用于馈送电功率的方法以及风能设备技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于至少一个风能设备或具有多个风能设备的风电厂在电网连接点处将电功率馈送到供电网中的方法，其中多个能量产生器将功率馈送到所述供电网中，以及多个消耗器从所述供电网中获取功率，使得在所述供电网中得到馈送的和获取的功率之间的功率平衡，当馈送的功率比获取的功率更多时，所述功率平衡为正，并且所述方法包括如下步骤：监控功率指标，所述功率指标表示在所述供电网中的功率平衡；根据所述功率指标确定补偿能量的量；根据可用的风力馈送基本电功率；以及将所述基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于馈送电功率的方法以及风能设备
本专利技术涉及一种用于将电功率馈送供电网中的方法。本专利技术还涉及一种用于将电功率馈送供电网中的风能设备。本专利技术也涉及一种具有多个风能设备的风电厂，以便借助于所述风电厂馈送供电网中。
技术介绍
借助于风能设备或风电厂将电功率馈送供电网是已知的。同时也已知的是，借助于风能设备或风电厂提供所谓的系统服务，所述系统服务帮助在电学上支持和/或改进供电网。特别成问题的是，为了支持供电网要增加要馈送的功率，因为风能设备通常馈送与其当前从风力够获取的功率一样多的功率。为此，为了改进已经针对短期的功率升高提出：使用来自转动的转子的回转质量的功率。然而如果以提高的功率进行馈送并且为此使用来自转动的转子的功率，那么所述转子变慢，使得仅能够在短时间内馈送相应提高地馈送的功率。此外，现今还有大量电网运营商依赖所连接的大型同步机的电网支持的特性，所述同步机尤其作为常规的发电厂的发电机工作，所述发电厂特别是核电厂、火力发电厂和天然气发电厂。这种支持一如既往如一些电网运行商所期望的那样表现。虽然电网拓扑至少在一些地区改变，使得这种电网支持由于提到的、直接与电网耦合的、同步发电机的物理特性也会是不利的，特别可能对于各种情况都不是理想的。例如会出现因准同步共振引起的不稳定性。德国专利商标局在本申请的优选权申请中检索到如下现有技术：DE102009014012A1、DE102014209541A1、US2015/0159627A1、EP1665494B1、EP2282053A1和WO2012/171532A2。
技术实现思路
因此，本专利技术所基于的目的是，解决上述问题中的至少一个。尤其是，要针对风能设备或风电厂提出如下解决方案，借助于该解决方案提出相对于已知的方法尽可能改善的电网支持或系统服务，以支持供电网。特别是，要实现如下解决方案，其在电网支持时能够考虑改变的情况、特别是在供电网的结构或拓扑方面改变的情况。至少要相对于至今为止已知的方案提出一种替选的解决方案。根据本专利技术，提出根据权利要求1的方法。因此提出一种用于借助于至少一个风能设备将电功率馈送供电网中的方法并且在供电网的电网连接点处进行馈送。多个能量产生器将功率馈送到供电网中，并且多个消耗器从供电网获取功率，使得在供电网中形成被馈送的和被获取的功率之间的功率平衡(Leistungsbilanz)。在理想情况下，即当馈送与获取同样多的功率时，所述功率平衡为0。当馈送比获取的功率更多时，功率平衡在此为正。因此，将正的功率平衡理解为如下情况，其中在供电网中存在功率过量。为此提出，监控功率指标，所述功率指标表示在供电网中的功率平衡。在最简单的情况下，功率指标能够是电网频率或电网频率的特性，尤其是其改变。然而也能够考虑其他变量，例如电网电压或其特性。根据一个实施方式，测量功率平衡并且功率指标于是能够直接对应于功率平衡或者设计为相应地归一化的值。在小型电网中例如能够通过测量所有被馈送的功率和所有被获取的功率来进行测量，或者通过测量功率流来测量。与所述功率指标相关地随后确定补偿能量的量。风能设备根据可用的风力馈送基本电功率。当存在额定风时，所述基本功率例如能够是风能设备的额定功率。现在提出，将基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。因此，如果根据功率指标确定正的补偿能量的量，特别是当已识别出在供电网中的功率需求时，将馈送提高所述特定的、即正的补偿能量的量。特别是当已识别出在电网中的功率过量时，通常能够得到用于补偿能量的量的负值，使得将基本电功率改变特定的补偿能量的量意味着：减少基本电功率的馈送。为了根据功率指标确定补偿能量的量，例如能够将在供电网中检测到的功率过量按其大小分配到所述供电网的能量产生器上并且将结果与基准时间区间相乘，如果，为了使用简单的直观实例，检测到100MW的功率过量并且已知：所观察的风电厂提供所有连接到所述供电网的馈电器的功率的大约1％，那么这100MW能够被相应地划分，使得所述风电厂被分配1MW。当然也能够使用其他值和分配，其中例如仅考虑如下馈电器，所述馈电器能够提供系统服务。也考虑权重。如果现在回到所述实例，基准时间区间是一秒，那么作为补偿能量的量能够计算1MW的能量的量，即例如0.28kWh。然而也考虑，事先列出相应的表格，在所述表格中例如电网频率的预定的改变或电网频率与电网的额定频率的预定的差与补偿能量的量相关联。其于是能够根据检测到的频率变化或检测到的频率偏差来使用。在这种记录之间能够进行插值。所述补偿能量的量能够相应地附加地被馈送，其中在此也考虑负值，并且在基准时间区间结束时能够进行重新计算和相应匹配的馈送。优选地，根据检测到的或调节方面观察的风力确定基本电功率。也考虑，根据基本电功率的之前确定的值并且通过进一步考虑之前确定的且附加地馈送的补偿能量的量来确定基本电功率。通过确定和相应地附加地馈送补偿能量的量，所述类型的馈送或支持的特性，即相应的风能设备的、必要时相应的风电厂的特性，能够接近直接与供电网耦合的同步发电机的特性。直接与电网耦合的同步发电机在物理上也在功率平衡为负时进而在电网频率改变时馈送附加的能量，所述附加的能量来自旋转能。所述同步发电机由此变得更慢。相应地，实际上附加地馈送仅一个特定的能量的量并且这种能量的量也不能以任意数量提供。优选地，也能够针对提出的借助于风能设备或风电厂的馈送预定能量储备并且根据所述预定的能量储备确定补偿能量的量。尤其在确定正的补偿能量的量时，所述补偿能量的量能够与预定的能量储备相关并且与短期馈送多少附加的补偿能量的量相关。优选地，针对风能设备或针对风电厂确定能量储备，所述能量储备说明如下能量的量，其除了基本电功率之外能够被馈送到供电网中。与所述能量储备相关地，于是确定补偿能量的量。因此，至少根据功率指标和根据能量储备确定补偿能量的量。例如，补偿能量的量能够经由功率指标的相关性函数确定并且附加地权重系数能够考虑能量储备。例如，能够求出存在的能量储备和最大能量储备之间的比例。所述系数于是自然处于值1和0之间并进而作为可以采用在0到1的值的系数融入根据功率指标对补偿能量的量的确定中。如果除了基本功率之外馈送补偿能量的量，那么这使得能量储备减少并且进而也会引起所述权重系数的直接改变，这只列举该实施方案的一个优选实施形式。另一优选的变型方案是，首先根据功率指标确定补偿能量的量并且能量储备引起在此确定的值减少，一旦能量储备低于预定的值，例如最大能量储备的50％。此外，作为这种最大能量储备能够使用如下值，所述值通过风能设备的或风电厂的基本特性得出。作为最大能量储备或替选地作为初始能量储备也能够使用如下值，所述值说明：在采取用于支持电网的第一措施的时刻存在多少能量储备，所述第一措施需要正的补偿能量的量。参照最大能量储备的阐述类似地也适用于在此所阐述的初始能量储备。根据一个实施方式提出，针对基准时间区间进行补偿能量的量的确定并且在所述基准时间区间内将基本功率的馈送改变所述补偿能量的量，即根据符号提高或减少所述补偿能量的量。这种基准时间区间例如能够为一秒，或半秒或200ms，这只是列举一些优选的实例。因此，计算补偿能量的量并且在所述基准时间区间中馈送，或尽可能在与基准时间区间同样大小的时间区间内馈送。由此能够实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于借助于至少一个风能设备或借助于具有多个风能设备的风电厂在电网连接点处将电功率馈送到供电网中的方法，其中‑多个能量产生器将功率馈送所述供电网中，以及‑多个消耗器从所述供电网中获取功率，使得在所述供电网中得到馈送的和获取的功率之间的功率平衡，当馈送的功率比获取的功率更多时，所述功率平衡为正，并且所述方法包括如下步骤：‑监控功率指标，所述功率指标表示在所述供电网中的功率平衡；‑根据所述功率指标确定补偿能量的量；‑根据可用的风力馈送基本电功率；以及‑将所述基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 DE 102016106215.41.一种用于借助于至少一个风能设备或借助于具有多个风能设备的风电厂在电网连接点处将电功率馈送到供电网中的方法，其中-多个能量产生器将功率馈送所述供电网中，以及-多个消耗器从所述供电网中获取功率，使得在所述供电网中得到馈送的和获取的功率之间的功率平衡，当馈送的功率比获取的功率更多时，所述功率平衡为正，并且所述方法包括如下步骤：-监控功率指标，所述功率指标表示在所述供电网中的功率平衡；-根据所述功率指标确定补偿能量的量；-根据可用的风力馈送基本电功率；以及-将所述基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-针对所述风能设备或所述风电厂确定能量储备，所述能量储备说明除了所述基本电功率以外能够馈送到所述供电网中的能量的量；以及-根据所述能量储备确定补偿能量的量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，-针对基准时间区间确定所述补偿能量的量；以及-在所述基准时间区间中，将所述基本功率的馈送改变所述补偿能量的量，即提高或减少所述补偿能量的量。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-根据所述功率指标确定所述补偿能量的量，使得当功率平衡减少并且为负，尤其低于预定的下限值时，所述补偿能量的量为正，即所述基本功率的馈送提高；以及-根据所述功率指标确定所述补偿能量的量，使得当所述功率平衡提高并且为正，尤其高于预定的上限值时，所述补偿能量的量为负，即所述基本功率的馈送减少。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-所述补偿能量的量以相关性函数与所述功率指标相关，和-所述相关性函数是可变的，和/或-所述相关性函数与所述电网连接点相关。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述相关性函数根据如下信息中的至少一个信息改变，所述信息被设定或选自下述列表，所述列表具有：-所述供电网的系统特性，-所述供电网的系统性能，-所述供电网的系统状态；-另一风能设备的或另一风电厂的相关性函数，-外部的规定值，特别是所述供电网的运营商的规定值，和-在所述供电网中的事件，特别是电网部段的断开或再连接。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述供电网具有电网频率并且由下述列表中的至少一个变量确定所述功率指标，所述列表包括：-所述电网频率，-所述电网频率的时间导数，-电网电压，-测量到的功率差，-对所述电网频率仿真的模型频率，和-在所述电网电压的相位和所述模型频率的相位之间的相位角。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-由所述功率指标的改变和可设定的第一位置因子的乘积计算所述补偿能量的量，或此外或替选地-由所述功率指标和可设定的第二位置因子的乘积计算所述补偿能量的量。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-所述风能设备或所述风电厂具有至少一个馈送设备，以将电功率馈送到所述供电网中，并且所述馈送设备具有至少一个要遵守的运行范围，以便遵守设备保护或规定的边界值，其中-为了馈送补偿能量的量，当所述基本功率的馈送提高时，在预定的补偿时间区间内离开所述运行范围，尤其至少超出所述运行范围的上限值，直至预定的超出值。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，-为了馈送所述补偿能量的量，在预定的补偿时间区间中离开所述运行范围，使得-降低用于产生调制的电流信号的时钟频率；和/或-增大用于产生调制的电流信号的公差带。11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了馈送所述补偿能量的量-当所述基本功率的馈送提高时，使用所述风能设...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·布龙巴赫，
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