用于将电能馈入供电电网的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于控制在电网接点(2)上连接到供电电网(4)的电能的发生器(1)的方法，所述方法包括下述步骤：记录供电电网(4)的关于电网接点(2)的至少一个电网特性；控制发生器(1)，使得所述发生器根据所记录的电网特性将电流馈入供电电网(4)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制在电网接点上连接到供电电网的电能的发生器的方法。此外，本专利技术涉及这种电能的发生器。
技术介绍
将电能馈入供电电网例如欧洲联合电网或US美国电网是普遍已知的。在此，在下文中供电电网理解为交流电网，如其通常所实现的那样。这不排除，在电网中存在直流电压部分。同样，无论如何与频率无关的方面可以基本上也与直流电网有关。历史上，到供电电网中的馈入利用大型发电厂进行，所述大型发电厂由初级能源例如碳、核能或燃气驱动同步发电机。根据同步发电机的极对数和同步发电机的转速，所述同步发电机以特定的频率馈入供电电网中。能够以控制技术方式影响同步发电机，以便例如调节功率。然而，这样的调节过程会是缓慢的。当在待馈入的供电电网中的情况变化时，同步发电机的物理反应通常至少短期影响电网状态的改变。例如，当供电电网不能完全接收由同步发电机提供的或能提供的功率时，同步发电机的转速提高。由此剩余的功率于是加速同步发电机，这表现在馈入频率升高。相应地，在供电电网中的频率会升高。此外，在馈入供电电网中时考虑电网稳定性。电网稳定性的损失即供电电网的稳定性的损失会造成进行馈入的发生器的关断。在德语语言中在专业领域中也用“稳定性损失(Loss of Stability)”表示的并且缩写为“LOS”的这样的稳定性损失描述物理性质的过程，所述过程不再允许继续运行并且必须通过切断来终止。在发电站的情况下，其功率随r>后衰退并且由此会使所谓的亏损功率逐步上升。在最严重的情况下，由于故障级联和亏损积累，所述稳定性损失造成能量系统的完全失效。这样的完全失效是极其罕见的，然而例如与2004年9月24日在意大利发生。电网稳定性的损失(所谓的Loss of Stability)理解为下述现象：其中首先丧失角稳定性这最终会造成电压稳定性的损失。作为稳定性准则尤其确定待达到的过电流，在出现稳定性损失的情况下必须能够提供所述过电流。此前提是对系统的相应设计。新的发电厂，尤其要新建的发电厂因此与供电电网相协调，如其在发电厂要连接的电网接点上示出的那样。在大型发电厂连接到供电电网上时的重要的准则是短路电流比，所述短路电流比在德语语言中在专业领域中也称作“Short circuit ratio”并且用“Scr”缩写。所述短路电流比是短路功率与连接功率之比。在此，短路功率理解为在所观察的要连接发电厂的电网接点上的相关的供电电网当在那出现短路时能够提供的功率。连接功率是待连接的发电厂的连接功率，尤其即待连接的发电机的额定功率。为了保证安全的运行，即为了尽可能地排除稳定性损失(Loss of Stability)，发电厂通常设计用于相关的电网接点，使得短路电流比大于10的值，通常甚至大于15的值。因此，供电电网可以在电网接点上提供相对高的短路功率。这意味着，电网具有小的电网阻抗并且称为强电网。在弱电网的情况下，即当存在高电网阻抗时，仅能够相应地馈入小的连接功率或者仅能够将发电厂与小的连接功率连接。这通常造成，在这样的电网接点上未连接新的发电厂或者电网尤其必须通过设有其他高性能线路来改变。这一般而言称为电网增强。对于通过分布式发生单元如尤其风能设备馈入电能而言，电网的稳定性损失的问题即所谓的Loss of Stability是基本上未知的。更确切地说，在90年代末已经首次提出建议，也使风能设备有利于电网的电支持，然而这未考虑稳定性损失的原因，尤其稳定性损失通过馈入供电电网中而造成。这样，德国专利申请US 6,891,281例如描述了在风能设备中根据电网频率能够改变尤其抑制其功率馈入的方法。US 7,462,946提出，在电网干扰的情况下，即尤其在短路的情况下，风能设备限定其馈入的电流，而不与电网分开，以便由此也实现电网支持。从US 6,965,174中为了通过风能设备的电网支持描述下述方法，所述方法根据电网电压调节所馈入的电流的相位角并进而将电压相关的无功功率馈入电网中，以便由此支持电网。US 6,984,898同样涉及一种用于借助于风能设备进行电网支持的方法，其中风能设备必要时根据电网电压降低馈入到电网中的功率，以便由此尤其避免与电网的分开，以便由此也实现通过风能设备对电网进行支持。不考虑可能是在电网中的稳定性损失(Loss of Stability)的实际原因的这样的分布式发生单元(如风能设备)。在由V.Diedrichs等著的文章“风能设备的(角)稳定性损失(Loss of(Angle)Stability of Wind Power Plants)”中，在“大规模风能设备集成到电力系统中以及在用于海上风力发电厂的电力网的第十届国际研讨会”上，奥尔胡斯(丹麦)于2011年10月25-26日递交并进行报告。在此，原则上曾指出问题，在电网中的稳定性损失(Loss of Stability)原则上对于连接到供电电网上用以馈入的风能设备而言也会出现。这篇文章在此基本上描述对所述问题的觉察。本专利申请详细参引所述文章并且其内容、尤其其技术阐述也适用于本申请。基本上，大型发电厂在供电电网上的连接和运行的认知、经验或其他知识不能转用于风能设备，包括具有多个风能设备的大型风力发电厂在内，其中这些风能设备连接在供电电网上用以馈入。将发电站连接到供电电网上并在那运行其的负责的技术人员已经不同于将风能设备连接到供电电网上并在那运行其的技术人员。风能设备(和下文中的许多内容也适用于其他分布式发生单元)与风相关并进而必须考虑波动的能量源；所述风能设备通常不借助于直接与电网耦合的同步发电机馈入到供电电网中，而是使用基于电压的逆变器；所述风能设备具有与大型发电厂不同的规模，其中其额定功率通常小于大型发电站的额定功率，大约为额定功率的十的三次方分之一；所述风能设备通常遵守其他政治法规，所述政治法规通常向所述风能设备保证由供电电网的运营商接受功率；所述风能设备通常分布式建立；所述风能设备通常馈入到中压电网中，而大型发电厂通常馈入高压电网。德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到下述现有技术：DE102011053237A1、WO 2010/060903A1、US 2010/0148508A1、DE 102007044601A1、DE 102007018888A1以及Volker Diedrichs等著文章“Loss of(Angle)Stability 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制在电网接点(2)上连接到供电电网(4)的电能的发生器(1)的方法，所述方法包括下述步骤：‑记录所述供电电网(4)的至少一个关于所述电网接点(2)的电网特性；‑控制所述发生器(1)，使得所述发生器根据所记录的所述电网特性将电流馈入所述供电电网(4)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.13 DE 102012212364.41.一种用于控制在电网接点(2)上连接到供电电网(4)的电能的
发生器(1)的方法，所述方法包括下述步骤：
-记录所述供电电网(4)的至少一个关于所述电网接点(2)的电
网特性；
-控制所述发生器(1)，使得所述发生器根据所记录的所述电网特
性将电流馈入所述供电电网(4)中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述发生器(1)是分布式发生器(1)和/或是风能设备(1)或是
包括多个风能设备(1)的风力发电厂并且尤其借助于电压逆变器(16)
馈入到所述供电电网(4)中。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中作为发生器(1)
使用至少一个风能设备(1)并且其中针对所述电网接点(2)检测电网
敏感性，所述电网敏感性说明在所述电网接点(2)上的电压与当前风
速和/或当前电网状态的瞬时相关性。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述电网敏感性与下述特征
相关地构成：
-在所述电网接点(2)上的电压(V)对由所述风能设备(1)所
产生的功率(8)的偏导数，和/或
-在所述电网接点(2)上的电压(V)对所馈入的无功功率(Q)
的偏导数，
尤其构成为两个偏导数的总和。
5.根据权利要求3或4所述的方法，
其特征在于，
所述发生器(1)的控制根据当前的所述电网敏感性进行，其中所
述电网敏感性越高，尤其使用更快的调节器特征和/或具有更强增强的
调节器特征，和/或使用非线性的调节器。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
记录至少一个所述电网特性包括：记录稳定边界(202)，并且所述
稳定边界(202)能够说明为在所述电网接点(2)上的所述电网电压(V)
的与所馈入的无功功率(Q)和与所馈入的有功功率(P)相关的函数，
和/或所述稳定边界(202)能够表示为在由在所述电网接点(2)上的
所述电网电压(V)、所馈入的无功功率(Q)和所馈入的有功功率(8)
所张开的空间中的弯曲的面。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
至少一个所记录的所述电网特性通过下述方式记录：
-由所述供电电网(4)进行电网分析，
-从所述电网分析中创建所述供电电网(4)的模型，
-基于用于所述电网接点(2)的电网模型仿真多个不同的工作点，
以及
-仿真的结果用作至少一个所述电网特性。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
一个稳定边界(202)或所述稳定边界(202)存储在表格中和/或
利用分析函数来近似。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在记录至少一个所述电网特性时也考虑所述发生器(1)的特性，
并且记录短路电流比(Scr)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
如果
-电网电压对所馈入的有功功率的偏导数的绝对值超过预先确定
的有功功率边界值，
-电网电压对所馈入的无功功率的偏导数的绝对值超过预先确定
的无功功率边界值，
-在根据对称分量方法分解所述供电电网(4)的三相电压的情况
下，顺向电压分量的绝对值大于顺向电压边界值，
-在根据对称分量方法分解所述供电电网的三相电压的情...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔克·迪德里希斯，卡伊·布斯克，阿尔弗雷德·贝克曼，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE