用于控制風(fēng)能設(shè)備的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助于風(fēng)能設(shè)備或借助于風(fēng)電廠將電能饋送到供電網(wǎng)中的方法。本發(fā)明還涉及一種用于將電能饋送到供電網(wǎng)中的風(fēng)能設(shè)備并且本發(fā)明涉及一種用于將電能饋送到供電網(wǎng)中的風(fēng)電廠。
【背景技術(shù)】
[0002]通常已知的是，借助于風(fēng)能設(shè)備或借助于包括多個(gè)風(fēng)能設(shè)備的風(fēng)電廠將電能饋送到供電網(wǎng)中。對(duì)此也已知的是，風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠除了僅饋送能量以外承擔(dān)電網(wǎng)支持的任務(wù)。就此而言，在此以通常常見的作為交流電網(wǎng)的供電網(wǎng)為出發(fā)點(diǎn)。
[0003]描述借助于風(fēng)能設(shè)備進(jìn)行電網(wǎng)支持的早期的文獻(xiàn)例如是US專利US6，965，174。所述文獻(xiàn)還描述在借助于風(fēng)能設(shè)備饋送時(shí)的相位角的設(shè)定。之后，例如在文獻(xiàn)US 7,638,893中，也描述用于風(fēng)電廠的方法。
[0004]這種方法監(jiān)控電網(wǎng)并且必要時(shí)對(duì)電網(wǎng)中的變化做出反應(yīng)?，F(xiàn)今，在一些國(guó)家或地區(qū)，在電網(wǎng)中的風(fēng)能的份額大幅增加，使得能量饋送進(jìn)而必要時(shí)還有電網(wǎng)穩(wěn)定性能夠越來越多地與主導(dǎo)的風(fēng)力條件相關(guān)。這個(gè)問題能夠通過能量緩存來應(yīng)對(duì)。當(dāng)然，這種緩存器能夠是昂貴的并且通常不存在或不以足夠的量存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]由此，本發(fā)明基于的目的是，解決所述問題中的至少一個(gè)。尤其應(yīng)提出一種解決方案，所述解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)通過風(fēng)能設(shè)備更進(jìn)一步改進(jìn)電網(wǎng)支持。至少應(yīng)提出一種替選的解決方案。
[0006]德國(guó)專利和商標(biāo)局在本PCT申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)中檢索到下述現(xiàn)有技術(shù):DE102010 006 142 A1、US 6 965 174 B2、US 7 638 893 B2和US 2011/0148 114 Al。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提出一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法。
[0008]據(jù)此，借助于風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠將電能饋送到供電網(wǎng)中。在此，風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠將來自風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。在此考慮，風(fēng)具有可變的風(fēng)速。
[0009 ] 在此，風(fēng)速的考慮基于已知的平均值，例如10秒、1分鐘或10分鐘的平均值。
[0010]此外，以風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠為出發(fā)點(diǎn)，所述風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠配置成用于饋送有功功率P并且用于饋送無功功率Q。
[0011 ]現(xiàn)在，為此提出，根據(jù)風(fēng)速設(shè)定無功功率。所述建議基于下述認(rèn)知:尤其當(dāng)饋送的風(fēng)能在電網(wǎng)中或電網(wǎng)部段中占主導(dǎo)時(shí)，電網(wǎng)狀態(tài)，例如頻率或電壓幅值能夠與風(fēng)速相關(guān)。然而，至少電壓幅值能夠由風(fēng)能設(shè)備通過饋送無功功率來進(jìn)行影響，并且與可饋送的有功功率相比，所述要饋送的無功功率至少明顯更小程度地與風(fēng)速相關(guān)。此外，如果風(fēng)能設(shè)備以所謂的“STATC0M模式(靜止同步補(bǔ)償器模式)”工作，那么所述風(fēng)能設(shè)備甚至與風(fēng)速無關(guān)地、即甚至在無風(fēng)時(shí)饋送無功功率。
[0012]因此，根據(jù)本發(fā)明提出，已經(jīng)預(yù)期到這種電網(wǎng)影響進(jìn)而根據(jù)風(fēng)速饋送無功功率，以便由此直接抵消有功功率的與風(fēng)速相關(guān)的饋送或由此產(chǎn)生的效應(yīng)。
[0013]優(yōu)選地，當(dāng)風(fēng)速超過風(fēng)暴起始風(fēng)速時(shí)，提高無功功率。這樣的風(fēng)暴起始風(fēng)速是下述風(fēng)速:在所述風(fēng)速下風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠為了自身的保護(hù)而節(jié)流(abgeregelt)。在這種風(fēng)暴起始風(fēng)速下，多個(gè)風(fēng)能設(shè)備甚至關(guān)斷。
[0014]在此基于的認(rèn)知是:尤其在風(fēng)暴風(fēng)速的范圍中的強(qiáng)風(fēng)下，風(fēng)速對(duì)到供電網(wǎng)中的饋送的影響能夠是非常大的。由此，對(duì)供電網(wǎng)中的狀態(tài)的影響也能夠是比在低風(fēng)速下更強(qiáng)的，在所述低風(fēng)速下設(shè)備在部分負(fù)荷范圍中運(yùn)行，即由于弱風(fēng)少于額定功率地饋送。在此，也基于的認(rèn)知是:在風(fēng)暴情況下與在弱風(fēng)下相比，能夠存在風(fēng)速的較大的波動(dòng)。相應(yīng)地，在這種風(fēng)暴情況下也能夠期望饋送功率的更大的波動(dòng)。
[0015]當(dāng)風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠或者相鄰的風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠在達(dá)到風(fēng)暴風(fēng)速時(shí)關(guān)斷或者至少切換為不具有有功功率饋送的運(yùn)行中時(shí)，是特別成問題的。在此情況下，即存在非常突然地降低非常多的饋送功率的風(fēng)險(xiǎn)。尤其當(dāng)降低如此大的功率使得在電網(wǎng)中存在供電不足時(shí)，饋送的有功功率的降低雖然通常首先造成頻率下降，然而也能夠造成電壓的下降。無功功率的饋送應(yīng)抵消所述電壓的下降。通過在每次主動(dòng)地在出現(xiàn)風(fēng)暴情況下這樣提高無功功率而預(yù)期到電網(wǎng)中所描述的效應(yīng)。
[0016]優(yōu)選地，在風(fēng)暴起始風(fēng)速之上，隨著風(fēng)速的進(jìn)一步升高而進(jìn)一步提高無功功率。此外提出的是，能夠進(jìn)行組合的是，只要風(fēng)速還高于風(fēng)暴起始風(fēng)速，那么就隨著風(fēng)速的下降而減小無功功率。特別是當(dāng)有功功率饋送與無功功率饋送相反地進(jìn)行時(shí)，由此能夠已經(jīng)每次主動(dòng)地抵消有功功率饋送的由風(fēng)暴引起的變化的效應(yīng)。
[0017]優(yōu)選地，預(yù)設(shè)用于風(fēng)暴區(qū)域的無功功率饋送的連續(xù)的曲線分布。這種風(fēng)暴區(qū)域在此是風(fēng)速位于風(fēng)暴起始風(fēng)速和風(fēng)暴終止風(fēng)速之間的區(qū)域。風(fēng)暴終止風(fēng)速是使得風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠不再將有功功率饋送到供電網(wǎng)中的風(fēng)速，其中在此以風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠的在高于風(fēng)暴起始風(fēng)速時(shí)節(jié)流而不立即關(guān)斷的特性為出發(fā)點(diǎn)。
[0018]因此，對(duì)于所述風(fēng)暴區(qū)域提出，無功功率從風(fēng)暴起始風(fēng)速至風(fēng)暴終止風(fēng)速連續(xù)地提高或者在相反的情況下連續(xù)地降低。
[0019]尤其，在風(fēng)暴終止風(fēng)速下，無功功率達(dá)到最大值，風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠能夠?qū)⑺鲎畲笾底畲蟮刈鳛闊o功功率饋送。所述最大值能夠通過饋送單元如風(fēng)電廠的風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)能設(shè)備的逆變器確定和/或通過取決于功率橫截面的最大電流確定。
[0020]根據(jù)另一實(shí)施方式提出，在風(fēng)速高于風(fēng)暴起始風(fēng)速時(shí)，尤其在風(fēng)速高于平均風(fēng)暴風(fēng)速時(shí)，饋送的無功功率的幅值選擇為高于額定功率的幅值。在此所基于的是風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠的額定有功功率，所述額定有功功率是風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠的表征性特征。在此，平均風(fēng)暴風(fēng)速是位于風(fēng)暴起始風(fēng)速和風(fēng)暴終止風(fēng)速之間的風(fēng)速，例如所述風(fēng)速采用這兩種風(fēng)速的算術(shù)平均值。根據(jù)所述實(shí)施方式，當(dāng)達(dá)到風(fēng)暴終止風(fēng)速或者至少幾乎達(dá)到風(fēng)暴終止風(fēng)速時(shí)，無功功率的幅值至少應(yīng)高于額定有功功率的幅值。
[0021]在此，基于或也提出一種風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備將電流饋送確定尺寸為大于在饋送額定有功功率時(shí)設(shè)定的饋送電流。借助于這種設(shè)計(jì)方案可能的是，即使在饋送額定有功功率時(shí)，也還饋送無功功率?，F(xiàn)在，所述實(shí)施方式基于的認(rèn)知是，當(dāng)僅還饋送少量有功功率或完全不饋送有功功率時(shí)，能夠充分利用用于饋送無功功率的風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠的確定量度。由此能夠饋送具有比曾應(yīng)借助設(shè)備饋送的有功功率的幅值更大的幅值的無功功率。
[0022]優(yōu)選地，對(duì)于在風(fēng)暴起始風(fēng)速和風(fēng)暴終止風(fēng)速之間的風(fēng)速范圍為要饋送的無功功率預(yù)設(shè)無功功率函數(shù)，所述無功功率函數(shù)限定在無功功率和風(fēng)速之間的相關(guān)性。這種無功功率函數(shù)優(yōu)選預(yù)設(shè)為一階或二階的多項(xiàng)式函數(shù)，即與風(fēng)速相關(guān)的直線或拋物線函數(shù)。此外或替選地，能夠?qū)⑺鰺o功功率函數(shù)設(shè)為滯后函數(shù)，使得用于升高的風(fēng)力的函數(shù)至少部分地限定相同的風(fēng)力值的與在風(fēng)力下降時(shí)不同的無功功率值。多項(xiàng)式函數(shù)本身能夠不是滯后函數(shù)，然而滯后函數(shù)例如能夠通過不同的參數(shù)化的兩個(gè)二階的多項(xiàng)式函數(shù)限定。優(yōu)選使用這種函數(shù)，然而也能夠使用其他函數(shù)，例如更高階的多項(xiàng)式函數(shù)、三角函數(shù)，例如正弦函數(shù)的部段或者還有樣條函數(shù)，其描述在多個(gè)支撐部位上進(jìn)行描述的函數(shù)的相關(guān)性。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，還提出一種用于將電能饋送到供電網(wǎng)中的風(fēng)能設(shè)備，所述風(fēng)能設(shè)備配置成用于執(zhí)行至少根據(jù)所描述的實(shí)施方式中的一個(gè)的方法。
[0024]優(yōu)選地，所述風(fēng)能設(shè)備具有發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)為用于產(chǎn)生發(fā)電機(jī)額定功率并且所述風(fēng)能設(shè)備具有饋送設(shè)備，所述饋送設(shè)備設(shè)置為用于實(shí)施饋送。所述饋送設(shè)備設(shè)計(jì)為用于饋送最大饋送電流，并且所述最大饋送電流大于用于饋送發(fā)電機(jī)額定功率的饋送電流。由此，所述風(fēng)能設(shè)備配置成用于甚至在饋送發(fā)電機(jī)額定功率時(shí)附加地還饋送無功功率。
[0025]優(yōu)選地，風(fēng)能設(shè)備具有多個(gè)饋送單元，所述饋送單元尤其構(gòu)成為電源柜。尤其當(dāng)所述饋送單元分別具有相同的大小時(shí)，饋送單元的數(shù)量或電源柜的數(shù)量確定能饋送的功率、尤其能饋送的電流。根據(jù)通過發(fā)電機(jī)限制的要饋送的功率需要相應(yīng)多的饋送單元或電源柜?，F(xiàn)在提出，設(shè)置比用于饋送所述發(fā)電機(jī)功率所需的更多的饋送單元或更多的電源柜。尤其設(shè)有至少一個(gè)另外的饋送單元、尤其至少兩個(gè)另外的饋送單元。通過這樣使用比所需的更多的饋送單元，能夠?qū)崿F(xiàn)無功功率的所描述的額外饋送。
[0026]根據(jù)本發(fā)明還提出一種將多個(gè)風(fēng)能設(shè)備組合的風(fēng)電廠。就此而言，風(fēng)電廠的特征在于組合在其中的風(fēng)能設(shè)備經(jīng)由相同的電網(wǎng)接點(diǎn)饋送到供電網(wǎng)中或者就此而言風(fēng)電廠經(jīng)由所述電網(wǎng)接點(diǎn)饋送到供電網(wǎng)中。所提出的這種風(fēng)電廠也配置成用于根據(jù)上述實(shí)施方式中的一個(gè)的方法進(jìn)行饋送。
[0027]優(yōu)選地，風(fēng)電廠具有用于控制風(fēng)電廠的中央控制單元并且在所述中央控制單元上實(shí)施用于執(zhí)行饋送方法的方法步驟。尤其，根據(jù)所述實(shí)施方式，在中央控制單元上實(shí)施要饋送的無功功率的預(yù)設(shè)。必要時(shí)，所述中央控制單元還能夠提出，將計(jì)算出的或所確定的所述無功功率作為無功功率理論值，或者以絕對(duì)值或百分比的方式將其轉(zhuǎn)發(fā)給風(fēng)電廠的各個(gè)風(fēng)能設(shè)備。
[0028]優(yōu)選地，風(fēng)電廠設(shè)計(jì)為用于饋送比用于饋送為風(fēng)電廠設(shè)計(jì)的最大有功功率所需的電流更大的電流。就此而言，在此也提出饋送單元的更大的確定