專利名稱：基于反映單獨(dú)風(fēng)輪機(jī)之間的功率負(fù)荷分布的矩陣的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)功率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制被組合到風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的風(fēng)輪機(jī)的操作的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)是一組風(fēng)輪機(jī)，其位于同一區(qū)域中并用于產(chǎn)生電功率。通常，風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的 單獨(dú)風(fēng)輪機(jī)被與中壓(medium-voltage)功率收集系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)互連。在變電站處，借助 于變壓器來在電壓方面增大中壓電流以便向高壓傳輸系統(tǒng)饋送得到的高壓功率。大型風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)可以包括幾十個(gè)直到幾百個(gè)單獨(dú)的風(fēng)輪機(jī)并覆蓋幾百平方公里的 擴(kuò)展面積。通常，每個(gè)單獨(dú)的風(fēng)輪機(jī)裝配有單獨(dú)的控制單元，其例如基于指示風(fēng)輪機(jī)的實(shí)際 發(fā)電的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)來控制和調(diào)節(jié)風(fēng)輪機(jī)的操作。此外，存在超級(jí)(superordinate)風(fēng) 力農(nóng)場(chǎng)控制單元，其監(jiān)視整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)和單獨(dú)風(fēng)輪機(jī)的操作。經(jīng)由到單獨(dú)控制單元的數(shù)據(jù) 線路，所述超級(jí)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)控制單元可以收集關(guān)于單獨(dú)風(fēng)輪機(jī)的信息并向各單獨(dú)控制單元傳 送適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。例如，已知的是通過風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)控制單元的中央停止命令來停止風(fēng)力農(nóng) 場(chǎng)的所有風(fēng)輪機(jī)并將風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)完全從電網(wǎng)切斷。具體而言，該超級(jí)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)控制單元管理整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)功率輸出的修正，使得可 以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的適當(dāng)總體功率產(chǎn)生。這由用于總體功率產(chǎn)生的超級(jí)功率設(shè)定點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。 為了實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)目傮w風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)功率輸出，基于超級(jí)功率設(shè)定點(diǎn)，必須針對(duì)每個(gè)風(fēng)輪機(jī)來確 定適當(dāng)?shù)膯为?dú)功率設(shè)定點(diǎn)。通常借助于單獨(dú)的算法來執(zhí)行此確定。從還可以被稱為風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)功率參考值的(a)超級(jí)功率設(shè)定點(diǎn)值到還可以被稱為風(fēng) 輪機(jī)參考值的(b)單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)的轉(zhuǎn)換提供(yield)與風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)中的風(fēng)輪機(jī)的數(shù)目相對(duì) 應(yīng)的大跨度的可能性和給定自由度。用于此轉(zhuǎn)換的函數(shù)可以考慮多個(gè)事項(xiàng)，但是目標(biāo)通常 是作為一個(gè)發(fā)電廠來控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)，而不是單獨(dú)地控制所有單獨(dú)的風(fēng)輪機(jī)。為了適應(yīng)這種集中控制，必須具有關(guān)于設(shè)定點(diǎn)分布將整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)互連的工具。 這意味著用于第一風(fēng)輪機(jī)的分配設(shè)定點(diǎn)將是風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)中的第二風(fēng)輪機(jī)的分配設(shè)定點(diǎn)的直 接函數(shù)(direction function).用于實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種選擇將在于連續(xù)或迭代設(shè)定點(diǎn)計(jì) 算。從而，將在“從上到下”運(yùn)行程序中管理風(fēng)輪機(jī)設(shè)定。然而，這樣做將使各算法進(jìn)一步 特別是在數(shù)據(jù)管理方面變得復(fù)雜，并且將導(dǎo)致較慢的程序。基于上述考慮，可能需要提供一種用于有效地管理不同的單獨(dú)風(fēng)輪機(jī)設(shè)定點(diǎn)之間 的相關(guān)性的程序。

發(fā)明內(nèi)容
由根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來滿足此需要。由從屬權(quán)利要求來描述本發(fā)明的有利 實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作 的方法。所提供的方法包括(a)定義設(shè)定點(diǎn)向量，其中，設(shè)定點(diǎn)向量的每個(gè)分量表示所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)中的一個(gè)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)，(b)確定相關(guān)矩陣，其反映所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的不同風(fēng) 輪機(jī)之間的期望的發(fā)電分布，(c)通過將相關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn)向量相乘來計(jì)算功率參考向量， 使得該功率參考向量包括用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)，以及(d)基于所計(jì)算的功率 參考向量來控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作。所述控制方法是基于可以借助于基于矩陣的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力 農(nóng)場(chǎng)的高效且特別是快速操作控制的思想，其中將(i)表示用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的單獨(dú)功率設(shè) 定點(diǎn)的設(shè)定點(diǎn)向量與(ii)反映不同的風(fēng)輪機(jī)的假定(supposed)發(fā)電量之間的單獨(dú)相關(guān)性 的矩陣相乘。能夠在不執(zhí)行迭代的情況下計(jì)算的得到的功率參考向量表示用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī) 的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)。一般而言，為了控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作，可以以高效的方式來考慮不同風(fēng)輪機(jī)的適 當(dāng)發(fā)電量之間的單獨(dú)相關(guān)性。所述方法表示功率設(shè)定點(diǎn)調(diào)度(dispatch)算法，其為基于矩 陣的函數(shù)。可以借助于用于整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的中央函數(shù)中央地執(zhí)行功率參考向量的基于矩陣 的計(jì)算?？梢栽谡麄€(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的中央或超級(jí)控制系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)此中央函數(shù)。所請(qǐng)求的發(fā)電分布可以是均勻的。這意味著假定每個(gè)風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生相同量的功 率。特別是如果所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)是相同的類型和/或例如相對(duì)于到目前為止在各風(fēng)輪機(jī) 的相關(guān)結(jié)構(gòu)組件(例如，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片)上積累的疲勞負(fù)荷而言具有相同的操作年齡，則可能 發(fā)生這種情況。在這種情況下，相關(guān)矩陣可以是恒等矩陣(identity matrix)(相應(yīng)地 (respectively)單位矩陣)。所請(qǐng)求的發(fā)電分布也可以是不均勻的。在本文中，還可以將不均勻發(fā)電分布稱為 風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)內(nèi)的不均勻負(fù)荷分布或不均勻調(diào)度。發(fā)電的不均勻分布意味著出于任何任意的原因，請(qǐng)求一個(gè)特定的風(fēng)輪機(jī)相對(duì)于所 述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)中的至少一個(gè)其它特定風(fēng)輪機(jī)而言產(chǎn)生更多或更少的功率。從而，可以通過 相關(guān)因數(shù)來描述“更多功率”的量或“更少功率”的量，該相關(guān)因數(shù)可以被包括在相關(guān)矩陣 中作為一個(gè)或多個(gè)矩陣元素。如果風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)包括不同類型的風(fēng)輪機(jī)，則發(fā)電的不均勻分布可能是特別有利的。 此外，如果到目前為止在不同風(fēng)輪機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)組件(例如，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片)上已經(jīng)積累了不同 的疲勞負(fù)荷，則不均勻的發(fā)電分布可能是有利的。例如，為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)風(fēng)輪機(jī)組件的優(yōu)選維 護(hù)間隔和/或計(jì)劃的(scheduled)更換，到目前為止已遭受已經(jīng)作用到至少結(jié)構(gòu)風(fēng)輪機(jī)組 件上的較高機(jī)械負(fù)荷的一個(gè)風(fēng)輪機(jī)與僅遭受微小的疲勞負(fù)荷積累的另一風(fēng)輪機(jī)相比應(yīng)以 更平緩的方式(即，以減少的發(fā)電)進(jìn)行操作。該相關(guān)矩陣可以是二次矩陣。這意味著行的數(shù)目可以與列的數(shù)目相同。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，基于各風(fēng)輪機(jī)的單獨(dú)額定功率輸出和整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的請(qǐng)求 總功率輸出來確定每個(gè)單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)。根據(jù)各單獨(dú)額定功率輸出和整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)或風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的至少一個(gè) 選擇的所請(qǐng)求的總功率輸出二者的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)的所述相關(guān)性可以提供可以考慮所請(qǐng) 求的總發(fā)電的變化的優(yōu)點(diǎn)。在本文中，術(shù)語“單獨(dú)額定功率輸出”可以特別地表示相對(duì)于發(fā)電而言以最有效的 方式操作的特定風(fēng)輪機(jī)的發(fā)電量。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所有單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)的和對(duì)應(yīng)于整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的所請(qǐng) 求的總功率輸出。這可以提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，即基于單獨(dú)額定功率輸出和基于所請(qǐng)求的總功 率輸出，可以容易地確定單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)。如果例如所請(qǐng)求的總發(fā)電是風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)在以最有效的方式操作時(shí)將產(chǎn)生的總功率 量的某一百分比，則與各單獨(dú)額定功率輸出相比，用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)可以 被減少相同的百分比。這可以意味著將以相同的相對(duì)方式來縮減每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的發(fā)電，因?yàn)?必須縮減整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的總發(fā)電例如以便滿足對(duì)由整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)所產(chǎn)生的電力進(jìn)行饋送 的電網(wǎng)給定的要求。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，計(jì)算功率參考向量還包括將修正向量與將相關(guān)矩陣與 設(shè)定點(diǎn)向量相乘的結(jié)果相加。從而，所述修正向量包括用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的功率修正值，由 此，每個(gè)功率修正值指示風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的總功率輸出的請(qǐng)求時(shí)間變化率。所述修正向量的利用可以提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，即特別地，在不引起風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)或風(fēng)力 農(nóng)場(chǎng)的至少一個(gè)風(fēng)輪機(jī)的不穩(wěn)定的情況下，可以考慮例如如果請(qǐng)求所謂的功率輸出分級(jí) (st印ping)則發(fā)生的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的請(qǐng)求的總功率輸出的快速瞬時(shí)變化。在這方面，可以說對(duì)于風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)而言且特別是對(duì)于具有大量風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)而 言，很有興趣的問題是用于整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的實(shí)際發(fā)電的(超級(jí))設(shè)定點(diǎn)或參考值的分級(jí)(階 梯式變化)。當(dāng)將此類(超級(jí))參考值分級(jí)時(shí)，適合于盡快地實(shí)現(xiàn)用于各風(fēng)輪機(jī)的每個(gè)協(xié)調(diào)功 率設(shè)定點(diǎn)的相應(yīng)變化。根據(jù)這里所述的實(shí)施例，可以通過由每個(gè)單獨(dú)風(fēng)輪機(jī)提供的輸出功 率的修正來實(shí)現(xiàn)此類行為?？梢哉f還可以借助于用于整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的上述中央函數(shù)中央地 執(zhí)行功率參考向量的所述修正。可以指出的是在數(shù)學(xué)上減法是具有負(fù)代數(shù)符號(hào)的值的加法。因此，在本文中，加法 還可以包括具有負(fù)代數(shù)符號(hào)的值的加法。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，每個(gè)功率修正值與風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的所請(qǐng)求的總功率輸出的 時(shí)間導(dǎo)數(shù)成比例。這可以意味著所請(qǐng)求的總功率輸出的時(shí)間變化越快，修正向量越大，相應(yīng) 地功率修正值越大。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，每個(gè)功率修正值與風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的所請(qǐng)求的總功率輸出的 負(fù)時(shí)間導(dǎo)數(shù)成比例。這意味著功率修正值將具有負(fù)代數(shù)符號(hào)。結(jié)果，當(dāng)將修正向量與將相 關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn)向量相乘的結(jié)果相加時(shí)，在所請(qǐng)求的總輸出功率增加的情況下，得到的協(xié) 調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)(相應(yīng)地得到的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)值)將被減小。從而，該減小與風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的所 請(qǐng)求的總功率輸出的時(shí)間導(dǎo)數(shù)成比例。因此，如果存在所請(qǐng)求的總輸出功率的減小，則得到 的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)將被增加。因此，增加的量與所請(qǐng)求的總功率輸出的時(shí)間導(dǎo)數(shù)成比例。與負(fù)時(shí)間導(dǎo)數(shù)的所述成比例可以提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，即所請(qǐng)求的總功率輸出的突然 變化將被以預(yù)測(cè)性方式轉(zhuǎn)送到每個(gè)風(fēng)輪機(jī)。結(jié)果，可以顯著地增加整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)操作控制 的速度。這可以特別地提供超級(jí)控制系統(tǒng)的更高性能，使得例如將發(fā)生較少的過沖。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，相關(guān)矩陣的至少一個(gè)元素取決于至少一個(gè)風(fēng)輪機(jī)的操 作類型。該操作類型可以是例如低噪聲操作、功率最優(yōu)化、至少一個(gè)結(jié)構(gòu)組件的機(jī)械負(fù)荷最 優(yōu)化和/或至少一個(gè)風(fēng)輪機(jī)的任何其它現(xiàn)場(chǎng)專用操作。在這方面，可以說操作模式的所述 列表不是排他性的。操作類型可以更確切地(rather)表示任何操作模式，其應(yīng)用可以導(dǎo)致 貫穿風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的發(fā)電分布的改變。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作 的超級(jí)控制系統(tǒng)。所提供的超級(jí)控制系統(tǒng)包括(a)定義單元，用于定義設(shè)定點(diǎn)向量，其中， 設(shè)定點(diǎn)向量的每個(gè)分量表示所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)中的一個(gè)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)，(b)確定單元，其 用于確定相關(guān)矩陣，其反應(yīng)所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的不同風(fēng)輪機(jī)之間的期望發(fā)電分布，(c)計(jì)算單 元，其用于通過將相關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn)向量相乘來計(jì)算功率參考向量，使得該功率參考向量 包括用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)，以及(d)控制單元，其基于所計(jì)算的功率參考向量 來控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作。并且，所述超級(jí)控制系統(tǒng)是基于能夠借助于基于矩陣的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的快 速且高效的操作控制這一思想，其中涉及(a)表示用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)的向 量和(b)反映不同風(fēng)輪機(jī)之間的單獨(dú)相關(guān)性的矩陣。得到的功率參考向量包括用于每個(gè)風(fēng) 輪機(jī)的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于產(chǎn)生電功率的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)。所提供的風(fēng)力 農(nóng)場(chǎng)包括(a)多個(gè)風(fēng)輪機(jī)，每個(gè)包括用于控制各風(fēng)輪機(jī)的操作的單獨(dú)控制單元，以及(b)如 上所述的超級(jí)控制系統(tǒng)。從而，該超級(jí)控制系統(tǒng)被連接到每個(gè)單獨(dú)控制單元。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上面存儲(chǔ)了用于控制 包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作的計(jì)算機(jī)程序。所述計(jì)算機(jī)程序在被數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行 時(shí)，適合于控制和/或執(zhí)行如上所述的方法。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以被計(jì)算機(jī)或處理器讀取。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是例 如但不限于電、磁、光、紅外線或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備或傳輸介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括 以下介質(zhì)中的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可分發(fā)介質(zhì)、程序存儲(chǔ)介質(zhì)、記錄介質(zhì)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器、 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、可擦可編程序只讀存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)可讀軟件分發(fā)包、計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)、計(jì) 算機(jī)可讀電信信號(hào)、計(jì)算機(jī)可讀印刷品、以及計(jì)算機(jī)可讀壓縮軟件包。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作 的程序元件。所述程序元件在被數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)適合于控制和/或執(zhí)行如上所述的方 法。該程序元件可以被實(shí)現(xiàn)為諸如例如JAVA、C++的任何適當(dāng)編程語言的計(jì)算機(jī)可讀 指令代碼，并且可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上(可移動(dòng)盤、易失性或非易失性存儲(chǔ)器、嵌 入式存儲(chǔ)器/處理器等)。指令代碼可操作用于對(duì)計(jì)算機(jī)或任何其它可編程設(shè)備進(jìn)行編程 以執(zhí)行預(yù)定功能。所述程序元件可從諸如萬維網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)獲得，從那里可以將其下載?？梢越柚谟?jì)算機(jī)程序(相應(yīng)地軟件)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。然而，還可以借助于一個(gè)或 多個(gè)特定電子電路(相應(yīng)地硬件)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外，還可以以混合的形式(即以軟件模塊 和硬件模塊的組合)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。必須注意的是已參考不同的主題描述了本發(fā)明的實(shí)施例。特別地，已參考方法類 型權(quán)利要求描述了某些實(shí)施例，而參考裝置類型權(quán)利要求描述了其它實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將從以上和以下說明推測(cè)，除非另外通知，除了屬于一種類型的主題的特征的 任何組合之外，認(rèn)為也將用本文來公開與不同主題有關(guān)的特征之間、特別是方法類型權(quán)利 要求的特征和裝置類型權(quán)利要求的特征之間的任何組合。本發(fā)明的上文定義的方面和其它方面從下文將描述的實(shí)施例的示例是顯而易見 的，并將參考實(shí)施例的示例來進(jìn)行解釋。在下文中將參考實(shí)施例的示例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于所述實(shí)施例的示例。


附圖1舉例說明用于控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的操作的基于矩陣的調(diào)度算法。
具體實(shí)施例方式依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的功率設(shè)定點(diǎn)調(diào)度算法是基于基于矩陣的函數(shù)的乘積。 根據(jù)這里所述的實(shí)施例，基于矩陣的函數(shù)是(a)描述不同風(fēng)輪機(jī)之間的發(fā)電量的期望分布 的相關(guān)矩陣與(b)設(shè)定點(diǎn)向量的乘積，由此，設(shè)定點(diǎn)向量的每個(gè)分量表示所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)中 的一個(gè)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)。單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)不考慮不同風(fēng)輪機(jī)之間的可能相關(guān)性。此外，所述基于矩陣的函數(shù)包括修正向量，該修正向量被從將相關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn) 向量相乘的結(jié)果中減去。該修正向量包括用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的功率修正值，由此，每個(gè)功率修 正值指示風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的總功率輸出的請(qǐng)求時(shí)間變化率。在其中風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)包括五個(gè)渦輪機(jī)的示例中，如以下等式(1)中所給出的那樣構(gòu)造 基于矩陣的函數(shù)?？梢哉f基于矩陣的函數(shù)可以適合于可以被任意風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)包括的任何數(shù)目的風(fēng)輪 機(jī)。當(dāng)然，必須相應(yīng)地修改各向量和各相關(guān)矩陣的維數(shù)。設(shè)定點(diǎn)向量包含用于風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的每個(gè)風(fēng)輪機(jī)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)。在不考慮不同風(fēng) 輪機(jī)之間的潛在發(fā)電相關(guān)性的情況下計(jì)算單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)。根據(jù)用等式(1)描述的實(shí)施例，相對(duì)于所有風(fēng)輪機(jī)的實(shí)際發(fā)電同樣地對(duì)其進(jìn)行控 制。這可以從相關(guān)矩陣中看到，該相關(guān)矩陣是恒等矩陣(相應(yīng)地單位矩陣)。功率參考向量(power ref. vector)包含針對(duì)每個(gè)風(fēng)輪機(jī)所計(jì)算的協(xié)調(diào)設(shè)定點(diǎn)。所有單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)如用于控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作的超級(jí)控制器所請(qǐng)求的總共給 出期望的實(shí)際風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)功率產(chǎn)生。這用以下等式(2)來表達(dá)
此外，根據(jù)這里所述的實(shí)施例，用以下等式(3 )來給出修正向量
權(quán)利要求
1.一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的操作的方法，該方法 包括 定義設(shè)定點(diǎn)向量，其中，設(shè)定點(diǎn)向量的每個(gè)分量表示所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)中的 一個(gè)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)， 確定相關(guān)矩陣，其反映所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的不同風(fēng)輪機(jī)(101-105)之間的期 望發(fā)電分布， 通過將相關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn)向量相乘來計(jì)算功率參考向量，使得功率參考向量包括用 于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)，以及 基于所計(jì)算的功率參考向量來控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的操作。
2.如前述權(quán)利要求所述的方法，其中，基于各風(fēng)輪機(jī)(101-105)的單獨(dú)額定功率輸出 和整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的請(qǐng)求總功率輸出來確定每個(gè)單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)。
3.如前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所有單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)的和對(duì)應(yīng)于整個(gè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng) (100)的請(qǐng)求總功率輸出。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中計(jì)算功率參考向量還包括將修正向量與將相關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn)向量相乘的結(jié)果相加，其 中，所述修正向量包括用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的功率修正值，由此，每個(gè)功率修正值指 示風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的總功率輸出的請(qǐng)求時(shí)間變化率。
5.如前述權(quán)利要求所述的方法，其中，每個(gè)功率修正值與風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的請(qǐng)求總功 率輸出的時(shí)間導(dǎo)數(shù)成比例。
6.如前述權(quán)利要求所述的方法，其中，每個(gè)功率修正值與風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的請(qǐng)求總功 率輸出的負(fù)時(shí)間導(dǎo)數(shù)成比例。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中相關(guān)矩陣的至少一個(gè)元素取決于至少一個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的操作類型。
8.一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)的操作的超級(jí)控制系統(tǒng)，所述超級(jí)控制 系統(tǒng)包括 用于定義設(shè)定點(diǎn)向量的定義單元(120)，其中，所述設(shè)定點(diǎn)向量的每個(gè)分量表示所述 多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)中的一個(gè)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)， 確定單元(150)，其用于確定相關(guān)矩陣，該相關(guān)矩陣反映所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105) 的不同風(fēng)輪機(jī)(101-105)之間的期望發(fā)電分布， 計(jì)算單元(140)，其用于通過將相關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn)向量相乘來計(jì)算功率參考向量，使 得所述功率參考向量包括用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)，以及 控制單元，其用于基于所計(jì)算的功率參考向量來控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的操作。
9.一種用于產(chǎn)生電功率的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)，所述風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)包括 多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)，每個(gè)包括用于控制各風(fēng)輪機(jī)(101-105)的操作的單獨(dú)控制單 元，以及 如前述權(quán)利要求所述的超級(jí)控制系統(tǒng)，其中，所述超級(jí)控制系統(tǒng)被連接到每個(gè)單獨(dú)控 制單元。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上面存儲(chǔ)有用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的風(fēng) 力農(nóng)場(chǎng)(100)的操作的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序在被數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)適合于控制和/或執(zhí)行如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法。
11. 一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的操作的程序元件， 該程序元件在被數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)適合于控制和/或執(zhí)行如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所 述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于反映單獨(dú)風(fēng)輪機(jī)之間的功率負(fù)荷分布的矩陣的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)功率控制。描述了一種用于控制包括多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的操作的方法。所述方法包括(a)定義設(shè)定點(diǎn)向量，其中，設(shè)定點(diǎn)向量的每個(gè)分量表示所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)中的一個(gè)的單獨(dú)功率設(shè)定點(diǎn)，(b)確定相關(guān)矩陣，其反應(yīng)所述多個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的不同風(fēng)輪機(jī)(101-105)之間的期望發(fā)電分布，(c)通過將相關(guān)矩陣與設(shè)定點(diǎn)向量相乘來計(jì)算功率參考向量，使得該功率參考向量包括用于每個(gè)風(fēng)輪機(jī)(101-105)的協(xié)調(diào)功率設(shè)定點(diǎn)，以及(d)基于所計(jì)算的功率參考向量來控制風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)(100)的操作。還描述了超級(jí)控制系統(tǒng)、風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和程序元件，其適合于執(zhí)行和/或控制上述風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)操作控制方法。
文檔編號(hào)F03D7/02GK102128134SQ201110022810
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者P·埃格達(dá), R·克里斯納 申請(qǐng)人:西門子公司