13所述的系统，其中，所述发电机包括风力涡轮机。
24.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制设备此外可操作用以监视和控制可再生能量装置的能量存储系统。
25.一种包含指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时执行用于控制来自可再生能量装置的输出功率的动作，包括指令用于: 使用所监视的功率信号来控制多个发电机的输出功率，其中，所述控制包括: (a)处理所监视的功率信号以产生输出信号； (b)经由限制器将控制器的输出信号约束于上限，其中，所述上限包括对于每单位时间的输出功率变化的预定上界； (C)将受约束的输出信号应用于所述多个发电机以根据预定界限来限制每单位时间的输出功率变化。
26.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述多个发电机包括风力涡轮机。
【文档编号】F03D7/04GK104214046SQ201410229689
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2013年5月28日
【发明者】N.M.雅兹吉, R.J.尼尔森马洪涛, W.F.克拉克 申请人:西门子公司