公用電網(wǎng)、控制器、以及控制公用電網(wǎng)中發(fā)電的方法
【專利說(shuō)明】公用電網(wǎng)、控制器、以及控制公用電網(wǎng)中發(fā)電的方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00810074212.9、申請(qǐng)日為2008年2月13日、發(fā)明名稱為“公用電網(wǎng)、控制器、以及控制公用電網(wǎng)中發(fā)電的方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及公用電網(wǎng)、控制器、以及用于控制公用電網(wǎng)中發(fā)電的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]風(fēng)能常用于在發(fā)電廠中產(chǎn)生電能，這種發(fā)電廠常稱為風(fēng)電場(chǎng)(wind farm)，例如使用巨大風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。然而，由于風(fēng)速和空氣密度隨著時(shí)間變化，來(lái)自風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)的功率輸出也隨著時(shí)間改變，有時(shí)甚至在風(fēng)速下降到最小閾值以下時(shí)降低為零。來(lái)自這種風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出的變化可能不僅引起來(lái)自場(chǎng)地的功率通量數(shù)量的變化，還引起電力系統(tǒng)中頻率的變化，所述電能通過(guò)該電力系統(tǒng)輸送到其消費(fèi)者。在地理區(qū)域上分布的電力系統(tǒng)、發(fā)電廠、以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的組有時(shí)稱為電網(wǎng)。來(lái)自風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出的下降可能造成風(fēng)電場(chǎng)所在電網(wǎng)的局部區(qū)域中輸送功率、以及到電網(wǎng)其它區(qū)域的輸送功率的不足。典型地，調(diào)整電網(wǎng)中一個(gè)或多個(gè)其它發(fā)電廠的功率輸出以補(bǔ)償來(lái)自風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出的變化。因此，風(fēng)電場(chǎng)相對(duì)于局部電力需求(有時(shí)稱為負(fù)載需求)、相對(duì)于電網(wǎng)其它區(qū)域的負(fù)載需求、以及/或者相對(duì)于電網(wǎng)的整體負(fù)載需求的規(guī)?？赡芨淖冿L(fēng)電場(chǎng)的可變功率輸出對(duì)電網(wǎng)中其它發(fā)電廠的影響。例如，當(dāng)來(lái)自風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出由于低風(fēng)速而下降為零時(shí)，電網(wǎng)中另一個(gè)發(fā)電廠可以滿足風(fēng)電場(chǎng)本地的電網(wǎng)區(qū)域的總負(fù)載需求。所述的其它發(fā)電廠典型地為從煤、蒸汽、可燃流體、水力、和/或太陽(yáng)能產(chǎn)生電能的發(fā)電廠，并且還包括但不限于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站、核電站、或者甚至是其它的風(fēng)電場(chǎng)。
[0004]典型地，一個(gè)電網(wǎng)包括分布在地理區(qū)域上的多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)。該電網(wǎng)也包括消耗電能的系統(tǒng)(有時(shí)如這里所稱的“電力系統(tǒng)”)以及電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，例如但不限于用于相互連接、控制、維護(hù)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以及/或者發(fā)電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、和/或電網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。例如，該電網(wǎng)可以包括電力傳輸線，用于電網(wǎng)中的發(fā)電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)中任何基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、和/或其任意組合的相互連接。典型地，該電網(wǎng)包括可操作地連接到發(fā)電系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)，用于控制每個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出，例如使用處理邏輯。典型地，中央控制系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)操作員操作。由中央控制系統(tǒng)控制的發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出可以包括但不限于電能的數(shù)量、所產(chǎn)生電能的頻率、以及/或者電能數(shù)量和/或頻率的變化率。
[0005]發(fā)電系統(tǒng)可以例如每個(gè)服務(wù)電網(wǎng)內(nèi)的一定地理區(qū)域，通過(guò)將電能輸送到該區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述發(fā)電系統(tǒng)的每個(gè)都可以包括任意類型的功率源。例如，所述發(fā)電系統(tǒng)可以包括至少部分地由煤、蒸汽、水力、可燃性流體、和/或太陽(yáng)能產(chǎn)生電能的功率源，其中可燃性流體例如汽油、天然氣、柴油燃料等。此外，所述發(fā)電系統(tǒng)可以包括核電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電站、和/或風(fēng)電場(chǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]考慮到上述因素，提供了一種公用電網(wǎng)，該公用電網(wǎng)包括中央控制裝置；用于產(chǎn)生電能的間歇性可再生能源；至少一種另外的發(fā)電系統(tǒng)；以及用于控制所述間歇性可再生能源和所述至少一個(gè)另外的發(fā)電系統(tǒng)的總功率輸出的至少一個(gè)局部控制器，其中所述中央控制裝置連接到所述至少一個(gè)局部控制器并且適用于向所述局部控制器要求所希望的總功率輸出。
[0007]根據(jù)從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書以及附圖，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)和特征是顯而易見的。
[0008]依照第一個(gè)方面，電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括中央網(wǎng)絡(luò)控制器、用于產(chǎn)生電能的非可調(diào)度能源；至少一個(gè)其它發(fā)電系統(tǒng)；以及用于控制所述非可調(diào)度能源和所述至少一個(gè)其它發(fā)電系統(tǒng)的總功率輸出的至少一個(gè)管理控制器，其中所述中央網(wǎng)絡(luò)控制器耦合到所述至少一個(gè)管理控制器并且適用于向所述管理控制器要求所希望的饋入功率。
[0009]依照另外的方面，提供了一種用于控制間歇性可再生能源輸出功率的控制器。該控制器包括提供至少一個(gè)預(yù)測(cè)變量的至少一個(gè)預(yù)測(cè)裝置，其中所述控制器適用于至少部分地基于所述至少一個(gè)預(yù)測(cè)變量控制所述功率輸出，所述至少一個(gè)預(yù)測(cè)變量選自下面量構(gòu)成的組:天氣預(yù)報(bào)、風(fēng)暴警報(bào)、風(fēng)速、空氣密度、輻照度、大氣湍流、降雨情況、降雪情況、空氣溫度、濕度、調(diào)度時(shí)間表。
[0010]依照另一個(gè)方面，提供了一種控制公用電網(wǎng)中發(fā)電的方法。該方法包括以下步驟:從中央電網(wǎng)控制中心傳送所希望的總功率輸出到局部控制器；使用至少一個(gè)間歇性可再生能源產(chǎn)生電能；使用至少一個(gè)其它功率源產(chǎn)生電能；以及控制所述至少一個(gè)間歇性可再生能源和所述至少一個(gè)其它功率源的功率輸出，從而所述至少一個(gè)間歇性可再生能源和所述至少一個(gè)其它功率源的總功率輸出基本等于所希望的總功率輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0011]對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的完整和充分公開包括其最佳方式將在說(shuō)明書的余下部分中參考附圖進(jìn)行更加具體地闡述，在附圖中:
[0012]圖1顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的公用電網(wǎng)的示意圖示。
[0013]圖2顯示了依照本發(fā)明另外實(shí)施例的公用電網(wǎng)的示意圖示。
[0014]圖3顯示了依照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的公用電網(wǎng)的示意圖示。
[0015]圖4顯示了依照本發(fā)明一個(gè)另外實(shí)施例的公用電網(wǎng)的示意圖示。
[0016]圖5顯示了依照本發(fā)明再一個(gè)另外實(shí)施例的公用電網(wǎng)的示意圖示。
[0017]圖6顯示了依照本發(fā)明再一個(gè)另外實(shí)施例的公用電網(wǎng)的示意圖示。
[0018]圖7顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的局部控制器的示意圖示。
[0019]圖8顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0020]圖9顯示了當(dāng)使用依照本發(fā)明實(shí)施例的方法控制總輸出功率時(shí)，在第一種情況下功率輸出隨時(shí)間的變化。
[0021]圖10顯示了當(dāng)使用依照本發(fā)明實(shí)施例的方法控制總輸出功率時(shí)，在第二種情況下功率輸出隨時(shí)間的變化。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將參考本發(fā)明的不同實(shí)施例，其中的一個(gè)或更多例子顯示在附圖中。所提供的每個(gè)例子僅作為對(duì)本發(fā)明的解釋，而不是作為對(duì)本發(fā)明的限制。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分所說(shuō)明或描述的特征可以用在或者結(jié)合到其它實(shí)施例中以產(chǎn)生另外的實(shí)施例。本發(fā)明意圖包括所有的這些修改和變化。
[0023]圖1顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的公用電網(wǎng)的示意圖。其中，公用電網(wǎng)100包括中央電網(wǎng)控制裝置110，其監(jiān)測(cè)和控制電網(wǎng)中的電力產(chǎn)生和電力消耗、電網(wǎng)頻率等。在圖1中，僅詳細(xì)顯示了電網(wǎng)的一部分，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的大部分通過(guò)參考標(biāo)記150示意性地表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，電網(wǎng)的這一部分可以包括多個(gè)輸電線、電力產(chǎn)生系統(tǒng)、電力消耗裝置等。然而，公用電網(wǎng)這一部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)于本發(fā)明根本原理的理解不是必要的，因此予以省略。
[0024]公用電網(wǎng)100進(jìn)一步包括間歇性可再生功率源200。在圖1的實(shí)施例中，間歇性可再生功率源200作為多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)210被示出，又稱為風(fēng)場(chǎng)或風(fēng)電場(chǎng)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，間歇性可再生功率源200也可以包括連接到電網(wǎng)100的單個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)210和/或太陽(yáng)能發(fā)電廠。在后面，間歇性可再生功率源將通過(guò)風(fēng)力系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行舉例說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，任何展示出間歇性電力產(chǎn)生行為、即波動(dòng)行為的其它能源可以用作間歇性能源，所述的波動(dòng)行為是不可調(diào)度的或者僅在較小的程度上可調(diào)度。進(jìn)一步，對(duì)于風(fēng)力系統(tǒng)200，公用電網(wǎng)100包括另外的發(fā)電系統(tǒng)300。至少一個(gè)另外的發(fā)電系統(tǒng)300可以是燃煤火力發(fā)電廠、蒸汽發(fā)電廠、可燃流體發(fā)電廠、水力發(fā)電廠