ES2704626T3

ES2704626T3 - Selective statism response control for a wind turbine generation plant

Info

Publication number: ES2704626T3
Application number: ES12728028T
Authority: ES
Inventors: Mohamed Haj-Maharsi; Jason Hoffman
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2019-03-19
Anticipated expiration: 2032-06-12

Abstract

Un sistema de generación de energía (10) que comprende: un generador (12) para la generación de potencia a partir de un recurso de energía renovable; un punto de conexión (20) que conecta el generador a una red eléctrica (18), teniendo el punto de conexión un transformador (16) con un lado de baja tensión (14) y un lado de alta tensión, estando acoplado el generador al lado de baja tensión; un sistema de almacenamiento de energía (22) acoplado al lado de baja tensión del punto de conexión, en el que el sistema de almacenamiento de energía es operativo para proporcionar potencia a la red eléctrica además de la proporcionada por el generador, y para almacenar potencia generada por el generador, de modo que regule la salida de potencia desde el generador a la red; un controlador de la planta de generación (36) que recibe: i) una entrada de potencia que indica una o más características de potencia de la red, del generador (12), del sistema de almacenamiento de energía (20), y/o del punto de conexión (20), y ii) una solicitud del operador de la red eléctrica para proporcionar generación de potencia con una solicitud de respuesta de estatismo seleccionable especificado, esa solicitud incluyendo al menos un ajuste de estatismo y un tiempo de respuesta de estatismo para prevalecer sobre un ajuste de estatismo por defecto del sistema de generación de energía (10) durante la duración de un tiempo especificado, en el que basándose en la entrada de potencia y en la solicitud de respuesta de estatismo seleccionable especificado, el control de la planta de generación controla el generador y/o el sistema de almacenamiento de energía.A power generation system (10) comprising: a generator (12) for generating power from a renewable energy resource; a connection point (20) that connects the generator to an electrical network (18), the connection point having a transformer (16) with a low voltage side (14) and a high voltage side, the generator being coupled to the low voltage side; an energy storage system (22) coupled to the low voltage side of the connection point, in which the energy storage system is operative to provide power to the electrical grid in addition to that provided by the generator, and to store power generated by the generator, so that it regulates the power output from the generator to the grid; a controller of the generation plant (36) that receives: i) a power input that indicates one or more power characteristics of the grid, the generator (12), the energy storage system (20), and / or from the connection point (20), and ii) a request from the utility operator to provide power generation with a specified selectable static response request, that request including at least one static setting and a static response time to override a default stasis setting of the power generation system (10) for the duration of a specified time, in which based on the power input and the specified selectable stasis response request, the control of the Generation plant controls the generator and / or the energy storage system.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Control de respuesta de estatismo selectivo para una planta de generación de turbina eólicaSelective statism response control for a wind turbine generation plant

La invención se refiere a un sistema de control para una planta de generación de turbinas eólicas, y en particular a un sistema de control que proporcione un control de la respuesta de estatismo selectivo para el ajuste de la cantidad y velocidad de la respuesta en frecuencia primaria y secundaria de un sistema de generación de energía.The invention relates to a control system for a wind turbine generating plant, and in particular to a control system that provides a control of the selective static response for adjusting the amount and speed of the primary frequency response and secondary of a power generation system.

El estatismo es una característica potencia-frecuencia de un generador, y se define tradicionalmente como la magnitud del cambio en velocidad o frecuencia en la red que es necesaria para provocar que el mecanismo de control del impulsor primario principal del generador se mueva desde totalmente abierto a totalmente cerrado.Statism is a power-frequency characteristic of a generator, and is traditionally defined as the magnitude of the change in speed or frequency in the network that is necessary to cause the control mechanism of the primary primary generator drive to move from fully open to totally closed.

En el caso de una unidad de generación eléctrica conectada a la red, por lo tanto, un estatismo del 4 % indica que la velocidad del rotor de la unidad del generador cambiará (en ausencia de otra generación) en el 4 % si la carga conectada a la unidad de generación cambia desde plena carga a carga cero. Si la velocidad del rotor de la unidad de generación fuera equivalente por defecto a 60 Hz, entonces una pérdida brusca de la carga, tal como la provocada por pérdida de la línea de transmisión primaria que conecta la unidad a la red, provocaría que la velocidad del rotor se incrementara en 2,4 Hz (0,04 * 60 Hz) a 62,4 Hz. De modo similar, si la unidad de generación se pusiera en línea a una velocidad 60 Hz, y la carga se incrementará desde cero a 100 %, entonces la velocidad del rotor de la unidad de generación caería en 2,4 Hz a 57,6 Hz.In the case of a power generation unit connected to the network, therefore, a statism of 4% indicates that the rotor speed of the generator unit will change (in the absence of another generation) by 4% if the connected load The generation unit changes from full load to zero load. If the rotor speed of the generating unit were equivalent by default to 60 Hz, then a sudden loss of the load, such as that caused by loss of the primary transmission line that connects the unit to the network, would cause the speed of the rotor will increase by 2.4 Hz (0.04 * 60 Hz) to 62.4 Hz. Similarly, if the generating unit is brought online at a 60 Hz speed, and the load will increase from zero to 100%, then the rotor speed of the generating unit would fall to 2.4 Hz at 57.6 Hz.

Es conocido el uso de unidades de generación para el control de la frecuencia de la red. En este caso, la frecuencia de la red es detectada por un sensor unido al sistema de control, y cuando se halla que la frecuencia de la red ha caído por debajo de un valor o intervalo de estado estable deseado, el sistema de control hace que se inyecte potencia a la unidad de generación dentro de la red para incrementar la frecuencia de la red. De modo similar, si se detecta que la frecuencia de la red está por encima del valor o intervalo de valores de estado estable deseado, entonces el sistema de control dará instrucciones a la unidad de generación para disminuir su producción de potencia, hasta que la frecuencia de la red haya vuelto al nivel deseado. En dichos escenarios, el ajuste del estatismo también sirve para definir la cantidad de potencia que puede suministrarse a la red para un cambio dado en la frecuencia. Por ello, puede requerirse que una unidad de generación proporcione 3,5 MW por cada desviación de 0,01 Hz de frecuencia fuera del valor de estado estable. El ajuste del estatismo de la unidad de generación, que depende del tamaño de la unidad, dicta la capacidad de la unidad de generación para proporcionar esta potencia, tal como se describirá ahora con referencia a la figura 1.It is known to use generation units to control the frequency of the network. In this case, the frequency of the network is detected by a sensor attached to the control system, and when it is found that the frequency of the network has fallen below a value or interval of stable state desired, the control system causes power is injected into the generation unit within the network to increase the frequency of the network. Similarly, if it is detected that the frequency of the network is above the value or range of desired stable state values, then the control system will instruct the generating unit to decrease its power output, until the frequency of the network has returned to the desired level. In such scenarios, the adjustment of statism also serves to define the amount of power that can be supplied to the network for a given change in frequency. Therefore, it may be required that a generating unit provide 3.5 MW for each 0.01 Hz deviation in frequency outside the steady state value. The setting of the statism of the generating unit, which depends on the size of the unit, dictates the capacity of the generating unit to provide this power, as will now be described with reference to Figure 1.

La figura 1 es un ejemplo de curva de estatismo para una unidad de generación de potencia, y expresa la relación entre el cambio en la potencia (en por unidad) al cambio en la frecuencia (en por unidad). Como se apreciará por el experto en la materia, se usa por unidad para relacionar los parámetros a una cifra de línea base subyacente, frecuentemente tomada de los valores nominales del dispositivo eléctrico. La inversa del estatismo R viene dada por el gradiente del gráfico AP / Af. Históricamente, la característica de respuesta del estatismo se ha desarrollado en función de la tecnología de turbina de generador disponible. Por ejemplo, debido a las limitaciones físicas de las turbinas de vapor empleadas en plantas de generación de carbón, una planta de carbón elegirá típicamente funcionar con un estatismo del 5 %. Suponiendo que la unidad de generación eléctrica está funcionando con una velocidad nominal de 60 Hz, y tiene una potencia nominal de, digamos, 900 MHz, la respuesta de estatismo permite que la respuesta de potencia disponible a la desviación de frecuencia se determine como sigue:Figure 1 is an example of a statism curve for a power generation unit, and expresses the relationship between the change in power (in per unit) and the change in frequency (in per unit). As will be appreciated by the person skilled in the art, it is used per unit to relate the parameters to an underlying baseline figure, often taken from the nominal values of the electrical device. The inverse of the statism R is given by the gradient of the AP / Af chart. Historically, the response characteristic of statism has been developed based on the available generator turbine technology. For example, due to the physical limitations of the steam turbines used in coal generation plants, a coal plant will typically choose to operate with a statism of 5%. Assuming that the power generation unit is running at a nominal speed of 60 Hz, and has a nominal power of, say, 900 MHz, the response of statism allows the available power response to the frequency deviation to be determined as follows:

AP = (1 / R) • Af o AP/900 = (1 /0,05) • A f/60AP = (1 / R) • Af or AP / 900 = (1 / 0.05) • A f / 60

Suponiendo que Af se toma como 1 Hz, la respuesta de potencia en este ejemplo sería igual a 300 MW/Hz. Puede verse por lo tanto un valor más alto para el estatismo para reducir la cantidad de potencia que se ha de inyectar a la red para una variación en la frecuencia dada, mientras que un valor más bajo de estatismo implica que se requiere más potencia. El cambio en la potencia suministrada a la red por la unidad de generación para compensar una desviación de frecuencia se denomina como la respuesta de estatismo.Assuming that Af is taken as 1 Hz, the power response in this example would be equal to 300 MW / Hz. A higher value for statism can therefore be seen to reduce the amount of power that is to be injected into the network for a variation in the given frequency, while a lower value of statism implies that more power is required. The change in the power supplied to the network by the generation unit to compensate for a frequency deviation is termed as the response of statism.

Con unidades de generación que proporcionan control de frecuencia como se ha descrito anteriormente, una perturbación en la frecuencia que tenga lugar en la red da como resultado típicamente una respuesta primaria y una secundaria. La respuesta primaria tiene lugar en segundos de la perturbación original y es el resultado de la inercia en las armaduras internas de los generadores que actúan para estabilizar el sistema a una nueva frecuencia. La respuesta secundaria es el resultado del control de frecuencia llevado a cabo en la unidad de generación y tiene lugar típicamente a lo largo de un periodo de tiempo de unos pocos minutos después de la perturbación inicial. Para proporcionar esta respuesta secundaria se requiere que las unidades de generación tengan alguna capacidad adicional para proporcionar la respuesta de potencia acordada. Esta capacidad de potencia adicional se denomina frecuentemente como reserva giratoria: esencialmente se hacen girar una o más unidades de generación en un estado de funcionamiento en el que se está produciendo potencia, pero sin que se suministre a una red. Cuando se requiere potencia adicional, las unidades de generación que proveen la reserva giratoria se conectan para satisfacer la demanda de potencia adicional. With generation units that provide frequency control as described above, a disturbance in the frequency occurring in the network typically results in a primary and a secondary response. The primary response takes place in seconds of the original disturbance and is the result of inertia in the internal reinforcements of the generators that act to stabilize the system at a new frequency. The secondary response is the result of the frequency control carried out in the generating unit and typically takes place over a period of time of a few minutes after the initial disturbance. To provide this secondary response it is required that the generating units have some additional capacity to provide the agreed power response. This additional power capacity is often referred to as a rotating reserve: essentially one or more generating units are rotated in an operating state in which power is being produced, but without being supplied to a network. When additional power is required, the generating units that provide the rotating reserve are connected to meet the demand for additional power.

Se espera que las turbinas eólicas jueguen un papel en la estabilización de la frecuencia de la red, en la inyección de potencia a la red con infra-frecuencia, y retornando la potencia con sobre-frecuencia. Se ha apreciado que según se incrementa la penetración de turbinas eólicas en la producción de energía, los operadores de la compañía eléctrica requerirán crecientemente que las turbinas eólicas contribuyan a la respuesta de frecuencia de la red por estabilidad. Las turbinas eólicas usan tecnologías de generación de potencia basadas en inversores, y no tienen las mismas limitaciones físicas que sus primos de generación de potencia históricos, tales como generación de carbón, gas o nuclear. Sin embargo, se ha apreciado que la generación de potencia de las turbinas eólicas se lleva a cabo típicamente independientemente de este hecho. Por ejemplo, en una zona de control única de la red de generación de electricidad, un ajuste de estatismo se fijará simplemente de modo típico en algún valor, digamos el 5 %, para todos los generadores, a pesar de las diferencias en capacidad de las unidades de generación individuales.Wind turbines are expected to play a role in the stabilization of the grid frequency, in the injection of power to the grid with infra-frequency, and returning the power with over-frequency. It has been appreciated that as the penetration of wind turbines increases in the production of energy, the operators of the electric company will increasingly require that the wind turbines contribute to the frequency response of the network for stability. Wind turbines use inverter-based power generation technologies, and do not have the same physical limitations as their historical power generation cousins, such as coal, gas or nuclear generation. However, it has been appreciated that the power generation of the wind turbines is typically carried out independently of this fact. For example, in a single control zone of the electricity generation network, a statism setting will simply be set in a typical way at some value, say 5%, for all generators, despite the differences in capacity of the individual generation units.

La escala de tiempo sobre la que se espera la respuesta secundaria se fija también típicamente por los operadores de la red, pero hasta la fecha ha sido dependiente de la respuesta de las unidades de generación históricas. Se ha apreciado que las turbinas eólicas pueden usarse para proporcionar una escala de tiempo más flexible para la respuesta de estatismo, una operación más rápida o más lenta que las unidades de generación históricas de acuerdo con los requisitos. Particularmente, dado que las turbinas eólicas tienen la capacidad de proporcionar una respuesta de estatismo más rápida si se requiere, se ha apreciado que el potencial de la producción de turbinas eólicas no se está usando en su plena extensión.The time scale over which the secondary response is expected is also typically set by the operators of the network, but to date it has been dependent on the response of the historical generation units. It has been appreciated that wind turbines can be used to provide a more flexible time scale for the response of statism, a faster or slower operation than the historical generation units according to the requirements. Particularly, since wind turbines have the ability to provide a faster static response if required, it has been appreciated that the potential of wind turbine production is not being used to its full extent.

Se ha apreciado por tanto que existe una necesidad de proporcionar un sistema de control de una planta de generación de turbinas eólicas en la que la operación de las turbinas eólicas pueda configurarse más precisamente para reflejar los cambios en la demanda.It has been appreciated therefore that there is a need to provide a control system of a wind turbine generation plant in which the operation of the wind turbines can be configured more precisely to reflect the changes in demand.

A modo de antecedentes adicionales, el documento EP2306001 A2 describe un sistema de una planta de generación eólica que es operativo para incrementar o disminuir su potencia generada basándose en la tensión detectada en la red. De esta forma contribuye a la estabilización de la red durante fluctuaciones en la tensión y frecuencia de la red.As a further background, document EP2306001 A2 describes a system of a wind generating plant that is operative to increase or decrease its power generated based on the voltage detected in the network. In this way it contributes to the stabilization of the network during fluctuations in the voltage and frequency of the network.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

La invención se define en las reivindicaciones independientes a las que debería hacerse ahora referencia. Las características ventajosas se exponen en las reivindicaciones dependientes.The invention is defined in the independent claims to which reference should now be made. Advantageous features are set forth in the dependent claims.

La invención proporciona un sistema de generación de energía que comprende: un generador eléctrico para la generación de potencia a partir de un recurso de energía renovable; un punto de conexión para conectar el generador eléctrico a la red eléctrica, teniendo el punto de conexión un transformador con un lado de baja tensión y un lado de alta tensión, estando acoplado el generador eléctrico al lado de baja tensión; un sistema de almacenamiento de energía acoplado al lado de baja tensión del punto de conexión en el que el sistema de almacenamiento de energía es operativo para proporcionar potencia a la red eléctrica además de la proporcionada por el generador eléctrico, y para almacenar potencia generada por el generador eléctrico, de modo que regule la salida de potencia desde el generador eléctrico a la red; un controlador de la planta de generación que recibe una entrada de potencia que indica una o más características de potencia de la red, el generador eléctrico, el sistema de almacenamiento de energía, y/o el punto de conexión, así como una solicitud desde el operador de la red eléctrica para proporcionar una generación de potencia con una solicitud de respuesta de estatismo seleccionable especificado, solicitud que incluye al menos un ajuste de estatismo y un tiempo de respuesta de estatismo para prevalecer sobre un ajuste de estatismo por defecto del sistema de generación de energía durante la duración de un tiempo especificado, en el que basándose en la entrada de potencia y en la respuesta de estatismo seleccionable especificado, el control de la planta de potencia controla el generador eléctrico y/o el sistema de almacenamiento de energía.The invention provides an energy generation system comprising: an electric generator for the generation of power from a renewable energy resource; a connection point for connecting the electric generator to the electric network, the connection point having a transformer with a low voltage side and a high voltage side, the electric generator being coupled to the low voltage side; an energy storage system coupled to the low voltage side of the connection point in which the energy storage system is operative to provide power to the electrical network in addition to that provided by the electric generator, and to store power generated by the electric generator, so as to regulate the power output from the electric generator to the network; a controller of the generating plant that receives a power input indicating one or more power characteristics of the network, the electric generator, the energy storage system, and / or the connection point, as well as a request from the power grid operator to provide power generation with a specified selectable statism response request, request that includes at least one statism adjustment and a statism response time to prevail over a default setting of the generation system of energy for the duration of a specified time, wherein based on the power input and the specified selectable statism response, the control of the power plant controls the electrical generator and / or the energy storage system.

El controlador de la planta de generación puede comprender una memoria para requisitos de registro desde el operador de la red eléctrica para una respuesta de estatismo seleccionable especificado para futuros períodos de tiempo.The controller of the generation plant may comprise a memory for recording requirements from the power grid operator for a selectable statism response specified for future periods of time.

El controlador de la planta de generación puede ser operativo para alertar al operador de la red eléctrica si una solicitud desde el operador de la red eléctrica para proporcionar generación de potencia a la respuesta de estatismo seleccionable especificado coincide en el tiempo con una solicitud anterior separada.The controller of the generation plant may be operative to alert the operator of the electric network if a request from the operator of the electric network to provide power generation to the specified selectable statism response coincides in time with a separate prior request.

El controlador de la planta de generación puede determinar una salida de potencia futura predicha para un período de tiempo correspondiente a un período de tiempo en el que se ha solicitado una respuesta de estatismo seleccionable especificado, y basándose en la salida de potencia futura predicha determinada controla uno o más de entre un dispositivo de almacenamiento de energía y el generador eléctrico.The controller of the generation plant can determine a predicted future power output for a period of time corresponding to a period of time in which a specified selectable statism response has been requested, and based on the predicted future power output determined to be controlled one or more from between an energy storage device and the electric generator.

El controlador de la planta de generación puede, basándose en la salida de potencia futura predicha determinada, controlar el dispositivo de almacenamiento de energía para asegurar que tiene una carga completa para satisfacer la solicitud de respuesta de estatismo seleccionable especificado. The controller of the generation plant may, based on the determined predicted future power output, control the energy storage device to ensure that it has a full load to satisfy the specified selectable statism response request.

El controlador de la planta de generación puede reducir la potencia del generador eléctrico por adelantado a un período de tiempo en el que se ha solicitado el estatismo seleccionable especificado para proporcionar capacidad de generación para satisfacer la respuesta de estatismo seleccionable especificado.The generation plant controller can reduce the power of the electrical generator in advance to a period of time in which the specified selectable statism has been requested to provide generating capacity to satisfy the specified selectable statism response.

El controlador de la planta de generación puede enviar una alarma cuando no puede proporcionarse una respuesta de estatismo seleccionada debido a un déficit en una salida de potencia futura predicha, y/o en la capacidad de almacenamiento del sistema de almacenamiento de energía.The generation plant controller may send an alarm when a selected statism response can not be provided due to a deficit in a predicted future power output, and / or in the storage capacity of the energy storage system.

El sistema de almacenamiento de energía puede ser operativo para almacenar potencia desde el generador eléctrico cuando la potencia producida por el generador supera la potencia requerida por la red eléctrica, y produce salida de potencia a la red cuando la potencia producida por el generador es menor que la potencia requerida por la red eléctrica.The energy storage system may be operative to store power from the electric generator when the power produced by the generator exceeds the power required by the electric network, and produces power output to the network when the power produced by the generator is less than the power required by the electrical network.

El generador eléctrico puede comprender uno o más de entre una turbina de energía eólica, una turbina de energía de olas o mareas, o una célula solar. El generador eléctrico puede comprender una pluralidad de turbinas eólicas en un parque eólico.The electric generator may comprise one or more of a wind power turbine, a wave or tidal energy turbine, or a solar cell. The electric generator may comprise a plurality of wind turbines in a wind farm.

Una segunda realización de la invención proporciona un controlador de la planta de generación que controla la operación del sistema de generación de energía como se ha descrito anteriormente.A second embodiment of the invention provides a controller of the generation plant that controls the operation of the power generation system as described above.

La invención proporciona además un método de acuerdo con la reivindicación 11.The invention further provides a method according to claim 11.

Breve descripción de los dibujosBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Se describirán ahora realizaciones de ejemplo de la invención con referencia a los dibujos en los que:Exemplary embodiments of the invention will now be described with reference to the drawings in which:

la figura 1 es un gráfico que ilustra la característica de estatismo de un sistema de generación;Figure 1 is a graph illustrating the statism characteristic of a generation system;

la figura 2 ilustra una realización de ejemplo de la invención;Figure 2 illustrates an exemplary embodiment of the invention;

la figura 3 ilustra una realización de ejemplo del sistema de almacenamiento de energía y controlador de la planta de generación;Figure 3 illustrates an exemplary embodiment of the energy storage system and controller of the generation plant;

la figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un lazo de control del algoritmo para la operación del sistema de generación de energía; yFigure 4 is a flow chart illustrating an algorithm control loop for the operation of the power generation system; Y

la figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un lazo de control del algoritmo en el que se ha seleccionado un valor de estatismo especificado por un usuario.Figure 5 is a flow diagram illustrating a control loop of the algorithm in which a statism value specified by a user has been selected.

Descripción detallada de las realizaciones preferidasDetailed description of the preferred embodiments

Ejemplos de la invención comprenden un sistema de generación de energía que incluye un parque eólico y un sistema de almacenamiento de energía. El sistema de almacenamiento de energía se dispone para suplementar la producción de potencia del parque eólico en momentos de demanda incrementada, y almacenar la energía en exceso cuando la demanda es baja. El sistema de generación de energía funciona bajo el control de un novedoso controlador de planta de generación que hace posible para los operadores de la compañía eléctrica seleccionar dinámicamente la respuesta de estatismo proporcionada por el sistema para satisfacer sus requerimientos. En este contexto, la respuesta de estatismo proporcionada por el sistema de generación de energía eólica es configurable en el sentido de que los operadores de la compañía eléctrica pueden seleccionar la magnitud de la respuesta de potencia, la escala de tiempo en la que se entrega o retiene la potencia, así como el ajuste de estatismo real aplicado a la unidad de generación.Examples of the invention comprise an energy generation system that includes a wind farm and an energy storage system. The energy storage system is available to supplement the power output of the wind farm at times of increased demand, and store excess energy when demand is low. The power generation system works under the control of a novel generation plant controller that makes it possible for the operators of the electric company to dynamically select the response of statism provided by the system to satisfy their requirements. In this context, the response of statism provided by the wind power generation system is configurable in the sense that the operators of the electric company can select the magnitude of the power response, the time scale in which it is delivered or retains the power, as well as the adjustment of real statism applied to the generation unit.

Las modernas turbinas eólicas funcionan bajo la guía de sistemas de control, tales como SCADA (Sistema de Supervisión Control y Adquisición de Datos) para ofrecer servicios de regulación de la frecuencia de red. La frecuencia de la red se gobierna por el balance de potencia global en la red, y en una aproximación simple, es proporcional a la velocidad de rotación de los generadores internos. Esencialmente, es la inercia de las inercias en rotación lo que determina la frecuencia de la red. En una operación en estado estable, el operador de la red trata de asegurar que el suministro de potencia desde todos los generadores conectados coincida con la demanda de potencia por parte de los consumidores, la carga. Según varía la demanda a lo largo del día los operadores de la red envían señales a los proveedores de generación de que se requiere más o menos potencia en momentos particulares.Modern wind turbines operate under the guidance of control systems, such as SCADA (Supervision System Control and Data Acquisition) to offer network frequency regulation services. The frequency of the network is governed by the global power balance in the network, and in a simple approximation, it is proportional to the rotation speed of the internal generators. Essentially, it is the inertia of the rotational inertias that determines the frequency of the network. In a steady state operation, the network operator tries to ensure that the power supply from all the connected generators matches the power demand on the part of the consumers, the load. As demand varies throughout the day, network operators send signals to generation providers that more or less power is required at particular times.

El sistema SCADA de las modernas turbinas eólicas tiene una función de controlador de frecuencia para el control de la inyección de potencia a la red, y se configura típicamente para adaptarse a la característica de estatismo de generadores convencionales. El controlador de frecuencia incrementa la referencia de potencia P(ref) para la turbina eólica a baja frecuencia, y disminuye la referencia de potencia a alta frecuencia. La cantidad del incremento o disminución se fija normalmente con referencia a una curva de control de potencia activa desarrollada para ajustarse a los requisitos normativos de la red local. Una banda muerta ajustable significa que las desviaciones de frecuencia que persisten solo durante pequeñas duraciones de tiempo no activan el controlador de frecuencia. Dado que el controlador de frecuencia funciona basándose en la frecuencia instantánea de la red, normalmente medida en la entrada de la turbina eólica o en el punto de acoplamiento común, no es necesario realmente un control centralizado para el parque eólico.The SCADA system of modern wind turbines has a frequency controller function for controlling the injection of power to the network, and is typically configured to adapt to the static characteristic of conventional generators. The frequency controller increases the power reference P (ref) for the wind turbine at low frequency, and decreases the power reference at high frequency. The amount of the increase or decrease is usually set with reference to an active power control curve developed to conform to the regulatory requirements of the local network. An adjustable deadband means that frequency deviations that persist only for small durations of time do not activate the frequency controller. Since the frequency controller works based on the instantaneous frequency of the network, normally measured in the wind turbine input or at the point of common coupling, it is not really necessary a centralized control for the wind farm.

Se describirá ahora una realización de ejemplo de la invención con referencia a las figuras 2 y 3. La figura 2 es una ilustración esquemática que muestra una planta de generación de potencia que tiene un parque eólico con un sistema de almacenamiento de energía (ESS) y un controlador de la planta de generación de acuerdo con la primera realización de ejemplo de la invención. La figura 3 es una realización de ejemplo del sistema de almacenamiento de energía y del controlador de la planta de generación, usados en el sistema de generación de la figura 2.An example embodiment of the invention will now be described with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a schematic illustration showing a power generation plant having a wind farm with an energy storage system (ESS) and a controller of the generation plant according to the first example embodiment of the invention. Figure 3 is an exemplary embodiment of the energy storage system and the generation plant controller used in the generation system of Figure 2.

El sistema de generación de energía 10 comprende una o más turbinas eólicas 12 en un parque eólico conectado a una línea de baja tensión 14 que finaliza en un transformador 16. El transformador tiene un lado de baja tensión conectado a la línea de baja tensión 14 y un lado de alta tensión conectado a la red de la compañía eléctrica 18. El parque eólico y sus turbinas eólicas componentes se conectan a la línea de baja tensión 14 en lo que se conoce como el Punto de Acoplamiento Común (PCC) 20. Se conecta adicionalmente el Sistema de Almacenamiento de Energía 22 a la línea de baja tensión 14 en el PCC 20 por medio de una línea de baja tensión 24 adicional. En este contexto, las líneas 14 y 24 están a la misma tensión, y se describen como baja tensión con referencia a la tensión de red más alta.The power generation system 10 comprises one or more wind turbines 12 in a wind farm connected to a low voltage line 14 that ends in a transformer 16. The transformer has a low voltage side connected to the low voltage line 14 and a high-voltage side connected to the power company's grid 18. The wind farm and its component wind turbines are connected to the low voltage line 14 in what is known as the Common Coupling Point (PCC) 20. It connects additionally the Energy Storage System 22 to the low voltage line 14 in the PCC 20 by means of an additional low voltage line 24. In this context, lines 14 and 24 are at the same voltage, and are described as low voltage with reference to the highest network voltage.

En este ejemplo, el sistema de almacenamiento de energía 22 comprende un dispositivo de almacenamiento de energía 26, en este caso una o más baterías (aunque podría usarse cualquier dispositivo de almacenamiento de energía apropiado), conectadas mediante un fusible 28 a un aparato convertidor y filtro 30. El aparato convertidor y filtro conecta las una o más baterías 26 a la línea de baja tensión 24, y convierte señales eléctricas entre una forma adecuada para la transmisión a la línea de tensión 24, y una forma adecuada para la presentación en los terminales de batería. Cuando se están cargando las una o más baterías el aparato convertidor y filtro 30 actúa como un rectificador que convierte la corriente alterna en corriente continua. Cuando las una o más baterías se están descargando, actúa como un inversor que convierte la corriente continua en corriente alterna. Como se muestra en la figura 2, la línea de tensión 24 puede comprender también uno o más interruptores 32, así como un relé de protección 34 opcional.In this example, the energy storage system 22 comprises an energy storage device 26 , in this case one or more batteries (although any suitable energy storage device could be used), connected by a fuse 28 to a converter apparatus and filter 30. The converter and filter apparatus connects the one or more batteries 26 to the low voltage line 24, and converts electrical signals between a suitable form for transmission to the voltage line 24, and a suitable form for presentation in the battery terminals. When the one or more batteries are being charged, the converter and filter apparatus 30 acts as a rectifier which converts the alternating current into direct current. When one or more batteries are discharging, it acts as an inverter that converts direct current into alternating current. As shown in Figure 2, the tension line 24 may also comprise one or more switches 32, as well as an optional protection relay 34.

El sistema de generación de energía comprende un Controlador de la planta de generación 36 para recibir entradas de sensores desde las líneas de baja tensión 14 y 24, y para el envío de órdenes de control al Sistema de almacenamiento de energía 20, y a las turbinas del parque de turbinas eólicas. En este ejemplo, y como es conocido en la técnica, las turbinas eólicas individuales en el parque eólico se operan bajo el control del sistema SCADA. Cada turbina tiene por lo tanto un controlador SCADA individual (no mostrado) conectado a un controlador SCADA del parque eólico 38 a través de una línea de control y señalización 40 adecuada. El Controlador de la planta de generación comunica con el Sistema de almacenamiento de energía 22 a través de la línea 41. El controlador del parque eólico 38 tanto recibe como transmite información de control y señalización a las turbinas individuales en el parque, y asimismo a una red de control a mayor escala a través de la línea 42. La línea 42 conecta el controlador del parque eólico a la red de control del operador del parque eólico, al operador de la compañía eléctrica, o del sistema de transmisión.The power generation system comprises a controller of the generation plant 36 for receiving sensor inputs from the low voltage lines 14 and 24, and for sending control commands to the energy storage system 20, and to the turbines of the wind turbine park. In this example, and as is known in the art, individual wind turbines in the wind farm are operated under the control of the SCADA system. Each turbine therefore has an individual SCADA controller (not shown) connected to a SCADA controller of the wind farm 38 through a suitable control and signaling line 40. The controller of the generation plant communicates with the energy storage system 22 through line 41. The controller of the wind farm 38 both receives and transmits control and signaling information to the individual turbines in the park, and also to a control network on a larger scale through line 42. Line 42 connects the controller of the wind farm to the control network of the operator of the wind farm, to the operator of the electricity company, or to the transmission system.

El controlador de la planta de generación proporciona un control en tiempo real de las turbinas eólicas individuales 12 en el parque eólico, y del sistema de almacenamiento de energía 22, y actúa como un despacho de potencia de alto nivel. En este ejemplo, el controlador de la planta de generación 36 puede implementarse como una parte componente del controlador SCADA del parque eólico 38 o como un componente separado configurado para comunicar con el controlador SCADA del parque eólico 38. Como se apreciará por un experto en la materia, el controlador de la planta de generación puede implementarse usando un procesador de ordenador y memoria conectado a los elementos operativos del sistema de generación de energía mediante una red de señalización adecuada. La funcionalidad del controlador de la planta de generación puede residir solo en software o hardware, o en una combinación de software y hardware.The controller of the generation plant provides real-time control of the individual wind turbines 12 in the wind farm, and of the energy storage system 22, and acts as a high-level power dispatch. In this example, the controller of the generation plant 36 can be implemented as a component part of the SCADA controller of the wind farm 38 or as a separate component configured to communicate with the SCADA controller of the wind farm 38. As will be appreciated by an expert in the In one embodiment, the controller of the generation plant can be implemented using a computer processor and memory connected to the operating elements of the power generation system by means of a suitable signaling network. The functionality of the controller of the generation plant can reside only in software or hardware, or in a combination of software and hardware.

La figura 3 ilustra esquemáticamente la operación del Controlador de la planta de generación y del Sistema de energía, enfocándose en el intercambio de información entre los diferentes componentes. Aunque en este ejemplo se muestra de nuevo el dispositivo de almacenamiento de energía 26 como compuesto por una o más baterías, se apreciará que en la práctica puede usarse cualquier forma de almacenamiento de energía, tal como almacenamiento con base química, almacenamiento basado en volante de inercia, almacenamiento basado en condensador, almacenamiento de energía térmica, almacenamiento de energía gravitacional, almacenamiento de energía por aire comprimido, almacenamiento basado en hidrodinámica y magnetohidrodinámica. Son posibles otros sistemas de almacenamiento como se apreciará por el experto en la materia.Figure 3 schematically illustrates the operation of the Controller of the generation plant and the Energy System, focusing on the exchange of information between the different components. Although in this example the energy storage device 26 is again shown as consisting of one or more batteries, it will be appreciated that in practice any form of energy storage, such as chemical-based storage, storage based on the flywheel, can be used. inertia, condenser-based storage, thermal energy storage, gravitational energy storage, compressed air energy storage, hydrodynamic and magnetohydrodynamic based storage. Other storage systems are possible as will be appreciated by the person skilled in the art.

Como se ha señalado anteriormente con referencia a la figura 2, tanto las una o más turbinas eólicas 12 como el sistema de almacenamiento de energía 22 se conectan al punto de acoplamiento común 20. En la figura 3, el punto de acoplamiento común 20 se muestra esquemáticamente coincidiendo con el aparato de aparellaje eléctrico localizado en el lado de baja tensión del transformador 16. De hecho el PCC 20 puede estar antes que el aparellaje 46 como se muestra en la figura 2. El dispositivo de almacenamiento de energía 26 conecta al aparellaje a través del convertidor 30. As noted above with reference to Figure 2, both the one or more wind turbines 12 and the energy storage system 22 are connected to the common coupling point 20. In Figure 3, the common coupling point 20 is shown schematically coinciding with the electrical switchgear apparatus located on the low voltage side of the transformer 16. In fact the PCC 20 can be before the switchgear 46 as shown in Figure 2. The energy storage device 26 connects the switchgear to the through the converter 30.

Se localiza un analizador de la calidad de potencia (PQ) 48 en el aparellaje para leer en tiempo real uno o más de entre la potencia activa de la red P, la potencia reactiva de la red Q, así como la potencia activa y reactiva proporcionadas por la turbina eólica y el almacenamiento de energía. La operación de los analizadores de PQ es bien conocida en la técnica y no se describirá aquí. Las mediciones en tiempo real realizadas por los analizadores de PQ se transmiten al controlador de la planta de generación 36 a través de la línea de transmisión adecuada. En este ejemplo, aunque se hace uso del protocolo TCP/IP, y en particular una de sus variantes Modbus TCP, son posibles otros protocolos de señalización. En otras realizaciones, puede omitirse el analizador de calidad de potencia 48, y puede hacerse uso de las capacidades de detección intrínsecas del sistema SCADA. Adicionalmente, aunque se ha descrito un único analizador de PQ 48, este puede componerse de una pluralidad de componentes analizadores de PQ localizados individualmente.A power quality analyzer (PQ) 48 is located in the equipment to read in real time one or more of the active power of the network P, the reactive power of the network Q, as well as the active and reactive power provided for the wind turbine and energy storage. The operation of the PQ analyzers is well known in the art and will not be described here. The real-time measurements made by the PQ analyzers are transmitted to the controller of the generation plant 36 through the appropriate transmission line. In this example, although the TCP / IP protocol is used, and in particular one of its Modbus TCP variants, other signaling protocols are possible. In other embodiments, the power quality analyzer 48 may be omitted, and the intrinsic detection capabilities of the SCADA system may be used. Additionally, although a single PQ 48 analyzer has been described, it can be comprised of a plurality of individually located PQ analyzer components.

Como se muestra en la figura 3, el dispositivo de almacenamiento de energía 26 comprende un controlador local 50 que tiene también un analizador de PQ para la medición en tiempo real de las características operativas del dispositivo de almacenamiento de energía 26, tal como la potencia activa P(ess) y reactiva Q(ess). Estado de carga (SoC) y estado de salud (SoH). Estas señales se transmiten también al controlador de la planta de generación 36 a través de la línea de transmisión adecuada. De nuevo, se usan esquemas de transmisión del protocolo de TCP/IP en este ejemplo para implementar la línea de control, aunque la realización de ejemplo no necesita limitarse a esto. As shown in Figure 3, the energy storage device 26 comprises a local controller 50 which also has a PQ analyzer for real-time measurement of the operating characteristics of the energy storage device 26, such as the active power P (ess) and reactive Q (ess). State of charge (SoC) and health status (SoH). These signals are also transmitted to the controller of the generation plant 36 through the appropriate transmission line. Again, transmission schemes of the TCP / IP protocol are used in this example to implement the control line, although the exemplary embodiment need not be limited to this.

Finalmente, el controlador de la planta de generación 36 recibe también un cierto número de entradas externas sobre la línea 42. La primera de estas es una lectura de previsión de potencia activa y potencia reactiva, que coincide con un periodo futuro de tiempo, para su uso en los algoritmos de control del controlador de la planta de generación. Como es conocido en la técnica, estas entradas pueden basarse en velocidades del viento futuras predichas para la localización en la que se instala la planta de potencia de turbinas eólicas, teniendo en cuenta el tamaño y capacidad de las turbinas individuales. Hay muchas formas en las que dichas entradas pueden generarse y suministrarse al operador de la turbina eólica. Previsiones basadas en la “persistencia” o “referencia” por ejemplo se basan en datos climáticos para el terreno local, así como en el promedio de valores de producción pasados recogidos en la turbina eólica, para proyectar una previsión futura. Los datos climáticos pueden basarse por ejemplo en modelos y simulaciones por ordenador o pueden acumularse a lo largo del tiempo a partir de lecturas de sensores de viento reales tomadas en la turbina. Dichas técnicas están bien desarrolladas y son consideradas altamente fiables en un marco de tiempo de cuatro a seis horas. Técnicas más sofisticadas pueden tener en cuenta datos meteorológicos y reportes del tiempo que se extienden a lo largo de un área mucho más amplia que el terreno local, y que incluyen predicciones de patrones meteorológicos. Estas técnicas usan frecuentemente también datos recogidos en la turbina eólica combinados con análisis de las curvas de potencia de la turbina eólica y algún análisis estadístico. Su fiabilidad es frecuentemente sin embargo no tan buena como los modelos de Predicción o Referencia señalados anteriormente. Las entradas que describen la potencia predicha están en general disponibles por lo tanto para la compañía eléctrica o el operador del parque eólico y por tanto no se describirán con más detalle aquí.Finally, the controller of the generation plant 36 also receives a certain number of external inputs on the line 42. The first of these is a forecast of active power and reactive power, which coincides with a future period of time, for its Use in the control algorithms of the generation plant controller. As is known in the art, these inputs can be based on future wind speeds predicted for the location where the wind turbine power plant is installed, taking into account the size and capacity of the individual turbines. There are many ways in which such inputs can be generated and delivered to the wind turbine operator. Forecasts based on "persistence" or "reference" for example are based on climatic data for the local terrain, as well as on the average of past production values collected in the wind turbine, to project a future forecast. Climatic data can be based, for example, on models and computer simulations or can accumulate over time from real wind sensor readings taken in the turbine. These techniques are well developed and are considered highly reliable in a time frame of four to six hours. More sophisticated techniques can take into account meteorological data and weather reports that extend over a much wider area than the local terrain, and that include predictions of weather patterns. These techniques also frequently use data collected in the wind turbine combined with analysis of the power curves of the wind turbine and some statistical analysis. Its reliability is often however not as good as the Prediction or Reference models noted above. The entries describing the predicted power are therefore generally available to the power company or the operator of the wind farm and therefore will not be described in more detail here.

Adicionalmente, el controlador de la planta de generación se configura también para recibir una entrada que especifica uno o más de entre un ajuste de estatismo, la respuesta de estatismo, la magnitud de la respuesta de estatismo, y el período de tiempo para su suministro que ha de aplicarse a la salida del sistema de generación de energía 10, en un tiempo específico en el futuro, y durante una duración específica. En donde se especifica un ajuste de estatismo particular para el sistema de generación de energía, este se usa para prevalecer sobre el valor de estatismo por defecto (fijado digamos en el 5 %) durante la duración del tiempo especificado. Una vez ha transcurrido este periodo de tiempo, el ajuste de estatismo para la turbina eólica volverá al valor por defecto, a menos que se haya especificado un valor de estatismo adicional en cuyo punto, tendrá lugar una prevalencia adicional sobre el valor por defecto. Aunque en las realizaciones pueden aplicarse diferentes ajustes de estatismo y diferentes respuestas de estatismo a cada una de las turbinas eólicas en el parque individualmente, se prefiere en este ejemplo que el ajuste de estatismo y respuesta de estatismo se apliquen al parque eólico y para el sistema de almacenamiento de energía como conjunto. Esto evita fenómenos de captura entre diferentes turbinas eólicas que intenten proporcionar la respuesta deseada.Additionally, the generation plant controller is also configured to receive an input that specifies one or more of a static adjustment, the statism response, the magnitude of the statism response, and the period of time for its supply that it must be applied to the output of the power generation system 10, at a specific time in the future, and for a specific duration. Where a particular static adjustment is specified for the power generation system, it is used to prevail over the default static value (set to say at 5%) for the duration of the specified time. Once this time period has elapsed, the static setting for the wind turbine will return to the default value, unless an additional static value has been specified at which point, an additional prevalence over the default value will occur. Although in the embodiments different settings of statism and different statism responses can be applied to each of the wind turbines in the park individually, it is preferred in this example that the adjustment of statism and response of statism be applied to the wind farm and to the system of energy storage as a whole. This avoids capture phenomena between different wind turbines that try to provide the desired response.

Los ajustes de estatismo se transmiten a los controladores de turbina eólica individuales y al controlador 50 del dispositivo de almacenamiento de energía 26 a través del sistema de control SCADA y/o líneas de señalización dedicadas, tal como las que emplean el protocolo TCP/IP anteriormente mencionado. La entrada del ajuste de estatismo en particular permite a la compañía eléctrica u operador del sistema de transmisión flexibilidad al decidir cómo utilizar la capacidad de generación proporcionada por el parque eólico 12 para satisfacer la demanda de la red. Pueden ser apropiados un cierto número de ajustes de estatismo y respuestas de estatismo diferentes dependiendo de las circunstancias.The static settings are transmitted to the individual wind turbine controllers and to the controller 50 of the energy storage device 26 via the SCADA control system and / or dedicated signaling lines, such as those employing the TCP / IP protocol above. mentioned. The entry of the statism adjustment in particular allows the electricity company or transmission system operator flexibility when deciding how to use the generation capacity provided by the wind farm 12 to satisfy the demand of the network. A certain number of statism adjustments and different statism responses may be appropriate depending on the circumstances.

Por ejemplo, una configuración de estatismo del sistema del 3 % a 300 MW requiere que el ajuste de estatismo para la combinación de parque eólico y sistema de almacenamiento de energía sea del 3 %, y la magnitud de la respuesta de estatismo sea de 300 MW, suministrada a través de un período de tiempo, digamos un período de tiempo por defecto de 3 minutos. Esto significará una potencia suministrada o retenida de 100 MW (300 MW / 3 min) cada minuto a la red, dependiendo de las características de frecuencia. Como se ha explicado en la introducción, el ajuste de estatismo del 3 % enlaza la respuesta de potencia a la respuesta de frecuencia, medida en por unidad. De nuevo, suponiendo una frecuencia del sistema de 60 Hz, y un valor nominal para el parque eólico de, digamos, 900 MW, un ajuste de estatismo del 3 % es igual a un cambio en la frecuencia tal como sigue:For example, a system statism setting of 3% to 300 MW requires that the static setting for the combination of wind farm and energy storage system be 3%, and the magnitude of the static response be 300 MW , supplied over a period of time, let's say a default time period of 3 minutes. This will mean a power supplied or retained of 100 MW (300 MW / 3 min) every minute to the network, depending on the frequency characteristics. As explained in the introduction, the 3% statism setting links the power response to the frequency response, measured in per unit. Again, assuming a system frequency of 60 Hz, and a nominal value for the wind farm of, say, 900 MW, a setting of statism of 3 % is equal to a change in frequency as follows:

Af = AP ■ RAf = AP ■ R

Af/ 60 = 300/900 ■ (0,03)Af / 60 = 300/900 ■ (0.03)

Af = 0,6 HzAf = 0.6 Hz

Así, para este ajuste, por cada 0,6 Hz de cambio en la frecuencia, se necesitaría suministrar (o retener) una potencia de 300 MW a lo largo de un periodo de respuesta de 3 minutos. Un ajuste de estatismo del 3 % a 150 MW por otro lado requiere que por cada 0,3 Hz de cambio en frecuencia, se suministren (o retengan) necesidades de potencia de 150 MW a lo largo del mismo periodo de 3 minutos. Finalmente, un ajuste de estatismo del 8 % a 50 MW indicaría que por cada 0,26 Hz de cambio en la frecuencia en la red, se inyectaría (o retendría) una potencia de 50 MW a lo largo del mismo periodo de tiempo de 3 minutos.Thus, for this adjustment, for every 0.6 Hz change in frequency, it would be necessary to supply (or retain) a power of 300 MW over a response period of 3 minutes. A setting of statism of 3% at 150 MW on the other hand requires that for every 0.3 Hz of frequency change, power needs of 150 MW are supplied (or withheld) over the same 3 minute period. Finally, an adjustment of statism from 8% to 50 MW would indicate that for every 0.26 Hz of change in frequency in the network, a power of 50 MW would be injected (or retained) over the same time period of 3 MW. minutes

Aunque en estos tres casos de ejemplo, los períodos de tiempo a lo largo de los que se suministra la potencia son los mismos, en el ajuste de estatismo del 3 % a 300 MW puede considerarse que se proporciona una respuesta de estatismo más rápida que en la configuración de 3 % de estatismo a 150 MW. Esto es debido a que la misma desviación en la frecuencia (sea 0,6 Hz) se suministra la misma potencia en ambos casos, pero en el caso del 3 % a 300 MW, la potencia se suministra en la mitad de tiempo, concretamente en un tiempo de 3 minutos, mientras que en el caso del 3% a 150 MW, se proporcionan 150 Mw en los primeros 3 minutos y 150 MW adicionales en los siguientes 3 minutos.Although in these three example cases, the time periods over which the power is supplied are the same, in the adjustment of statism from 3% to 300 MW it can be considered that a response of statism is provided faster than in the configuration of 3% statism to 150 MW. This is because the same deviation in the frequency (0.6 Hz) is supplied with the same power in both cases, but in the case of 3% at 300 MW, the power is supplied in half the time, specifically in a time of 3 minutes, while in the case of 3% to 150 MW, 150 Mw are provided in the first 3 minutes and an additional 150 MW in the next 3 minutes.

Un ajuste alto (tal como 3 % a 300 MW en este caso), que define una respuesta de potencia “rápida”, puede ser apropiado por ejemplo en donde hay una alta penetración de las plantas de generación de turbinas eólicas en la capacidad de generación de la red, y el operador de la compañía eléctrica en la red requiere que esté disponible una capacidad de generación adicional para satisfacer la demanda a corto plazo. Dichos casos pueden darse cuando el operador planea llevar a una línea de transmisión fuera de servicio para llevar a cabo trabajos de mantenimiento por ejemplo. Al solicitar al controlador de la planta de generación 36 asegurar que esté disponible un estatismo del 3 % a 300 M^wdurante el tiempo en el que se planifica que tiene lugar el mantenimiento, el operador de la compañía eléctrica puede gestionar el mantenimiento de la línea de transmisión, con confianza en que la capacidad de generación extra es fácil que estabilice el sistema si hubiera lugar desequilibrios de potencia. Esto significa también que hay menos necesidad de asegurar que están disponibles capacidades de generación tradicionales, tales como carbón y nuclear, para proporcionar reserva giratoria para satisfacer la demanda adicional no anticipada.A high setting (such as 3% to 300 MW in this case), which defines a "fast" power response, may be appropriate for example where there is a high penetration of wind turbine generating plants into generation capacity of the network, and the operator of the electricity company in the network requires that additional generation capacity is available to meet short-term demand. Such cases can occur when the operator plans to take a transmission line out of service to carry out maintenance work for example. By requesting the controller of the generation plant 36 to ensure that a statism of 3% to 300 M ^{w is available} during the time in which the maintenance is planned, the operator of the electric company can manage the maintenance of the line of transmission, with confidence that the extra generation capacity is easy to stabilize the system if power imbalances occur. This also means that there is less need to ensure that traditional generation capacities, such as coal and nuclear, are available to provide revolving reserve to meet unanticipated additional demand.

Por otro lado, un ajuste de estatismo del 8 % a 50 MW, que como ha podido verse anteriormente proporciona una respuesta “lenta”, puede usarse en donde el operador de la compañía eléctrica desea desacentuar el papel de la generación eólica en la generación de frecuencia, en favor de otra generación, o en donde la penetración de la generación eólica en la red no está tan avanzada.On the other hand, an adjustment of statism from 8% to 50 MW, which, as has been seen above, provides a "slow" response, can be used where the operator of the electricity company wishes to discourage the role of wind generation in the generation of electricity. frequency, in favor of another generation, or where the penetration of wind generation in the network is not so advanced.

En estos ajustes de ejemplo, la velocidad de la respuesta se ha considerado en conexión con un período de tiempo por defecto de 3 minutos. Esto refleja el hecho de que no hay convención actual sobre la velocidad del tiempo de respuesta. En la realización de ejemplo de la invención, la duración del tiempo en el que se ha de suministrar la potencia es también especificable, y puede ajustarse a cualquier cifra. Naturalmente, respuestas “rápidas” tal como la configuración de estatismo de 3 % a 300 MW anteriormente mencionada, pueden hacerse el doble de rápido mediante la especificación de que el tiempo de respuesta para proporcionar los 300 MW de potencia sea de 1,5 minutos.In these example settings, the speed of the response has been considered in connection with a default time period of 3 minutes. This reflects the fact that there is no current convention about the speed of response time. In the exemplary embodiment of the invention, the duration of the time in which the power is to be supplied is also specifiable, and can be adjusted to any number. Naturally, "fast" responses such as the aforementioned 3% to 300 MW statism setting can be made twice as fast by specifying that the response time to provide the 300 MW of power is 1.5 minutes.

En la práctica, la respuesta de estatismo real disponible del parque eólico en cualquier momento dependerá de la energía eólica disponible. Por esta razón, la potencia proporcionada por el parque de turbinas eólicas 12 se mejora por la potencia proporcionada por el sistema de almacenamiento de energía (ESS) 22. Esto asegura que se cumplen los compromisos realizados por el controlador de la planta de generación 26 de proporcionar generación futura o capacidad de respuesta.In practice, the real statism response available from the wind farm at any time will depend on the available wind energy. For this reason, the power provided by the park of wind turbines 12 is improved by the power provided by the energy storage system (ESS) 22. This ensures that the commitments made by the controller of the generation plant 26 are fulfilled. provide future generation or response capacity.

Como se apreciará a partir del análisis anterior, la aplicación de una configuración de estatismo particular a la unidad de generación de potencia supone que la velocidad de elevación de la salida de potencia para la turbina eólica puede fijarse en consecuencia para suministrar potencia en el periodo de tiempo predeterminado. Por ejemplo, una tasa de estatismo del 3 % a 150 MB solicitada para un período de tiempo futuro supone que la planta de generación será capaz de subir la producción de potencia con esa velocidad de subida de potencia particular de 833 kW/s (150 MW / 3x60 s). Si la potencia de salida ha de subirse, sin embargo, esto supone también que la unidad de generación eólica no estará funcionando al comienzo del procedimiento de elevación a plena capacidad, y que, en otras palabras, es capaz de proporcionar reserva giratoria. Sin embargo, incluso si la turbina eólica está funcionando por debajo de la capacidad, la velocidad deseada de suministro de potencia puede no ser posible debido a pobres condiciones del viento en el momento en que se requiere la potencia. Por esta razón, se necesitará que se suministre potencia adicional desde el dispositivo de almacenamiento de energía 26.As will be appreciated from the above analysis, the application of a particular statism configuration to the power generation unit assumes that the speed of rise of the power output for the wind turbine can be set accordingly to supply power in the period of predetermined time For example, a statism rate of 3% to 150 MB requested for a future period of time assumes that the generation plant will be able to raise power output with that particular power rise rate of 833 kW / s (150 MW / 3x60 s). If the output power is to be raised, however, this also assumes that the wind generating unit will not be operating at the beginning of the full capacity lifting procedure, and that, in other words, it is capable of providing rotating reserve. However, even if the wind turbine is operating below capacity, the desired speed of power supply may not be possible due to poor wind conditions at the time the power is required. For this reason, additional power will need to be supplied from the energy storage device 26.

Los parámetros de señales de control representativos recibidos por el controlador de la planta de generación 36 son por lo tanto como sigue: The parameters of representative control signals received by the controller of the generation plant 36 are therefore as follows:

Las referencias de potencia activa y reactiva de la planta de generación P(pp)_ref y Q(pp)_ref son señales de control suministradas por el sistema de generación 10 que reflejan la demanda de potencia actual de la red, así como cualquier consideración sobre el control de frecuencia y tensión. Como es conocido en la técnica, se determinan basándose en la potencia instantánea, lecturas de tensión y corriente tomadas desde el analizador de PQ 44, así como cualesquiera señales de control que prevalezcan desde el operador de la compañía eléctrica o sistema de transmisión para más o para menos potencia.The references of active and reactive power of the generation plant P (pp) _ref and Q (pp) _ref are control signals supplied by the generation system 10 that reflect the current power demand of the network, as well as any consideration of Frequency and voltage control. As is known in the art, they are determined based on the instantaneous power, voltage and current readings taken from the PQ 44 analyzer, as well as any control signals that prevail from the utility or transmission system operator for more or for less power.

Basándose en las P(pp)_ref y Q(pp)_ref, el controlador de la planta de generación 36 calcula las referencias de potencia activa y reactiva P(ess)_ref y Q(ess)_ref necesarias para controlar la potencia de salida suministrada por el sistema de almacenamiento de energía 26 a la red, de modo que dada la salida de potencia P(wtg) y Q(wtg) desde las turbinas eólicas se satisfagan los valores de P(pp)_ref y Q(pp)_ref. El algoritmo de control puede expresarse como sigue:Based on the P (pp) _ref and Q (pp) _ref, the controller of the generation plant 36 calculates the references of active and reactive power P (ess) _ref and Q (ess) _ref necessary to control the output power supplied by the energy storage system 26 to the network, so that given the power output P (wtg) and Q (wtg) from the wind turbines the values of P (pp) _ref and Q (pp) _ref are satisfied. The control algorithm can be expressed as follows:

P(ess)_ref = P(pp)_ref - P(wtg) [1]P (ess) _ref = P (pp) _ref - P (wtg) [1]

En donde hay un desequilibrio en las características de potencia - frecuencia en la red, tal como provocadas por un desajuste brusco en el suministro y carga resultante de una falta, la P(pp)_ref para la planta de generación de potencia cambiará para reflejar las nuevas condiciones de operación.Where there is an imbalance in the power-frequency characteristics in the network, such as caused by a sudden mismatch in the supply and load resulting from a fault, the P (pp) _ref for the power generation plant will change to reflect the new operating conditions.

Los controladores de la turbina eólica individuales actuarán entonces para elevar o reducir la salida de potencia desde los generadores eólicos para acometer la inestabilidad en la red, y hacer esto de acuerdo con la configuración de estatismo solicitada y el ajuste de la tasa de elevación efectiva para el controlador de la turbina eólica para ese período de tiempo. La elevación o reducción de la potencia proporcionada por un generador de turbina eólica individual se consigue típicamente mediante el control del ángulo de paso de las palas del rotor para incrementar el par sobre el rotor del generador para una intensidad del viento incidente dada, dado que para generadores síncronos la velocidad del árbol del rotor permanece sustancialmente la misma. En donde las turbinas eólicas individuales son incapaces de proporcionar un incremento solicitado la potencia debido a escasez de viento, el controlador de la planta de generación 36 debe ajustar la señal de control de potencia de salida para el sistema de almacenamiento de energía P(ess)_ref para compensar la carencia de potencia deseada disponible de la turbina eólica.The individual wind turbine controllers will then act to raise or reduce the power output from the wind generators to tackle the instability in the network, and to do this in accordance with the statism configuration requested and the adjustment of the effective lift rate for the controller of the wind turbine for that period of time. The elevation or reduction of the power provided by a single wind turbine generator is typically achieved by controlling the pitch angle of the rotor blades to increase the torque on the generator rotor for a given incident wind intensity, since for synchronous generators the speed of the rotor shaft remains substantially the same. Where the individual wind turbines are unable to provide a requested power increase due to wind shortage, the controller of the generation plant 36 must adjust the power output control signal for the energy storage system P (ess) _ref to compensate for the lack of desired power available from the wind turbine.

En donde se requiere una respuesta de estatismo rápida para un periodo de tiempo futuro, las plantas de potencia de turbinas eólicas operarán por tanto inicialmente en un régimen en el que funcionarán a una infra-capacidad, creando de ese modo margen para que se suministre más potencia cuando sea necesario para satisfacer los compromisos de estatismo. A modo de ejemplo, las turbinas eólicas funcionan a digamos el 80 % de su potencia de salida nominal durante el período en el que se ha solicitado una elevada respuesta de estatismo (suponiendo que hay viento disponible en ese periodo), de modo que cuando se requiere una elevación de potencia adicional, la turbina eólica puede proporcionar un 20 % adicional de su generación.Where a fast statism response is required for a future period of time, the wind turbine power plants will therefore initially operate in a regime in which they will operate at an undersized capacity, thereby creating room for further supply. power when necessary to meet the commitments of statism. As an example, wind turbines operate at say 80% of their nominal output power during the period in which a high statism response has been requested (assuming that there is wind available in that period), so that when requires an additional power boost, the wind turbine can provide an additional 20% of its generation.

Para gestionar la provisión de una respuesta de estatismo requerida, el controlador de la planta de generación mantiene un registro de los períodos de tiempo futuros para los que se ha especificado un estatismo deseado y compara esto con indicadores de la potencia futura disponible del viento y por lo tanto de los generadores de la turbina de generación eólica P(previsión) y Q(previsión).To manage the provision of a required statism response, the controller of the generation plant keeps a record of the future time periods for which a desired statism has been specified and compares this with indicators of the future available power of the wind and by Therefore, the generators of the wind generation turbine P (forecast) and Q (forecast).

Por ejemplo, considérese un escenario en el que se requiere un estatismo deseado del 3 % durante un periodo de tiempo de 72 horas comenzando 7 días en el futuro. El controlador de la planta de generación registrará primero la instrucción en un planificador y confirmará que hay no hay instrucciones previas o solapadas para el mismo periodo de tiempo. Suponiendo que no hay compromisos preexistentes para proporcionar un estatismo diferente, el controlador de la planta de generación consultará entonces la potencia predicha disponible para el período de 72 horas y determinará si se esperan condiciones de meteorológicas favorables o condiciones de pobre viento. Cuando las condiciones del viento son pobres para el período en cuestión, el controlador de la planta de generación se asegurará de que durante el siguiente período de 7 días, la carga del sistema de almacenamiento de energía 26 se acumule de modo que cuando se requiera el estatismo más alto habrá suficiente carga disponible para satisfacer una carencia en el viento. En el caso del peor escenario, puede requerirse que el sistema de almacenamiento de energía proporcione toda la potencia desde la planta de generación de potencia sin recurrir a la generación eólica durante todo el período.For example, consider a scenario in which a desired statism of 3% is required for a period of time of 72 hours beginning 7 days in the future. The controller of the generation plant will first record the instruction in a scheduler and confirm that there are no previous or overlapping instructions for the same period of time. Assuming there are no pre-existing commitments to provide a different statism, the controller of the generation plant will then consult the predicted power available for the 72-hour period and determine whether favorable weather conditions or poor wind conditions are expected. When wind conditions are poor for the period in question, the controller of the generation plant will ensure that during the following 7-day period, the load of the energy storage system 26 is accumulated so that when the At higher statism there will be enough charge available to satisfy a lack in the wind. In the worst case scenario, it may be required that the energy storage system provide all the power from the power generation plant without resorting to wind generation during the entire period.

Se describirá ahora un algoritmo de control de ejemplo para el controlador de la planta de generación 36 con referencia a las figuras 4 y 5. La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un lazo de control del algoritmo para la operación del sistema de almacenamiento de energía 22 y las turbinas eólicas 12 bajo condiciones de operación normales, esto es en donde el estatismo proporcionado por el sistema se fija en un valor por defecto tal como el 5 %. La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un lazo del control del algoritmo en donde se ha seleccionado un valor de estatismo especificado por un usuario, tal como el operador de la red de la compañía eléctrica o sistema de transmisión. En teoría, el estatismo seleccionable puede fijarse en cualquier valor, pero es probable que esté en el intervalo del 1 % al 15 %.An example control algorithm for the generation plant controller 36 will now be described with reference to Figures 4 and 5. Figure 4 is a flow chart illustrating an algorithm control loop for the operation of the storage system of energy 22 and wind turbines 12 under normal operating conditions, this is where the statism provided by the system is set at a default value such as 5%. Figure 5 is a flow diagram illustrating a control loop of the algorithm in which a statism value specified by a user has been selected, such as the operator of the utility company's network or transmission system. In theory, selectable statism can be set at any value, but it is likely to be in the range of 1% to 15%.

El algoritmo de control comienza en la etapa S2. En la etapa S4, el controlador de la planta de generación (PPC) lee una o más entradas de potencia desde el sistema de almacenamiento de energía 22 y las una o más turbinas eólicas 12 o parque eólico. Como se ha señalado anteriormente, estas entradas de potencia incluyen la referencia de potencia activa del ESS (P(ess)_ref), la referencia de potencia reactiva del ESS (Q(ess)_ref), la referencia de potencia activa de la planta de generación (P(pp)_ref), la referencia de potencia reactiva de la planta de generación (Q(pp)_ref), la potencia activa del generador de turbina eólica (P(wtg)), la potencia reactiva del generador de turbina eólica (Q(wtg)), la potencia activa de la red (P(red)), la potencia reactiva de la red (Q(red)) , la potencia activa del ESS (P(ess)), la potencia reactiva del ESS (Q(ess)), y la indicación del estado de carga del ESS (SoC). La entrada puede incluir también una señal de alarma que indique el estado de salud del ESS.The control algorithm begins at step S2. In step S4, the generation plant controller (PPC) reads one or more power inputs from the energy storage system 22 and the one or more wind turbines 12 or wind farm. As noted above, these power inputs include the active power reference of the ESS (P (ess) _ref), the reactive power reference of the ESS (Q (ess) _ref), the active power reference of the power plant. generation (P (pp) _ref), the reactive power reference of the generation plant (Q (pp) _ref), the active power of the wind turbine generator (P (wtg)), the reactive power of the wind turbine generator (Q (wtg)), the active power of the network (P (network)), the reactive power of the network (Q (network)), the active power of the ESS (P (ess)), the reactive power of the ESS (Q (ess)), and the indication of the state of charge of the ESS (SoC). The entrance may also include an alarm signal indicating the health status of the ESS.

En particular, en la etapa S4, el controlador de la planta de generación (PPC) determina la salida de potencia desde las una o más turbinas eólicas 12 P(wtg), y en la etapa S6 el PPC determina si esta salida de potencia es suficiente para satisfacer los requisitos de potencia que el sistema de generación de energía 10 debe suministrar a la red 18. Si no es así, entonces en la etapa S8, el PPC 36 envía una señal al ESS 22 dándole instrucciones para incrementar su referencia de potencia y producir más potencia (véase la ecuación 1 anterior) de modo que se satisfaga cualquier carencia. En la etapa S6, si las turbinas eólicas están suministrando suficiente potencia para satisfacer los requisitos de la red, entonces en la etapa S10 el PPC determina si el ESS tiene capacidad de almacenamiento restante. Si hay una capacidad de almacenamiento no utilizada, entonces cualquier potencia producida por las turbinas eólicas que esté en exceso de los requerimientos de la red, puede almacenarse en el ESS 22 en la etapa S12.In particular, in step S4, the controller of the generation plant (PPC) determines the power output from the one or more wind turbines 12 P (wtg), and in step S6 the PPC determines if this power output is sufficient to satisfy the power requirements that the power generation system 10 must supply to the network 18. If not, then in step S8, the PPC 36 sends a signal to the ESS 22 giving instructions to increase its power reference and produce more power (see equation 1 above) so that any deficiency is satisfied. In step S6, if the wind turbines are supplying sufficient power to satisfy the requirements of the network, then in step S10 the PPC determines whether the ESS has remaining storage capacity. If there is unused storage capacity, then any power produced by the wind turbines that is in excess of the requirements of the network, can be stored in the ESS 22 in step S12.

La potencia producida en la etapa S8 incluirá, como se ha señalado anteriormente, cualquier potencia adicional a ser proporcionada con finalidades de control de frecuencia, y será por tanto dependiente de la configuración de estatismo solicitada para ese instante de tiempo, así como de las condiciones de la red. Durante la operación, la potencia puede proporcionarse desde el sistema de almacenamiento de energía a la red en cuestión de segundos, tomando más tiempo para que el control de las turbinas eólicas proporcione potencia de salida. En la etapa S8, el sistema de control puede dirigir por lo tanto al sistema de almacenamiento de energía para producir potencia en los primeros segundos que siguen a una perturbación, y permitir que esta vaya disminuyendo según las turbinas van siendo capaces de proporcionar la respuesta de potencia deseada 30 segundos y/o minutos después. Pueden ser posibles por supuesto otros perfiles de respuesta.The power produced in step S8 will include, as noted above, any additional power to be provided for frequency control purposes, and will therefore be dependent on the statism configuration requested for that instant of time, as well as the conditions of the network. During the operation, the power can be provided from the energy storage system to the network in a matter of seconds, taking more time for the control of the wind turbines to provide power output. In step S8, the control system can therefore direct the energy storage system to produce power in the first seconds following a disturbance, and allow it to decrease as the turbines are able to provide the response of desired power 30 seconds and / or minutes later. Other response profiles may of course be possible.

El control fluye desde las etapas S8 y S12 a la etapa S14, en la que el PPC determina si se ha solicitado una nueva solicitud para una respuesta de estatismo específica por un operador de la compañía eléctrica o sistema de transmisión. Si no se ha recibido ninguna nueva solicitud de estatismo, entonces el algoritmo de control vuelve a la etapa S2 para repetir las etapas de control para la regulación de la salida de potencia del sistema de generación de energía.The control flows from steps S8 and S12 to step S14, in which the PPC determines whether a new request for a specific statism response has been requested by an operator of the power company or transmission system. If no new statism request has been received, then the control algorithm returns to step S2 to repeat the control stages for the regulation of the power output of the power generation system.

Si hay una solicitud de estatismo existente en la memoria del PPC para un período de tiempo futuro, entonces cuando el control vuelve a la etapa S2, el PPC puede determinar medidas adicionales para el control del almacenamiento de carga en el ESS. Por ejemplo, puede no ser deseable operar el ESS de modo que cuando se produzca un exceso de potencia por las turbinas eólicas siempre se almacene automáticamente en el ESS, dado que esto puede degradar la capacidad de almacenamiento a largo plazo. Sin embargo, en donde se anticipa una elevada respuesta de estatismo en el próximo futuro, es probable que el PPC requiera que el ESS esté a plena capacidad o cerca de la plena capacidad de modo que esté disponible la necesaria reserva de potencia adicional. En la etapa S14, si se ha recibido una nueva solicitud de respuesta de estatismo, entonces el control fluye a la etapa S16 y desde ahí a la etapa S18 en la figura 5. En la etapa S18, el PPC determina el tiempo para el que se ha solicitado la respuesta de estatismo, y si esta nueva solicitud de estatismo seleccionable entra en conflicto con cualquier solicitud existente almacenada en memoria. Tendrá lugar un conflicto si el período de tiempo para la nueva solicitud de respuesta de estatismo se solapa total o parcialmente con la entrada existente en la memoria. Si hay un solape, entonces en la etapa S20, el PPC envía una alarma al operador de la compañía eléctrica o del sistema de transmisión solicitando confirmación de la instrucción. Si se confirma la nueva instrucción entonces la solicitud de respuesta de estatismo existente almacenada en la memoria puede por ejemplo simplemente sobrescribirse. En la práctica, sin embargo, se concibe que las solicitudes de respuesta de estatismo no se reciban desde múltiples partes, sino por el contrario siempre desde el operador de la compañía eléctrica o sistema de transmisión. Por lo tanto los conflictos reales en la respuesta de estatismo solicitada son improbables.If there is a request for statism existing in the memory of the PPC for a future period of time, then when the control returns to step S2, the PPC can determine additional measures for the control of the storage of cargo in the ESS. For example, it may not be desirable to operate the ESS so that when excess power is produced by the wind turbines it is always automatically stored in the ESS, since this can degrade the long-term storage capacity. However, where a high statism response is anticipated in the near future, the PPC is likely to require the ESS to be at full capacity or near full capacity so that the necessary additional power reserve is available. In step S14, if a new statism response request has been received, then the control flows to step S16 and thence to step S18 in figure 5. In step S18, the PPC determines the time for which the statism response has been requested, and if this new request for selectable statism comes into conflict with any existing request stored in memory. A conflict will occur if the time period for the new statism response request overlaps totally or partially with the existing entry in the memory. If there is an overlap, then in step S20, the PPC sends an alarm to the operator of the power company or the transmission system requesting confirmation of the instruction. If the new instruction is confirmed then the existing statism response request stored in the memory may for example simply be overwritten. In practice, however, it is conceived that statism response requests are not received from multiple parties, but on the contrary always from the operator of the electricity company or transmission system. Therefore, the real conflicts in the response of requested statism are unlikely.

El control fluye entonces a S22, en donde el PPC determina para el período de tiempo en el que se ha solicitado la respuesta de estatismo seleccionable, la capacidad de generación de potencia predicha del sistema de generación de energía. Los datos que describen la capacidad de generación de potencia predicha están disponibles en muchas formas y pueden suministrarse al PPC en una forma conocida. En último lugar, la potencia predicha puede simplemente calcularse a partir de la previsión meteorológica y de velocidad del viento para ese período de tiempo, adaptadas para tener en cuenta fluctuaciones en la localidad en donde se localiza el sistema de generación de energía. Cuando la información meteorológica y de velocidad del viento específica para el período de tiempo no está disponible entonces la potencia puede predecirse también a partir de datos históricos recogidos para ese sistema de generación de energía eólica en años previos. Los datos de potencia predichos se representan como la potencia activa prevista (P(previsión)) y la potencia reactiva prevista Q(previsión).The control then flows to S22, where the PPC determines for the period of time in which the selectable statism response has been requested, the predicted power generation capacity of the power generation system. The data describing the predicted power generation capacity are available in many forms and can be delivered to the PPC in a known manner. Finally, the predicted power can simply be calculated from the weather forecast and wind speed for that period of time, adapted to take into account fluctuations in the location where the power generation system is located. When the specific weather and wind speed information for the time period is not available then the power can also be predicted from historical data collected for that wind power generation system in previous years. The predicted power data are represented as the expected active power (P (forecast)) and the predicted reactive power Q (forecast).

En la determinación de la salida de potencia predicha para el período de tiempo relevante (el tiempo en el que se ha solicitado una respuesta de estatismo específica), puede ser necesario considerar también la capacidad de generación de potencia para el período de tiempo inmediatamente precedente al periodo relevante, dado de la disponibilidad de potencia para el periodo de tiempo precedente tendrá un efecto sobre la cantidad de carga que puede almacenarse por adelantado en el sistema de almacenamiento de energía.In determining the predicted power output for the relevant time period (the time in which a specific statism response has been requested), it may also be necessary to consider the power generation capacity for the time period immediately preceding the The relevant period, given the availability of power for the preceding period, will have an effect on the amount of charge that can be stored in advance in the energy storage system.

En la etapa S24, el PPC calcula entonces la capacidad del sistema de generación de energía para satisfacer el estatismo que se ha solicitado. Esta capacidad se basará en que haya suficiente potencia eólica disponible durante el periodo relevante. Si la potencia eólica se espera que sea baja, entonces el estatismo solicitado puede aún satisfacerse usando la potencia suministrada desde el sistema de almacenamiento de energía. La capacidad de almacenamiento del ^eS^ssituará también un límite sobre la cantidad de respuesta de estatismo que puede proporcionarse.In step S24, the PPC then calculates the capacity of the power generation system to satisfy the statism that has been requested. This capacity will be based on sufficient wind power available during the relevant period. If the wind power is expected to be low, then the requested statism can still be satisfied using the power supplied from the energy storage system. The storage capacity of the ^e S ^s will also place a limit on the amount of static response that can be provided.

En la etapa S26, si el PPC determina que la cantidad de estatismo que el sistema de generación de energía puede proporcionar para el período de tiempo relevante no es suficiente para satisfacer la demanda de respuesta de estatismo, entonces el PPC en la etapa S28 envía una señal de alarma. La señal de alarma puede tomar un cierto número de formas. Si el estatismo de respuesta solicitada es simplemente demasiado alto para ser satisfecho, debido a una salida de potencia anticipada extremadamente baja, entonces la señal de alarma notificará al operador de la compañía eléctrica o del sistema de transmisión sobre esto. La señal de alarma puede proporcionar también una respuesta de estatismo recalculada que puede proporcionarse bajo las condiciones durante el periodo de tiempo relevante, y solicitar que el operador de la compañía eléctrica u operador del sistema de transmisión confirmen que el valor de estatismo sugerido es aceptable. El PPC puede incrementar la respuesta de estatismo que está disponible en cualquier momento, mediante la disminución de la salida de potencia de las turbinas eólicas de modo que tengan más margen para responder a fluctuaciones en la red. Una disminución sugerida del sistema de generación de energía con un incremento simultáneo en la respuesta de estatismo puede sugerirse también por lo tanto al operador de la red de compañía eléctrica o sistema de transmisión.In step S26, if the PPC determines that the amount of statism that the power generation system can provide for the relevant period of time is not sufficient to satisfy the demand for statism response, then the PPC in step S28 sends a alarm signal. The alarm signal can take a certain number of forms. If the requested response statism is simply too high to be satisfied, due to an extremely low anticipated power output, then the alarm signal will notify the utility or transmission system operator about this. The alarm signal may also provide a recalculated statistic response that may be provided under the conditions for the relevant period of time, and request that the operator of the power company or operator of the transmission system confirm that the suggested statism value is acceptable. The PPC can increase the static response that is available at any time, by decreasing the power output of the wind turbines so that they have more room to respond to fluctuations in the network. A suggested decrease of the power generation system with a simultaneous increase in the static response can also be suggested therefore to the operator of the electric utility network or transmission system.

Si la respuesta solicitada puede satisfacerse, entonces en la etapa S30, basándose en cómo de alejado en el futuro se establece que tiene lugar el período de tiempo relevante, el ^pP^cdetermina una planificación para asegurar que el ESS estará totalmente cargado a tiempo para el periodo requerido. Esta planificación puede realimentarse al algoritmo de control ilustrado en la figura 4 para su consideración en las etapas S6, S10 y S12. El control finalmente fluye de vuelta a la etapa S2.If the requested response can be satisfied, then in step S30, based on how far in the future it is established that the relevant time period takes place, the ^p P ^c determines a schedule to ensure that the ESS will be fully loaded in time for the period required. This planning can be fed back to the control algorithm illustrated in Figure 4 for consideration in steps S6, S10 and S12. The control finally flows back to step S2.

En consecuencia, se ha descrito un controlador de la planta de generación. El controlador de la planta de generación controla un sistema de generación de energía que tiene uno o más generadores eléctricos y un sistema de almacenamiento de energía, y proporcionan a un operador de la red la de compañía eléctrica o del sistema de transmisión la capacidad para seleccionar el estatismo proporcionada por el sistema de generación de energía. En consecuencia, un operador puede solicitar una respuesta de estatismo del generador específico para proporcionar servicios apropiados de control y frecuencia de la red. El controlador de la planta de generación funciona en tiempo real determinando una o más características de potencia del sistema de generación de energía. Basándose en estas características y en una indicación de la salida de potencia predicha futura para el sistema de generación de energía, el controlador de la planta de generación puede adoptar los pasos necesarios para asegurar que el sistema de generación de energía es capaz de responder con el estatismo seleccionado, o puede avisar al operador de que se prefiere un estatismo diferente.Consequently, a controller of the generation plant has been described. The controller of the generation plant controls a power generation system that has one or more electric generators and an energy storage system, and provides an operator of the network with the power company or the transmission system with the ability to select the statism provided by the power generation system. Accordingly, an operator can request a specific generator statism response to provide appropriate network frequency and control services. The controller of the generation plant works in real time determining one or more power characteristics of the power generation system. Based on these characteristics and an indication of the future predicted power output for the power generation system, the generation plant controller can take the necessary steps to ensure that the power generation system is able to respond with the selected statism, or can warn the operator that a different statism is preferred.

Aunque las realizaciones de ejemplo de la invención anteriores se han descrito con referencia a sistemas de generación de energía eólica, la invención no está limitada a ellos. Realizaciones alternativas que incluyan por ejemplo generación de otras formas de recursos de energía renovable, tales como energía de olas, generación por mareas, y solar, en las que la generación no está garantizada pero en donde existe una deseo de fortalecer una capacidad y respuesta de potencia de salida. En donde se han descrito diferentes realizaciones de ejemplo de la invención, se apreciará que pueden usarse características de una realización en otras realizaciones de ejemplo de la invención. Although the above exemplary embodiments of the invention have been described with reference to systems of wind power generation, the invention is not limited to them. Alternative realizations that include, for example, generation of other forms of renewable energy resources, such as wave energy, tidal generation, and solar energy, in which generation is not guaranteed but where there is a desire to strengthen capacity and response output power. Where various exemplary embodiments of the invention have been described, it will be appreciated that features of one embodiment may be used in other exemplary embodiments of the invention.

Claims

1. An energy generation system (10) comprising:

a generator (12) for generating power from a renewable energy resource;

a connection point (20) connecting the generator to an electrical network (18), the connection point having a transformer (16) with a low voltage side (14) and a high voltage side, the generator being coupled to the Low voltage side;

an energy storage system (22) coupled to the low voltage side of the connection point, in which the energy storage system is operative to provide power to the electrical network in addition to that provided by the generator, and to store power generated by the generator, so as to regulate the power output from the generator to the network;

a controller of the generation plant (36) that receives:

i) a power input indicating one or more power characteristics of the network, the generator (12), the energy storage system (20), and / or the connection point (20), and

ii) a request from the power grid operator to provide power generation with a specified selectable statism response request, that request including at least one statism adjustment and a statism response time to prevail over a default statism setting of the power generation system (10) for the duration of a specified time, wherein based on the power input and the specified selectable statism response request, the control of the generation plant controls the generator and / or the energy storage system.

The power generation system of claim 1, wherein the controller of the generation plant (36) comprises a memory for registration requests from the power grid operator for a selectable statism response specified for periods of future time.

The power generation system of claim 2, wherein the generator plant controller (36) is operative (S18) to alert the operator of the electric network if a request from the utility of the electric network for providing power generation to a specified selectable statism response coincides in time with a separate previous request.

The power generation system of claims 1 to 3, wherein the controller of the generating plant (36) determines (S22) a predicted future power output for a period of time corresponding to a period of time in which a specified selectable statism response has been requested, and on the basis that the determined predicted future power output controls one or more of the energy storage device and the generator.

The power generation system of claim 4, wherein on the basis of the predicted future power determined the controller of the generation plant controls (S30) the energy storage device to ensure that it has full load to satisfy the request for the specified selectable statism response.

The power generation system of claims 1 to 5, wherein the generator plant controller reduces the power of the generator in advance in a period of time in which the specified selectable statism response has been requested for provide generation capacity to satisfy the specified selectable statism response.

The power generation system of claims 1 to 6, wherein the generator plant controller sends an alarm (S28) where a selected statism response can not be provided due to a shortage in a power output future predicted, and / or storage capacity of the energy storage system.

The power generation system of claims 1 to 7, wherein the energy storage system (22) is operative to store power from the generator when the power produced by the generator is in excess of the power required by the generator. the electrical network, and to produce an output of power to the network when the power produced by the generator is less than the power required by the electrical network.

The power generation system of claims 1 to 8, wherein the generator comprises one or more of a wind turbine, a wave or tidal energy turbine, or a solar cell.

10. The power generation system of claims 1 to 9, wherein the generator comprises a plurality of wind turbines in a wind farm.

11. A method of power generation using a power generation system (10) comprising a generator (12) for the generation of power from a renewable energy resource, a connection point (20) that connects the generator to an electrical network (18), the connection point having a transformer with a low voltage side (14) and a high voltage side, the generator being coupled to the low voltage side, and an energy storage system (22) coupled to the low voltage side of the connection point, in which the energy storage system is operative to provide power to the electrical network in addition to that provided by the generator, and to store power generated by the electric generator, so that regulate the power output from the generator to the network, the method comprising:

receiving, in the controller of the generation plant (36), a power input indicating one or more power characteristics of the network, the generator, the energy storage system, and / or the connection point;

receiving, in the controller of the generation plant (36), a request from an operator of the electric network to provide power generation with a specified selectable statism response, wherein said request includes at least one adjustment of statism and a static response time to prevail over a default static setting of the power generation system (10) for the duration of a specified time; Y

control the generator and / or the energy storage system based on the power input and the specified selectable statism response.

The method of claim 11, comprising storing in the memory requests from the power grid operator for a specified selectable statism response for future time periods.

The method of claim 12, comprising sending an alert to the power grid operator if a request from the power grid operator to provide power generation with a specified selectable statism response coincides in time with a previous request separated.

The method of claims 11 or 12, comprising:

determining a predicted future power output for a period of time corresponding to a period of time in which a specified selectable statism response has been requested; Y

control one or more of the energy storage device and the generator, based on the predicted future power output determined.

The method of claim 14, which comprises controlling the energy storage device to ensure that it has full load to satisfy the request of the specified selectable statism response, based on the determined predicted power output.

The method of claims 11 to 15, which comprises reducing the power of the electrical generator in advance over a period of time in which a specified selectable statism response has been requested to provide generating capacity to satisfy the selectable statism response specified.

The method of claims 11 to 16, which comprises sending an alert if a selected statism response can not be provided due to a shortage in a predicted future power output, and / or in the storage capacity of the storage system of Energy.