公用電網、控制器、以及控制公用電網中發電的方法
【專利說明】公用電網、控制器、以及控制公用電網中發電的方法
[0001]本申請是申請號為200810074212.9、申請日為2008年2月13日、發明名稱為“公用電網、控制器、以及控制公用電網中發電的方法”的專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及公用電網、控制器、以及用于控制公用電網中發電的方法。
【背景技術】
[0003]風能常用于在發電廠中產生電能，這種發電廠常稱為風電場(wind farm)，例如使用巨大風力渦輪機的旋轉驅動發電機。然而，由于風速和空氣密度隨著時間變化，來自風電場發電機的功率輸出也隨著時間改變，有時甚至在風速下降到最小閾值以下時降低為零。來自這種風電場的功率輸出的變化可能不僅引起來自場地的功率通量數量的變化，還引起電力系統中頻率的變化，所述電能通過該電力系統輸送到其消費者。在地理區域上分布的電力系統、發電廠、以及相關基礎設施的組有時稱為電網。來自風電場的功率輸出的下降可能造成風電場所在電網的局部區域中輸送功率、以及到電網其它區域的輸送功率的不足。典型地，調整電網中一個或多個其它發電廠的功率輸出以補償來自風電場的功率輸出的變化。因此，風電場相對于局部電力需求(有時稱為負載需求)、相對于電網其它區域的負載需求、以及/或者相對于電網的整體負載需求的規模可能改變風電場的可變功率輸出對電網中其它發電廠的影響。例如，當來自風電場的功率輸出由于低風速而下降為零時，電網中另一個發電廠可以滿足風電場本地的電網區域的總負載需求。所述的其它發電廠典型地為從煤、蒸汽、可燃流體、水力、和/或太陽能產生電能的發電廠，并且還包括但不限于燃氣輪機發電站、核電站、或者甚至是其它的風電場。
[0004]典型地，一個電網包括分布在地理區域上的多個發電系統。該電網也包括消耗電能的系統(有時如這里所稱的“電力系統”)以及電網的基礎設施，例如但不限于用于相互連接、控制、維護的基礎結構，以及/或者發電系統、電力系統、和/或電網基礎結構的改進。例如，該電網可以包括電力傳輸線，用于電網中的發電系統、電力系統、電網中任何基礎結構、和/或其任意組合的相互連接。典型地，該電網包括可操作地連接到發電系統的中央控制系統，用于控制每個發電系統的功率輸出，例如使用處理邏輯。典型地，中央控制系統由網絡操作員操作。由中央控制系統控制的發電系統的功率輸出可以包括但不限于電能的數量、所產生電能的頻率、以及/或者電能數量和/或頻率的變化率。
[0005]發電系統可以例如每個服務電網內的一定地理區域，通過將電能輸送到該區域來實現。所述發電系統的每個都可以包括任意類型的功率源。例如，所述發電系統可以包括至少部分地由煤、蒸汽、水力、可燃性流體、和/或太陽能產生電能的功率源，其中可燃性流體例如汽油、天然氣、柴油燃料等。此外，所述發電系統可以包括核電廠、燃氣輪機發電站、和/或風電場。
【發明內容】
[0006]考慮到上述因素，提供了一種公用電網，該公用電網包括中央控制裝置；用于產生電能的間歇性可再生能源；至少一種另外的發電系統；以及用于控制所述間歇性可再生能源和所述至少一個另外的發電系統的總功率輸出的至少一個局部控制器，其中所述中央控制裝置連接到所述至少一個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]根據從屬權利要求、說明書以及附圖，本發明的其它方面、優點和特征是顯而易見的。
[0008]依照第一個方面，電力網結構包括中央網絡控制器、用于產生電能的非可調度能源；至少一個其它發電系統；以及用于控制所述非可調度能源和所述至少一個其它發電系統的總功率輸出的至少一個管理控制器，其中所述中央網絡控制器耦合到所述至少一個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預測變量的至少一個預測裝置，其中所述控制器適用于至少部分地基于所述至少一個預測變量控制所述功率輸出，所述至少一個預測變量選自下面量構成的組:天氣預報、風暴警報、風速、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、調度時間表。
[0010]依照另一個方面，提供了一種控制公用電網中發電的方法。該方法包括以下步驟:從中央電網控制中心傳送所希望的總功率輸出到局部控制器；使用至少一個間歇性可再生能源產生電能；使用至少一個其它功率源產生電能；以及控制所述至少一個間歇性可再生能源和所述至少一個其它功率源的功率輸出，從而所述至少一個間歇性可再生能源和所述至少一個其它功率源的總功率輸出基本等于所希望的總功率輸出。
【附圖說明】
[0011]對本領域技術人員來說，本發明的完整和充分公開包括其最佳方式將在說明書的余下部分中參考附圖進行更加具體地闡述，在附圖中:
[0012]圖1顯示了依照本發明一個實施例的公用電網的示意圖示。
[0013]圖2顯示了依照本發明另外實施例的公用電網的示意圖示。
[0014]圖3顯示了依照本發明另一個實施例的公用電網的示意圖示。
[0015]圖4顯示了依照本發明一個另外實施例的公用電網的示意圖示。
[0016]圖5顯示了依照本發明再一個另外實施例的公用電網的示意圖示。
[0017]圖6顯示了依照本發明再一個另外實施例的公用電網的示意圖示。
[0018]圖7顯示了依照本發明一個實施例的局部控制器的示意圖示。
[0019]圖8顯示了依照本發明一個實施例的流程圖。
[0020]圖9顯示了當使用依照本發明實施例的方法控制總輸出功率時，在第一種情況下功率輸出隨時間的變化。
[0021]圖10顯示了當使用依照本發明實施例的方法控制總輸出功率時，在第二種情況下功率輸出隨時間的變化。
【具體實施方式】
[0022]下面將參考本發明的不同實施例，其中的一個或更多例子顯示在附圖中。所提供的每個例子僅作為對本發明的解釋，而不是作為對本發明的限制。例如，作為一個實施例的一部分所說明或描述的特征可以用在或者結合到其它實施例中以產生另外的實施例。本發明意圖包括所有的這些修改和變化。
[0023]圖1顯示了依照本發明一個實施例的公用電網的示意圖。其中，公用電網100包括中央電網控制裝置110，其監測和控制電網中的電力產生和電力消耗、電網頻率等。在圖1中，僅詳細顯示了電網的一部分，而網絡結構的大部分通過參考標記150示意性地表示。本領域技術人員應當理解，電網的這一部分可以包括多個輸電線、電力產生系統、電力消耗裝置等。然而，公用電網這一部分的詳細結構對于本發明根本原理的理解不是必要的，因此予以省略。
[0024]公用電網100進一步包括間歇性可再生功率源200。在圖1的實施例中，間歇性可再生功率源200作為多個風力渦輪機210被示出，又稱為風場或風電場。然而，本領域技術人員應當理解，間歇性可再生功率源200也可以包括連接到電網100的單個風力渦輪機210和/或太陽能發電廠。在后面，間歇性可再生功率源將通過風力系統來進行舉例說明，而不是對本發明的范圍進行限定。本領域技術人員應當理解，在不脫離本發明范圍的情況下，任何展示出間歇性電力產生行為、即波動行為的其它能源可以用作間歇性能源，所述的波動行為是不可調度的或者僅在較小的程度上可調度。進一步，對于風力系統200，公用電網100包括另外的發電系統300。至少一個另外的發電系統300可以是燃煤火力發電廠、蒸汽發電廠、可燃流體發電廠、水力發電廠