用于控制风能设施的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制至少一个风能设施以由风产生电能并馈入到供电网(2)中的方法，其中风能设施具有空气动力学的转子(18)，所述转子具有可调节其叶片角度的转子叶片，转子(18)能够以可变的转子转速运行，并且风能设施具有与空气动力学的转子(18)耦合的发电机，用于产生发电机功率，其中风能设施以正常模式运行，在所述正常模式中，所述风能设施将直至额定功率的可提供的风功率馈入到供电网(2)中，其中可提供的风功率表示如下功率，所述功率能够与风和风能设施的技术极限相关地从风中得到并且能够馈入到供电网(2)中，并且风能设施与至少一个馈入到同一供电网(2)中的太阳能设施的运行情况相关地从其正常模式变换到支持模式中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制风能设施的方法
本专利技术涉及一种用于控制至少一个风能设施的方法。本专利技术还涉及一种相应的风能设施并且本专利技术涉及一种具有多个这种风能设施的风电厂。本专利技术还涉及一种具有至少一个风电厂和至少一个太阳能设施的风能系统。
技术介绍
风能设施是已知的并且原则上设为用于，从风中提取能量并且作为电流馈入到供电网中。对于所述基本任务附加地，风能设施还越来越频繁地承担支持供电网的任务。电网支持的所述越来越重要的意义部分地也与如下情况相关联：除了风能设施以外尤其也包括光伏设施的分立的能量馈入器的份额增大。因此期望的是，分立的能量馈入器也能够贡献于电网的支持，至少期望的是，所述分立的馈入器中的一些能够有此贡献。作为用于借助于风能设施支持供电网的问题通常提到，所述风能设施的馈入附加的功率以支持电网的能力与当前的气象情况相关。换言之，问题会在于，风能设施在风较小时或在根本没风时能够馈入少量支持功率或根本不馈入支持功率。实际上，对于光伏设施也提到类似的问题，所述光伏设施合乎自然规律地仅能够在白天、特别是在日照下产生电流。风能设施原则上将势能、动能尤其储存在其转子中，以便能够借此例如提供当前备用量(Momentanreserve)。然而，仅当相关的风能设施的转子也转动时，从提到的动能中这样提供正的当前备用量才变得可能。在此情况下，如果风能设施的转子转动，那么然而可能的是提供当前备用量，即短暂地提高馈入的功率。当前备用量的这种馈入在光伏设施中然而是未知的。这种馈入可能可以通过预防性地调节或提供储能器来实现。德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE102011081795A1、DE102013101099A1、DE102013203540A1、DE102014101809A1、US2011/0057445A1、US2016/0065115A1、WO2014/118059A1、DE102009037239A1和DE29714248U1。
技术实现思路
因此，本申请基于如下目的，解决上述问题中的至少一个。尤其本专利技术基于的目的是，改进可再生能量的电网集成。尽可能应当在电网中在任意时间点实现当前备用量提供。特别地，应当通过可再生能源在产生电流时实现或至少能够实现尽可能高的覆盖比例。尤其，应当避免由于缺少电网支持在扩建可再生能源时的电网技术方面的上限。至少应当相对于至今为止的解决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所述的方法。因此，方法涉及至少一个风能设施的控制，用于由风产生电能以馈入到供电网中。用于控制风能设施的方法根据意义可转用于控制多个风能设施。特别地，每个风能设施优选自动地控制其工作点，然而对此能够得到预设值以进行协调，所述预设值特别能够由上一级的控制单元、如例如用于控制风电厂的电厂控制装置协调和提供。风能设施具有空气动力学的转子，所述转子具有可调节其叶片角度的转子叶片。原则上，单个转子叶片也能够是足够的，这现今然而被证实为原则上不适合。此外，转子能够以可变的转子转速运行。尤其在部分负荷范围内，如果风速还未达到额定风速，那么转子转速能够与选择的工作点相关。然而原则上，转子转速在有意义的极限之内可变且可预设。与空气动力学的转子耦联有发电机，所述发电机产生发电机功率。提出，风能设施在正常模式中运行，在所述正常模式中，所述风能设施将直至额定功率的可提供的风功率馈入到供电网中。因此，只要风还弱至使得所述风不能提供额定功率，那么在所述正常模式中可提供的风功率从而尽可能多的功率从风中得到并且馈入到供电网中。如果风速达到额定风速并且超过所述额定风速，那么为了保护风能设施的部件必须将功率限制到额定功率。通常，与风速相关的工作点与所述正常模式相关。此外提出，风能设施与至少一个馈入到同一电网中的太阳能设施的运行情况相关地从正常模式变换到支持模式中。因此，风能设施也可在支持模式中运行，所述支持模式不同于正常模式。在此提出，所述支持模式与馈入到同一电网中的太阳能设施相关地实现。这尤其针对光伏设施提出，在所述光伏设施中，分别馈入的功率实际上无延迟地随着射入的太阳功率波动并且所述光伏设施通常实际上不具有储能器。因此，尤其针对光伏设施存在如下问题，所述光伏设施不适合于提供当前备用量。尽管如此，因此也能够辅助其他太阳能设施。特别地，在此提出，风能设施在支持模式中与在其正常模式中相比，馈入、能够馈入更多当前备用量或者至少提供更多当前备用量。然而也考虑，风能设施在所述支持模式中与在正常模式中相比，另外地提供更高的用于支持供电网的支持贡献。特别提出，当至少一个馈入到同一供电网，其简化地也可称作为电网，的光伏设施将相对多的电功率馈入到电网中时，尤其当所述光伏设施以其额定功率馈入时，选择所述支持模式。换言之，当存在大量日射时，在此提出至少一个风能设施的支持模式。因此，根据本专利技术已知，通常存在一方面高的日射进而大量馈入的太阳能功率和另一方面弱的风进而少量馈入的太阳能功率之间的关联关系。为此现在提出，至少一个风能设施在这种情况下设置用于，相对大地贡献于支持供电网。特别地，风能设施在这种情形下实际上为至少一个提到的进行馈入的光伏设施能够一起承担提供或至少供应当前备用量。由此能够实现如下情形，在日射强的情况下能够馈入大量光伏功率，而同时能够提供大量支持势能，尤其当前备用量，光伏太阳能设施本身不可提供所述支持势能。由此，光伏设施和风能设施能够有利地补充，这通过如下方式实现：在日射强的情况下光伏设施馈入并且风能设施支持。原则上，至少一个风能设施当然也能够在如下情况下进入支持模式：所述风能设施本身也能够馈入一些风功率或甚至大量风功率。虽然已知存在大量日射和少量风之间的关联关系，但是提出的解决方案也能够在存在大量日射并且同时存在大量风的罕见情况下应用。因此优选地提出，风能设施在支持模式中能够比在正常模式中提供更多的当前备用量。根据一个实施方式提出，与在供电网中检测到的电网频率f的频率变化df/dt相关地，将当前备用功率PM馈入到供电网中，其中在正常模式和支持模式之间设置当前备用功率PM与频率变化df/dt的不同的相关性，使得在频率变化df/dt相同的情况下，与在正常模式中相比，当前备用功率PM在支持模式中的数值更大。与频率变化相关地馈入到供电网中的当前备用量尤其用于抵抗频率变化。这种抵抗应当尽可能快地进行，或立即进行。因此，也使用术语当前备用功率或简化地使用当前备用量，并且随后也将所述术语当前备用量同义地用于当前备用功率。这种当前备用量的馈入适合于支持供电网进而是期望的。尽管要注意的是，这种当前备用量的馈入也能够是用于进行馈入的风能设施的负荷。尤其地，馈入的功率的快速提高，尤其当所述提高达到设计极限时，由此能够使器件负荷。此外，由此也能够造成功率损失，因为风能设施在此至少暂时离开其最优的工作点。尤其地，使用来自风能设施的旋转的转子的振动能造成所述转子的制动，这一方面能够引起，也离开空气动力学方面最优的工作点，这然而另一方面也能够引起设备的机械负荷。因此，当前备用量的馈入对于风能设施的运营商而言不一定是期望的。因此提出，与在支持模式中相比，在正常模式中馈入或提供更少的当前备用量。当前备用量的馈入通常与供电网的电压的频率变化的检测相关，即与频率变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制至少一个风能设施(7)以由风产生电能并馈入到供电网(2)中的方法，其中‑所述风能设施(7)具有空气动力学的转子(18)，所述空气动力学的转子具有可调节其叶片角度的转子叶片；‑所述转子(18)能够以可变的转子转速运行；并且‑所述风能设施(7)具有与所述空气动力学的转子(18)耦联的发电机，用于产生发电机功率，其中‑将所述风能设施(7)以正常模式运行，在所述正常模式中所述风能设施将直至额定功率的可提供的风功率馈入到所述供电网(2)中，其中所述可提供的风功率表示如下功率，所述功率能够与风和所述风能设施(7)的技术极限相关地从风中获得并且能够馈入到所述供电网(2)中；并且‑将所述风能设施(7)与至少一个馈入到同一供电网(2)中的太阳能设施的运行情况相关地从其正常模式变换到支持模式中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.19 DE 102016115431.81.一种用于控制至少一个风能设施(7)以由风产生电能并馈入到供电网(2)中的方法，其中-所述风能设施(7)具有空气动力学的转子(18)，所述空气动力学的转子具有可调节其叶片角度的转子叶片；-所述转子(18)能够以可变的转子转速运行；并且-所述风能设施(7)具有与所述空气动力学的转子(18)耦联的发电机，用于产生发电机功率，其中-将所述风能设施(7)以正常模式运行，在所述正常模式中所述风能设施将直至额定功率的可提供的风功率馈入到所述供电网(2)中，其中所述可提供的风功率表示如下功率，所述功率能够与风和所述风能设施(7)的技术极限相关地从风中获得并且能够馈入到所述供电网(2)中；并且-将所述风能设施(7)与至少一个馈入到同一供电网(2)中的太阳能设施的运行情况相关地从其正常模式变换到支持模式中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风能设施(7)在所述支持模式中与在所述正常模式中相比能够提供更多的当前备用量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与在所述供电网(2)中检测出的电网频率f的频率变化df/dt相关地，将当前备用功率PM馈入到所述供电网(2)中，其中在所述正常模式和所述支持模式之间，设置所述当前备用功率PM与所述频率变化df/dt的不同的相关性，使得在频率变化df/dt相同时，所述当前备用功率PM的数值在所述支持模式中比在所述正常模式中更大，尤其借助公式PM＝k*df/dt计算所述当前备用功率PM，其中k是相关性系数并且其数值在所述支持模式中比在所述正常模式中更大。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了支持所述供电网(2)，提供支持功率，尤其当前备用功率，能够调用所述支持功率用于馈入到所述供电网(2)中，或者能够与电网性能相关地馈入，其中所述至少一个风能设施(7)在所述支持模式中与在所述正常模式中相比提供更高的支持功率。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述风能设施(7)在所述支持模式中与在所述正常模式中相比至少时间更短地将功率馈入到所述供电网(2)中，或者从所述供电网(2)中提取功率，以便提供提高的当前备用量。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述风能设施(7)的所述支持模式包括至少一个选自如下列表的运行：-空转运行，在所述空转运行中，所述风能设施(7)的所述转子(18)通过风的驱动转动，而不产生功率；-高转速运行，在所述高转速运行中，所述风能设施(7)的所述转子(18)以高转速转动，其中不馈入功率或仅馈入少量功率；和-零功率运行，在所述零功率运行中，所述转速在没有功率馈入的情况下提高直至最大转速；和-发动机运行，在所述发动机运行中，所述风能设施(7)的所述转子(18)通过出自所述供电网(2)中的电功率(PPV)驱动，所述电功率不超过瞬时从所述太阳能设施馈入到所述供电网(2)中的太阳能功率。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-到所述支持模式的变换与占主导的风速相关，并且此外或替选地-所述支持模式的至少一个特性与占主导的风速相关。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-到所述支持模式的变换，以及此外或替选地-所述支持模式的至少一个特性与所述供电网(2)的至少一个电网状态或对此代表性的变量相关，选自如下列表：-电网频率，-电网频率变化，-电网频率变化梯度，-电网电压，-电网电压变化，-显示电网状态的外部的电网状态信号，-变频器比例，所述变频器比例说明从变频器馈入到所述供电网(2)中的功率与总共馈入到所述供电网(2)中的功率的比例，和-要求当前备用量的由网络运营商传输的要求信号。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果-所述至少一个太阳能设施至少将其额定功率的可预设的最小比例、尤其其额定功率的50％馈入...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·布龙巴赫，卡塔琳娜·舒伯特，
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