BRPI0722046A2 - Sistema de geração de energia eólica e método de controle de operação para o mesmo - Google Patents
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Description
“SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA E MÉTODO DE CONTROLE DE OPERAÇÃO PARA O MESMO”
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a sistemas de geração de energia eólica e a méto- dos de controle de operação para os mesmos.
Estado da Técnica
Convencionalmente, no controle do fator de potência em um nó de interconexão de um parque eólico, um valor de comando de fator de potência predeterminado é determinado, por exemplo, mediante consulta com o operador da rede de modo a satisfazer à faixa de, por exemplo, um fator de potência de adiantamento de 0,95 a um fator de potência de retar- damento de 0,95, e os sistemas de geração das tuTBinas efflicas individuais realizam o con- trole do fator de potência de modo a manter o comando do fator de potência predetermina- do. Além disso, se o fator de potência no nó de interconexão divergir da faixa acima, apesar do controle, o fator de potência no nó de interconexão é ajustado pela abertura/fechamento de um banco de capacitores ou reatores em uma subestação.
Além disso, a Citação de Patente 1 revela que um controlador central para controlar a potência no nó de interconexão, e assim por diante, transmite um comando de potência reativa uniforme às turbinas eólicas individuais de modo que as turbinas eólicas individuais realizem o controle baseando-se no comando de potência reativa.
Citação de Patente 1:
PatenteUS No. 7.166.928, relatório descritivo
Revelação da Invenção
Para aumentar a estabilidade de tensão elétrica de uma rede elétrica, a precisão do ajuste do fator de potência em um nó de interconexão precisa ser melhorada. A técnica con- vencional descrita cima, no entanto, é desvantajosa, pois a precisão do ajuste do fator de potência não pode ser melhorada ainda mais visto que um valor de comando de potência reativa uniforme é fornecido às turbinas eólicas individuais.
O objetivo da presente invenção é oferecer um sistema de geração de energia eóli- ca e um método de controle de operação para o mesmo em que a precisão do ajuste do fator de potência pode ser aprimorada.
Para solucionar o problema exposto, a presente invenção adota as seguintes solu- ções.
Um primeiro aspecto da presente invenção é um método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica incluindo uma multiplicidade de turbinas eóli- cas e um controlador central para fornecer comandos de controle às turbinas eólicas indivi- duais, e a potência de saída das turbinas eólicas individuais é alimentada a uma rede elétri- ca via um nó de interconexão comum. Os valores de comando de fator de potência corres- pondendo às turbinas eólicas individuais são determinados mediante a correção de um valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão usando níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbinas eólicas individuais.
De acordo com a presente invenção, uma vez que o valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão é corrigido usando os níveis de corre- ção de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas individuais, diferentes valores de comando de fator de potência podem ser estabelecidos para as turbinas eólicas individu- ais. Isso possibilita o controle do fator de potência das turbinas eólicas individuais baseado nos valores de comando de fator de potência apropriados levando em conta, por exemplo, as propriedades relacionadas às turbinas eólicas individuais, melhorando assim a precisão do controle do fator de potência no nó darede. ^
No método de controle de operação acima para o sistema de geração de energia eólica, os níveis de correção de fator de potência podem ser determinados com base nos componentes de reatância presentes entre as turbinas eólicas individuais e o nó de interco- nexão.
Portanto, visto que os valores de comando de fator de potência para as turbinas eó- licas individuais são determinados usando os níveis de correção de fator de potência levan- do-se em conta os componentes de reatância presentes entre as turbinas eólicas e o nó de interconexão, o fator de potência real no nó de interconexão pode ser ajustado de maneira eficiente para o valor de comando de fator de potência predeterminado.
Por exemplo, se um controle de realimentação simples for realizado para ajustar o fator de potência real no nó de interconexão para o valor de comando de fator de potência sem levar em conta os componentes de reatância presentes entre as turbinas eólicas indivi- duais e o nó de interconexão, é possível ajustar os fatores de potência nos terminais de saí- da dos sistemas de geração das turbinas eólicas individuais para o valor de comando de fator de potência fornecido às turbinas eólicas individuais, embora seja difícil ajustar o fator de potência no nó de interconexão para o valor de comando de fator de potência predeter- minado. Isso ocorre porque o fator de potência varia dependendo, por exemplo, das reatân- cias das linhas de força que conectam os terminais de saída das turbinas eólicas ao nó de interconexão. Sob esse aspecto, de acordo com a presente invenção, o fator de potência no nó de interconexão pode ser controlado com precisão e eficiência, pois as turbinas eólicas individuais são controladas com base nos valores de comando de fator de potência levando- se em conta os componentes de reatância presentes entre as turbinas eólicas individuais e o nó de interconexão.
Um segundo aspecto da presente invenção é um método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica incluindo uma multiplicidade de turbinas eóli- cas e um controlador central para fornecer comandos de controle às turbinas eólicas indivi- duais, as saídas das turbinas eólicas individuais são alimentadas a uma rede elétrica via um nó de interconexão comum. Se a multiplicidade de turbinas eólicas incluir tanto turbinas eóli- cas de velocidade variável quanto turbinas eólicas de velocidade fixa, o fator de potência geral das turbinas eólicas de velocidade fixa no nó de interconexão é calculado, a diferença entre o fator de potência calculado e um valor de comando de fator de potência predetermi- nado para o nó de interconexão é calculado, o valor de comando de fator de potência prede- terminado é corrigido usando a diferença calculada, e os valores de comando de fator de potência para as turbinas eólicas de velocidade variável individuais são determinados com base no valor de comando de fator de potência predeterminado corrigido.
De acordo com o método acima, uma vez que os valores de comando de fator de potência para as turbinas eólicas de ^SIocidade variável são determinados levando-se em conta as variações no fator de potência devido às turbinas eólicas de velocidade fixa, as variações no fator de potência devido às turbinas eólicas de velocidade fixa podem ser ab- sorvidas pelo controle de fator de potência das turbinas eólicas de velocidade variável. Isso melhora a precisão do controle de fator de potência no nó de interconexão, mesmo se am- bos os tipos de turbina eólica (de velocidade fixa e velocidade variável) estiverem presentes.
No método de controle de operação acima para o sistema de geração de energia eólica, os valores de comando de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas de velocidade variável individuais podem ser determinados mediante a correção do valor de comando de fator de potência predeterminado corrigido usando os níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbinas eólicas de velocidade variável individuais.
Dessa forma, uma vez que os valores de comando de fator de potência para as tur- binas eólicas de velocidade variável individuais são determinados mediante a correção adi- cional do valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão, corrigido levando-se em conta as variações nos fatores de potência das turbinas eólicas de velocidade fixa, usando os níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbinas eólicas de velocidade variável individuais, diferentes valores de comando de fator de potência podem ser estabeleeidos para as turbinas eólicas de velocidade variável indivi- duais. Isso possibilita o controle do fator de potência das turbinas eólicas de velocidade va- riável individuais baseado nos valores de comando de fator de potência apropriados levan- do-se em conta, por exemplo, as propriedades relacionadas às turbinas eólicas de velocida- de variável individuais, melhorando assim ainda mais a precisão do controle do fator de po- tência no nó de interconexão.
No método de controle de operação acima para o sistema de geração de energia eólica, os níveis de correção de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas de velocidade variável individuais podem ser determinados com base nos componentes de rea- tância presentes entre as turbinas eólicas de velocidade variável individuais e o nó de inter- conexão. Portanto, visto que os valores de comando de fator de potência para as turbinas eó- licas de velocidade variável individuais são determinados levando-se em conta os compo- nentes de reatância presentes entre as turbinas eólicas e o nó de interconexão, o fator de potência real no nó de interconexão pode ser ajustado de modo eficiente para o valor de comando de fator de potência.
Um terceiro aspecto da presente invenção é um sistema de geração de energia eó- lica incluindo uma multiplicidade de turbinas eólicas e um controlador central para fornecer comandos de controle às turbinas eólicas individuais, e a potência de saída das turbinas eólicas individuais é alimentada a uma rede elétrica via um nó de interconexão comum. Os valores de comando dêTator dS potência correspondendo às turbinas eólicas individuais são determinados mediante a correção de um valor de comando de fator de potência predeter- minado para o nó de interconexão usando níveis de correção de fator de potência estabele- cidos para as turbinas eólicas individuais.
Um quarto aspecto da presente invenção é um sistema de geração de energia eóli- ca incluindo uma multiplicidade de turbinas eólicas e um controlador central para fornecer comandos de controle às turbinas eólicas individuais, e as saídas das turbinas eólicas indi- viduais são alimentadas a uma rede elétrica via um nó de interconexão comum. Se a multi- plicidade de turbinas eólicas incluir tanto turbinas eólicas de velocidade variável quanto tur- binas eólicas de velocidade fixa, o controlador central calcula o fator de potência geral das turbinas eólicas de velocidade fixa no nó de interconexão, calcula a diferença entre o fator de potência calculado e um valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão, corrige o valor de comando de fator de potência predeterminado usando a diferença calculada, e determina os valores de comando de fator de potência para as tur- binas eólicas de velocidade variável individuais com base no valor de comando de fator de potência predeterminado corrigido.
A presente invenção oferece a vantagem de melhorar a precisão do ajuste do fator de potência.
Breve Descrição dos Desenhos
A Fig. 1 é um diagrama que mostra a configuração inteira de um sistema de gera- ção de energia eólica de acordo com a primeira modalidade da presente invenção.
A Fig. 2 é um diagrama que ilustra os níveis de correção de fator de potência de acordo com a primeira modalidade da presente invenção.
A Fig. 3 é um fluxograma que mostra um procedimento de um método de controle de operação para o sistema de geração de energia eólica de acordo com a primeira modali- dade da presente invenção.
A Fig. 4 é um diagrama que ilustra um método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica de acordo com a segunda modalidade da presente invenção.
Explicação das Referências:
1: sistema de geração de energia eólica 10: controlador central
20: sistema de geração
30: linha de força
WTG1, WTG2, WTGn: turbina eólica
Melhor Modo de Concretização da Invenção As modalidades específicas dos sistemas de geração de energia eólica e dos mé-
todos de controle de operação para os mesmos de acordo com a presente invenção serão descritas a seguir, com referência aos desenhos.
Primeira Modalidade
A Fig. 1 é um diagrama de blocos que mostra a configuração inteira de um sistema 15 de geração de energia solar de acordo com a presente modalidade. Como mostra a Fig. 1, um sistema de geração de energia solar 1 inclui uma multiplicidade de turbinas eólicas WTG1, WTG2, ..., WTGn (daqui em diante designadas simplesmente pelo símbolo de refe- rência "WTG" quando todas as turbinas eólicas forem designadas e indicadas pelos símbo- los de referência "WTG1", "WTG2", etc. quando todas as turbinas eólicas individuais forem 20 referenciadas) e um controlador central 10 para fornecer comandos de controle às turbinas eólicas individuais WTG. Nesta modalidade, todas as turbinas eólicas WTG são turbinas eólicas de velocidade variável.
Cada turbina eólica WTG inclui um sistema de geração 20. O sistema de geração inclui, como sua configuração principal, por exemplo, um gerador, um sistema de excita- ção de conversor de frequência variável capaz de controlar a potência ativa e a potência reativa do gerador, e um controlador de turbina eólica para fornecer um valor de comando de potência ao sistema de excitação de conversor de frequência variável.
A saída de potência dos sistemas de geração 20 das turbinas eólicas individuais é alimentada por respectivas linhas de força 30 a uma rede elétrica via um nó de interconexão comum A.
O controlador central 10 estabelece um valor de comando de fator de potência para o nó de interconexão A baseado em um comando de fator de potência solicitado para o nó de interconexão A fornecido por uma sala de gerenciamento de energia responsável pela energia da rede (por exemplo, uma concessionária de energia elétrica). O valor de comando 35 de fator de potência é corrigido usando níveis de correção de fator de potência estabeleci- dos para as turbinas eólicas individuais WTG1, WTG2.....WTGn, e os valores de comando
de fator de potência são transmitidos para as respectivas turbinas eólicas. Aqui, os detalhes 10
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dos níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbinas eólicas individu- ais serão descritos posteriormente.
O sistema de geração 20 de cada turbina eólica WTG1, WTG2, ..., WTGn estabele- ce um valor de comando de potência ativa e um valor de comando de potência reativa de modo a satisfazer um valor de comando de fator de potência fornecido pelo controlador cen- tral 10. Especificamente, o controlador de turbina eólica do sistema de geração 20 monitora a velocidade de rotação do gerador para estabelecer um valor de comando de potência ativa correspondendo à velocidade de rotação. Além disso, um valor de comando de potência reativa satisfazendo o valor de comando de fator de potência é determinado a partir do valor de comando de-potência ativa e da expressão relacionai apresentada na equação (1) abai- xofftesse Tfiomento, o controlador de turbina eólica estabelece o valor de comando de po- tência reativa dentro da faixa de operação, dependendo das restrições térmicas e limitações de tensão elétrica. Além disso, caso seja dada prioridade ao comando de fator de potência, a configuração pode ser tal que a potência reativa necessária é alimentada mediante a re- dução da potência ativa.
[Equação 1]
Fator de potência
Na equação (1) acima, P é a potência ativa e Q é a potência reativa.
O controlador de turbina eólica fornece o valor de comando de potência ativa esta- belecido e o valor de comando de potência reativa estabelecido para o sistema de excitação de conversor de frequência variável. O sistema de excitação de conversor de frequência variável controla o gerador com base no valor de comando de potência ativa e no valor de comando de potência reativa fornecido pelo controlador de turbina eólica.
Com o controle de fator de potência acima, as potências ativas e potências reativas que satisfazem aos valores de comando de fator de potência fornecidos às turbinas eólicas individuais são emitidas pelas respectivas turbinas eólicas WTG e são alimentadas ao nó de interconexão comum A por meio das linhas de força 30.
Em seguida, os níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbi- nas eólicas individuais WTG1, WTG2, WTGn descritas acima serão descritos em detalhes.
Os níveis de correção de fator de potência acima são determinados com base nos componentes de reatância presentes entre as turbinas eólicas individuais WTG1, WTG2, ..., WTGn e o nó de interconexão A. Em um parque eólica contendo diversas turbinas eólicas, por exemplo, os comprimentos das linhas de força 30 que conectam as turbinas eólicas indi- viduais WTG1, WTG2, ..., WTGn e o nó de interconexão A divergem em grande medida. Sendo assim, as potências emitidas pelas turbinas eólicas são afetadas pelas reatâncias correspondendo às distâncias pelas respectivas linhas de força 30 antes de alcançar o nó de interconexão A.
Como resultado, por exemplo, se um valor de comando de fator de potência unifor- me for fornecido às turbinas eólicas individuais, podem ocorrer variações na potência reativa no nó de interconexão A e diminuição da precisão do fator de potência. Sob esse aspecto, 5 esta modalidade leva em conta as variações de potência, descritas acima, devido aos com- ponentes de reatância das linhas de força 30 para corrigir o valor de comando de fator de potência fornecido às turbinas eólicas individuais usando os níveis de correção de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas individuais, mais especificamente, os compo- nentes de reatância das linhas de força 30 que conectam as turbinas eólicas individuais e o 10 nó de interconexão-A.
Em pTTmeiro lugar, como mostra a Fig. 2, sejam as potências nos terminais de saída
das turbinas eólicas individuais WTG1, WTG2.....WTGi1 ..., WTGn = Pi + JQi, P2 + jQ2,
Pi + jQi, ..., Pn+jQn, respectivamente. Além disso, sejam as reatâncias das linhas de força
entre as turbinas eólicas individuais WTG1, WTG2.....WTGn e o nó de interconexão A = jxn,
jx2, jx2, ·■·, jxn, respectivamente, e as potências das turbinas eólicas individuais no nó de interconexão A são definidas como P^jQ1', P2’+jQ2’, ■··, Pi'+jQi\ ···, Pn,+jQn’, respectivamen- te.
A seguir, é realizado o cálculo de fluxo de potência para cada turbina eólica. Aqui, a i-nésima turbina eólica será descrita como um exemplo. Por conveniência, seja a tensão do 20 nó de interconexão Vgrid = 1 pu e o ângulo de fase 5grid = 0. Além disso, seja a direção de cada turbina eólica em relação ao nó de interconexão A de sinal positivo tanto para a potên- cia ativa P quanto para a potência reativa Q. O sinal do fator de potência também corres- ponde à mesma; por exemplo, o fator de potência pf>0seP>0eQ>0, eo fator de po- tência pf < 0 se P > 0 e Q < 0.
Sob tais condições, a potência ativa Pi e a potência reativa Q, no terminal de saída
da turbina eólica WTGi e a potência ativa Pi' e a potência reativa Qi' no nó de interconexão A são representadas, respectivamente, como se segue.
-{Equação 2]
Pi=-FiSenJj X.
PZ=-KsenSi
x,
Qi =+—V* - -VtCosSi
x,
cos J1 + —
Neste cálculo de fluxo de potência, as potências ativas possuem o mesmo valor, a saber, Pi = P1', pois somente os componentes de reatância das linhas de força 30 são leva- dos em conta. Conhecendo-se o valor de Pi e Qil Pi' e Qi' podem ser resolvidos pela equa- ção (2) acima.
Como Pi e Qi, valores apropriados (por exemplo, médias) são definidos, por exem- pio, obtendo-se a potência ativa Pi e a potência reativa Qi no terminal de saída da turbina eólica por um período de tempo anterior predeterminado (por exemplo, um mês, três meses ou um ano) e analisando os dados obtidos.
O fator de potência pfi no terminal de saída da turbina eólica é representado pela equação (3) abaixo, e o fator de potência pf,’ no nó de interconexão A é representado pela 10- equação (4) abaixo.
[Equação 3]
P
Pli = t , *3)
W+q:
p:
Pfit=~rT1Trr í4)
+a
Como resultado, o nível de correção de fator de potência Apfi para a i-nésima turbi- na eólica pode ser determinado pela equação (5) abaixo:
Apfi = pfgrid - pfi’ (5)
Na equação (5) acima, Pfgrid é o valor de comando de fator de potência para o nó de
interconexão A.
Os níveis de correção de fator de potência Apfi determinados para as turbinas eóli- cas individuais pelo método descrito acima são armazenados em uma memória do controla- dor central 10 em associação com as respectivas turbinas eólicas e são usados para corre- ção do valor de comando de fator de potência na operação das turbinas eólicas.
Os níveis de correção de fator de potência acima armazenados na memória podem ser atualizados, por exemplo, em intervalos de tempo predeterminados (por exemplo, a cada ano ou a cada três meses). Para atualização, as potências ativas Pi e as potências reativas Qi das turbinas eólicas podem ser estabelecidas em valores apropriados (por exemplo, co- 25 mo descrito acima, estabelecidas usando os resultados analíticos dos dados durante um período de tempo anterior predeterminado), e esses valores podem ser substituídos nas equações acima para atualizar os níveis de correção de fator de potência para as turbinas eólicas individuais.
A seguir, será descrito um método de controle de operação para o sistema de gera- ção de energia eólica com a configuração acima.
Primeiro, após a obtenção do valor de comando de fator de potência pfgrid para o nó de interconexão (Etapa SA1 na Fig. 3), o controlador central 10 lê os níveis de correção de g fator de potência Apfi correspondendo às turbinas eólicas individuais WTG1, WTG2, WTGn da memória e corrige o valor de comando de fator de potência pfgrid usando os níveis de correção de fator de potência Apfi (etapa SA2). Os valores de comando de fator de po- tência corrigidos pf, (= pfgrid + Apfj) são transmitidos para as respectivas turbinas eólicas WTG1, WTG2.....WTGn (Etapa SA3).
Os controladores de turbina eólica das turbinas eólicas individuais_y\/TG1, WTG2, WTGn estabelecem valores de comando de potência ativa e valores de comando de po- tência reativa de modo a satisfazer os respectivos valores de comando de fator de potência Apf1, Apf2, Apfj1 Apfn recebidos do controlador central 10 e fornecem valores de co- mando de potência ativa e os valores de comando de potência reativa estabelecidos aos sistemas de excitação de conversor de frequência variável. Os sistemas de excitação de conversor de frequência variável controlam os geradores baseado nos valores de comando de potência ativa fornecidos e os valores de comando de potência reativa fornecidos. Dessa forma, as potências ativas e as potências reativas que satisfazem aos valores de comando de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas individuais são emitidas pelas res- pectivas turbinas eólicas e são alimentadas ao nó de intecconexão comum A por meio das linhas de força 30.
O controlador central 10 detecta a potência reativa e a potência ativa no nó de in- terconexão A para calcular o fator de potência real pfgrid’ a partir dos valores detectados. A 20 diferença entre o fator de potência real calculado pfgrid’ e o valor de comando de fator de po- tência pfgnd é então calculada, e novos valores de comando de fator de potência são calcu- lados de modo a compensar essa diferença e são fornecidos como os próximos valores de comando de fator de potência para as respectivas turbinas eólicas (Etapa SA4).
Os novos valores de comando de fator de potência são determinados somando-se também a diferença entre o fator de potência real pfgrid’ e o valor de comando de fator de potência pfgrid e os níveis de correção de fator de potência Apfj com o valor de comando de fator de potência pfgríd. como na equação (6) abaixo.
pfj — pfgrid ■*" Apfj + (pfgrid — pfgrid )(6)
Após isso, é possível calcular os valores de comando de fator de potência corres- pondendo às turbinas eólicas individuais detectando-se o fator de potência real no nó de interconexão A em intervalores de tempo predeterminados e substituindo a diferença no fator de potência determinado a partir dos resultados da detecção, a saber, Apfgrid = pfgrid - pfgrid’, e os níveis de correção de fator de potência Apfi na equação (6) acima.
Dessa forma, o controle de realimentação pode ser realizado para estabilizar o fator de potência no nó de interconexão A.
Como descrito acima, uma vez que o sistema de geração de energia eólica 1 e o método de controle de operação para o mesmo de acordo com a presente modalidade de- terminam valores de comando de fator de potência apropriados para as turbinas eólicas in- dividuais mediante a correção do valor de comando de fator de potência para o nó de inter- conexão A usando os níveis de correção de fator de potência correspondendo às reatâncias presentes entre as turbinas eólicas individuais e o nó de interconexão A, o controle de fator 5 de potência levando em conta as reatâncias relacionadas às linhas de força 30 pode ser realizado nas turbinas eólicas individuais. Isso melhora a precisão do controle de fator de potência no nó de interconexão A.
Embora o caso em que todas as turbinas eólicas são turbinas eólicas de velocidade variável tenha sido descrito na primeira modalidade descrita acima, o caso em que algumas turbinas são turbinas eólicas de velocidade fixa será descrito na presente modalidade.
Um sistema de geração de energia eólica de acordo com a presente modalidade in- 15 clui pelo menos uma turbina eólica de velocidade fixa e pelo menos uma turbina eólica de velocidade variável. Como mostra a Fig. 4, por exemplo, a primeira à i-nésima turbina eólica são turbina eólicas de velocidade variável, ao passo que a i+1-ésima à n-ésima turbina eóli- ca são turbinas eólicas de velocidade fixa. Neste caso, primeiro, as potências ativas Pi' e as potências reativas Qi' no nó de interconexão A são determinadas pelo cálculo de fluxo de 20 potência baseado no mesmo procedimento que na primeira modalidade descrita acima.
Subsequentemente, as somas das potências ativas e das potências reativas das turbinas eólicas de velocidade fixa individualmente no nó de interconexão A são determina- das como mostram as equações (7) e (8) abaixo.
são usadas para calcular o fator de potência geral pfflx’ das turbinas eólicas de velocidade fixa.
[Equação 5]
terconexão Aeo fator de potência geral Pffix' das turbinas eólicas de velocidade fixa é calcu-
Segunda Modalidade
A seguir, uma segunda modalidade da presente invenção será descrita usando a
Fig. 4.
[Equação 4]
ti
V= Σ^’ ‘7>
fi
Qm-ILQ: te»
25
Subsequentemente, as somas acima das potências ativas e das potências reativas
A seguir, a diferença entre o valor de comando de fator de potência para o nó de in- lada.
Apf = pfgrid - Pffjx' (9)
Para absorver essa diferença nas turbinas eólicas de velocidade variável, Apf é es- tabelecido como um nível de correção de valor de comando, e um valor obtido pela adição 5 do nível de correção de valor de comando Apf ao valor de comando de fator de potência pfgrid acima é estabelecido como um novo valor de comando de fator de potência. Baseado no valor de comando de fator de potência, como na primeira modalidade descrita acima, os valores de comando de fator de potência para as turbinas eólicas individuais são determina- dos usando os níveis de correção de fator de potência Apf1, Apf2, ..., Apfi correspondendo às 10 turbinas eólicas de velocidade variável individuais WTG1, WTG2, ..., WTGi1 e os valores de comando de fator de potência corrigidos são transmitidos às respectivas turbinas eólicas.
Como descrito acima, caso haja turbinas eólicas de ambos os tipos (de velocidade fixa e velocidade variável), uma vez que o sistema de geração de energia eólica e o método de controle de operação para o mesmo de acordo com a presente modalidade determinam 15 valores de comando de fator de potência para as turbinas eólicas de velocidade variável levando em conta as variações nos fatores de potência das turbinas eólicas de velocidade fixa, as turbinas eólicas de velocidade variável podem absorver as variações no fator de po- tência devido às turbinas eólicas de velocidade fixa. Isso melhora a precisão do controle de fator de potência, mesmo se turbinas eólicas de velocidade fixa estiverem incluídas.
Nesta modalidade, o fator de potência geral das turbinas eólicas de velocidade fixa
é determinado e usado para corrigir o valor de comando de fator de potência para o nó de interconexão A1 e o valor de comando de fator de potência corrigido é adicionalmente corri- gido usando os níveis de correção de fator de potência Apfi estabelecidos para as turbinas eólicas de velocidade variável individuais; em vez disso, por exemplo, o valor de comando 25 de fator de potência corrigido usando o fator de potência geral das turbinas eólicas de velo- cidade fixa pode ser fornecido como um valor de comando de fator de potência para as tur- binas eólicas de velocidade variável individuais. Embora, neste caso, as variações no fator de potência devido aos reatores presentes entre as turbinas eólicas de velocidade variável individuais e o nó de interconexão A não serem compensadas, pode-se obter uma vantagem 30 considerável dado que as variações no fator de potência provocadas pelas turbinas eólicas de velocidade fixa podem ser compensadas.
Embora as modalidades da presente invenção tenham sido descritas acima em de- talhes com referências aos desenhos, as configurações específicas não se limitam às das modalidades; alterações de projeto etc. são abrangidos sem divergência do âmbito da pre- sente invenção.
Por exemplo, embora o controlador central 10 corrija o valor de comando de fator de potência nas modalidades descritas acima, o valor de comando de fator de potência po- de, em vez disso, ser corrigido, por exemplo, nas turbinas eólicas individuais. Neste caso, um valor de comando de fator de potência uniforme é transmitido do controlador central 10 para as turbinas eólicas individuais, e o valor de comando de fator de potência recebido do controlador central 10 é corrigido nas turbinas eólicas individuais usando os respectivos ní- veis de correção de fator de potência possuídos pelas turbinas eólicas individuais.
Além disso, embora os valores de comando de fator de potência corrigidos etc. se- jam transmitidos do controlador central 10 por comunicação nesta modalidade, pode-se em- pregar uma configuração em que, por exemplo, o operador insere manualmente e define os valores de comando de fator de potência para as respectivas turbinas eólicas.
Claims (7)
1. Método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica compreendendo uma multiplicidade de turbinas eólicas e um controlador central para forne- cer comandos de controle às turbinas eólicas individuais, a potência de energia das turbinas eólicas individuais sendo alimentada a uma rede elétrica via um nó de interconexão comum, CARACTERIZADO pelo fato de que os valores de comando de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas individuais são determinados mediante a correção de um valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão usan- do níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbinas eólicas individuais.
2. Método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os níveis de correçaõ de fator de potência são determinados com base nos componentes de reatância presentes entre as turbinas eólicas individuais e o nó de interconexão.
3. Método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica compreendendo uma multiplicidade de turbinas eólicas e um controlador central para forne- cer comandos de controle às turbinas eólicas individuais, a saída das turbinas eólicas indivi- duais sendo alimentada a uma rede elétrica via um nó de interconexão comum, CARACTERIZADO pelo fato de que se a multiplicidade de turbinas eólicas incluir tanto turbinas eólicas de velocidade variável quanto turbinas eólicas de velocidade fixa, o fator de potência geral das turbinas eólicas de velocidade fixa no nó de interconexão é calculado; a diferença entre o fator de potência calculado e um valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão é calculada; o valor de comando de fator de potência predeterminado é corrigido usando a dife- rença calculada; e os valores de comando de fator de potência para as turbinas eólicas de velocidade variável individuais são determinados baseado no valor de comando de fator de potência predeterminado corrigido.
4. Método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que os valores de coman- do de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas de velocidade variável individu- ais são determinados mediante a correção do valor de comando de fator de potência prede- terminado corrigido usando os níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbinas eólicas de velocidade variável individuais.
5. Método de controle de operação para um sistema de geração de energia eólica, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os níveis de correção de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas de velocidade variável individuais são determinados com base nos componentes de reatância presentes entre as turbinas eó- licas de velocidade variável individuais e o nó de interconexão.
6. Sistema de geração de energia eólica compreendendo uma multiplicidade de tur- binas eólicas e um controlador central para fornecer comandos de controle às turbinas eóli- cas individuais, a potência de saída das turbinas eólicas individuais sendo alimentada a uma rede elétrica via um nó de interconexão comum, CARACTERIZADO pelo fato de que os valores de comando de fator de potência correspondendo às turbinas eólicas individuais são determinados mediante a correção de um valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão usan- do níveis de correção de fator de potência estabelecidos para as turbinas eólicas individuais.
7. Sistema de geração de energia eólica compreendendo uma multiplicidade de TGr- binas eólicas e um controlador central para fornecer comandos de controle às turbinas eóli- cas individuais, a saída das turbinas eólicas individuais sendo alimentada a uma rede elétri- ca via um nó de interconexão comum, CARACTERIZADO pelo fato de que, se a multiplicidade de turbinas eólicas incluir tanto turbinas eólicas de velocidade variável quanto turbinas eólicas de velocidade fixa, o controlador central: calcula o fator de potência geral das turbinas eólicas de velocidade fixa no nó de in- terconexão; calcula a diferença entre o fator de potência calculado e um valor de comando de fator de potência predeterminado para o nó de interconexão; corrige o valor de comando de fator de potência predeterminado usando a diferença calculada; e determina os valores de comando de fator de potência para as turbinas eólicas de velocidade variável individuais baseado no valor de comando de fator de potência predeter- minado corrigido.
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