CN104205547B - 用于控制将电流馈送到供电网中的设施的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制具有风能设备(2)的用于将电功率馈送到供电电网(22)中的馈送设施(1)的方法，其包括下述步骤：借助风能设备(2)由风产生电功率(P0)；将所产生的电功率(P0)的第一部分(P1)馈送到供电电网(22)中；将所产生的电功率(P0)的第二部分(P2)输送给用于消耗所产生的电功率(P0)的所输送的第二部分(P2)的电负载(6)，并且其中根据至少一个监控的电网状态和/或根据盛行风完全地或者部分地减小所产生的电功率(P0)的输送给负载(6)的第二部分(P2)，并且相应地增大电功率(P0)的馈送到供电电网(22)中的部分(P1)，以及本发明涉及一种相应的馈送设施。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制具有风能设备的、用于将电功率或电能馈送到供电电网中的馈送设施的方法。此外，本发明涉及一种这样的馈送设施。此外，本发明涉及一种具有风能设备和至少一个馈送设备的风电场。
背景技术
由风产生电流并且将所述电流馈送到供电电网中的风能设备通常已知。这种风能设备的一个示例在图1中示意性地示出。因此，这种风能设备也能够理解成包括风能设备的馈送设施。
通常，但是至少优选地，风能设备在所谓的电网并行运行模式中运行。通常将其理解成，相应的风能设备分别产生如同基于盛行风(vorherrschende Wind)所能够产生的一样多的电功率，并且将所述电功率馈送到供电电网中。在下文中也同义地称作为网络或电网的供电电网补偿或吸收所馈送的功率造成的波动。
然而这种电网并行运行模式对于电网在电网中风能设备的电功率的份额增大的情况下是有问题的。值得期望的是，风能设备也支持电网并且尤其能够匹配于电网的功率需求。
在这层意义上，已知下述解决方案，在所述解决方案中，风能设备能够承担支持电网的功能。例如，US 6,984,898示出一种方法，在所述方法中，风能设备根据电网电压调控其馈送的功率。从US 6,891,281中已知一种方法，在所述方法中，根据电网中的电压的频率来调控功率。US 7,462,946描述一种用于通过风能设备将电功率馈送到供电网中的方法，所述方法能够考虑供给电网中的短路。US 6,965,174提出一种方法，其中用于馈送到电网中的风能设备根据电网电压设定所馈送的功率的相位角进而设定无功功率份额，以便也由此提供对电网的支持。US7,525,208也提出考虑电网中的短路。
所有这些方法提供对电网的支持，但是不能改变的事实是，风能设备不能够从风中产生比相应主导的风条件所允许的更多的电功率。就此而言，尤其地，功率增大关于幅值和这种增大的持续时间都非常受限。
为了也能够实现增大风能设备的所馈送的功率，EP 2 411 669提出，通过下述方式实现短暂的功率增大以支持电网：利用出自风能设备的旋转的转子的离心量(Schwungmasse)的功率。这种功率增大也非常受限，所述功率增大也从储存在转子中的最大动能得出。附加地，需要一定的耗费，将风能设备的转子的动能转换成电流，以便实现所馈送的电功率的期望的增大。
德国专利商标局已经在优先权申请中检索到下述现有技术：DE 10 2009 018 126A1和DE 10 2008 052 827 A1。
发明内容
因此，本发明基于下述目的，处理上述问题中的至少一个。尤其地，应当提出解决方案，借助所述解决方案在应用风能设备时也能够增大电功率的馈送。电功率的所述增大应尤其是尽可能简单的、是尽可能快的并且能够尽可能持续执行。在此，也应寻求显著的功率增大，尤其是尽可能以至少10％、20％或在可能情况下甚至以50％或者更多的功率增大。至少应提出替选的解决方案。
根据本发明，提出一种用于控制具有风能设备的用于将电功率馈送到供电电网中的馈送设备的方法，所述方法包括下述步骤：
-借助所述风能设备由风产生电功率；
-将所产生的所述电功率的第一部分馈送到所述供电电网中；
-将所产生的所述电功率的第二部分输送给电负载以用于消耗所产生的所述电功率的所输送的所述第二部分；并且
-将所产生的所述电功率的第三部分输送给电储存器；
-监控供电电网的至少一个系统状态或盛行风或者监控这两者；
-其中根据至少一个所监控的电网状态和/或根据盛行风，完全地或部分地减小所产生的所述电功率的输送给所述负载的所述第二部分，并且相应地增大所述电功率的馈送到所述供电电网中的第一部分；
-根据至少一个所监控的电网状态，从所述电储存器中提取电功率并且将其馈送到所述供电电网(22)中；和/或
-根据至少一个所监控的电网状态，完全地或者部分地减小所产生的所述电功率(P0)的输送给所述电储存器(8)的第三部分(P3)，并且相应地增大所述电功率(P0)的馈送到所述供电电网(22)中的第一部分(P1)。据此控制具有风能设备的馈送设施。这样进行控制，使得风能设备产生电功率。要指出的是，在此将产生电功率或产生电能理解成将其他形式的功率或能量转换成电功率或电能。因此，风能设备通过其将来自风的能量转换成电能来产生电功率。
这样产生的所述电功率中的第一部分被馈送到供电电网中。通过风能设备产生的电功率的第二部分被输送给电负载以用于消耗。将电负载理解成电气意义上的负载，即所述负载消耗电功率。所述电负载以何种类型和方式继续使用电功率首先是不重要的，尽管存在如在下文中仍要描述的优选的负载。
优选地，监控或观察风和/或供电电网的至少一个电网状态。在此考虑不同的电网状态，如在下文中还要描述的那样。然而，监控电网状态至少在对馈送设施总归必须考虑方面之外的内容进行评估，即电网中的电压的频率、相位和幅值，尤其是在电网馈送点上，在所述电网馈送点上馈送设施馈送电网的电功率。
现在，根据所述至少一个监控的电网状态和/或根据风，将所产生的电功率的输送给负载的第二部分完全地或部分地减小并且添加给电的第一部分。因此，电功率的第一部分以所述减小部分增大并且馈送到供给电网中的电功率相应地增大。
风相关的减小也能够通过下述方式实现：所馈送的功率保持恒定。所产生的功率的第二部分因此能够与整体产生的电功率的波动相关。因此，关于风的信息影响关于所产生的电功率的信息。
尤其地，提出第二部分的与电网状态相关的减小。
因此，如果基于至少一个所监控的电网状态认识到或假设或期望：有利的是，增大馈送到电网中的功率，那么这能够简单地通过下述方式进行：将输送给负载的电功率中的一部分引导成用于馈送到电网中。这此外具有下述优点：能够以简单的方式快速地提供附加的电功率。必要时可能需要的是，将电负载准备成，使得提供突然减少的功率或者甚至不再提供功率。对此，能够相应地准备或也能够选择负载。
替代电网状态或除了电网状态之外提出，监控风的状态，尤其是风强度。因此提出，将所馈送的电功率、即将所产生的电功率的第一部分尽可能保持恒定，除非电网的状态使得需要或有利地改变这种所馈送的电功率的幅值。
优选地，电负载是用于将电功率转换成其他的能量形式的转换设备，尤其地，负载是转换设备，所述转换设备产生作为载能体的气体或液体。例如，能够通过电解产生氢气。此外或补充地，能够通过甲烷化工艺产生甲烷并且将其馈送到气体网络和/或气体储存器中。因此，存在下述负载，所述负载不仅能够根据所述转换设备的尺寸消耗大量的电功率，而且所述负载也能够容易地改变其功率。如果这种转换设备的输入功率减小，那么所述转换设备相应地生产较少的气体或必要时根本不生产气体。这种状态原则上能够任意长地持续。
减小输送给转换设备的电功率能够在最短的时间内进行，例如在几毫秒之内进行。即使转换设备需要更多时间来减少或切断气体产物，对此能够设有相应的中间储存器。
根据一个实施方式提出，将风能设备所产生的电功率中的第三部分输送给电储存器。原则上，虽然也能够考虑的是，在该情况下，第二部分为0值，但是优选地，根据该实施方式将电功率分配成三个部分，所述三个部分能够具有不同的值。第一部分在此被馈送到供电网中，第二部分用于负载，尤其是转换设备，并且第三部分用于对电储存器充电。
根据至少一个所监控的电网状态，尤其是在基于供电网的相应的需求的情况下，或者期望供电网的相应的需求时，能够从电储存器中提取电功率并且将其馈送到供电电网中。附加地或替选地，也根据一个或多个所测定的相关的电网状态将用于对储能器充电的电的第三部分改变成用于馈送到供电网中。因此，所馈送的电功率能够在非常短的时间内以第二和第三部分增大，使得能够在非常短的时间中进行切换，使得由风能设备或由多个风能设备产生的总的电功率能够馈送到供电网中。为了此外在馈送时仍至少暂时实现功率增大，能够使用暂存在电储存器中的电能，以便将所馈送的功率增大到超过当前分别通过一个或多个风能设备可用的功率。
该情况尤其能够设为用于暂时的特殊情况。这种特殊情况能够根据在电网中进行的测量得出，或者情况例如在工业设备在已知的时间点接入大的负载进而产生短暂的功率需求峰值时也能够预先识别。
清楚的是，将所产生的功率的第三部分馈送到电储存器中不能够持久地以高的功率进行。优选地，控制电储能器或者设定所产生的电功率的第三部分，使得电储存器始终充满电，以便能够提供尽可能多的备用功率。但是电储能器也能够用于不仅在特殊情况中提供其能量，而且借此很普遍地对波动的电网需求做出反应或者补偿风的波动。
功率的第二部分或所述第二部分的一部分引导成用于馈送尤其实现对突变的功率需求做出反应的快速的可能性，或者甚至在故障情况下，只要这种故障情况能够伴随有增大的功率馈送，就起到对电网支持的作用。功率的第二部分的这种引导尤其能够非常快地进行，因为所需要的电功率已经作为电能准备好。
同时，所述第二部分的引导也能够可变地进行，使得实现馈送到电网中的电功率增大。换言之，能够实现，虽然风波动，还是将恒定的功率馈送到电网中。因此，馈送能够增大。这种增大已经能够有利地影响电网稳定性，因为馈送均匀地进行进而同时也避免不期望的波动。换言之，可能遇到在风能设备中面临关于电网稳定性的问题的疑虑，因为存在理论上的风险：非常多的风能设备突然以不互相配合的方式同时馈送较少的功率或同时馈送较多的功率，这在极限情况下应会引起电网崩溃。虽然这些疑虑(根据所使用的风能设备)可能是毫无根据的，但是至少不会如其通常所看到的那样表现出大问题，所提出的增大能够消除这种疑虑。
应用电储存器同样能够促进这种增大，并且附加地可馈送的功率的增大超过盛行风功率进而原则上也超过所涉及的一个或多个风能设备的额定功率。
监控至少一个电网状态能够是或包含监控供电电网中的频率。供电网中的频率尤其能够是用于电网中的功率需求的指示符。如果频率相对于额定频率、即例如相对于欧洲联合电网中的50Hz或US美国电网中的60Hz增大，这是电网中功率的供给过量的指示符。如果频率尤其下降到电网的标称功率、尤其是额定频率之下，那么这是电网中的电功率的供给不足的指示符。因此，优选提出，将功率的第二和/或第三部分完全地或部分地引导成用于馈送，使引导根据电网中的频率降低到预定的极限值之下来进行。
优选地或补充地，能够监控供电电网中的电压，即监控其幅值。尤其地，在此，使用电压的有效值的幅值或电压的类似表示值。尤其地，所述完全地或部分地将功率的第二和/或第三部分引导能够取决于，供电电网中的电压是否下降到预定的电压极限值之下。
所述引导也能够定量地取决于所监控的电网状态。优选地，供电电网中的频率、即所谓的电网频率越大程度地下降到预定的极限值之下，那么越多的功率引导成用于馈送。更优选地，供电电网中的电压、即所谓的电网电压越大程度地下降到预定的电压极限值之下，那么越多的电功率引导成用于馈送。不仅在所描绘的频率相关的提议中、而且也在所述电压相关的提议中，功率的引导能够随着功率继续下降或电压继续下降而线性地增大至极限值。
优选地或补充地，通过评估外部信号来监控电网状态。这种外部信号尤其是供电网的运营商、即所谓的电网运营商传送的信号。由此，例如能够一起考虑电网中的其他发生器的其他行为。由此，尤其能够避免电网中的多个发生器在其调控方面彼此相反地工作，馈送设施能够形成所述多个发生器中的一个发生器。此外，通过考虑电网运营商的信号，也能够考虑将来的结果，例如按照计划接通或切断发生器或负载。
更优选地或补充地提出，为了监控至少一个电网状态，测定供电网的电功率的当前需求，尤其是过度需求，即比分别由供电网中的发生器刚好提供的更多的需求。如所描述的那样，这能够借助于监控频率来进行。其他的可能性在于，执行具体的消耗测量，所述消耗测量能够完全地或部分地由负载本身执行。尤其地，在此也考虑下述可能性：将来电网的负载和发生器能够在更大程度上在信息方面联网并且相应地计划其需求或其供应并且也相互通信。这样的信息能够由馈送设施评估。优选地，但是假设，为负载组或全部负载进行预先评估，并且仅将这种评估的结果作为对馈送设施的要求传送，并且相应地能够作为电网状态考虑。
更优选地提出，作为电网状态监控供电电网的频率的变化，即电网频率的变化。尤其地，电网频率的快速的或不期望地快速的变化不仅能够是过度需求或过度供给的指示符，而且也是威胁性的临界的电网状态的指示符。例如，快速下降的电网频率能够是警报性的功率需求增大的指示符。尤其地，电网频率的快速下降能够使得必需快速将功率引导成用于馈送。例如，通过引导能够将所产生的功率的第二部分和/或所产生的功率的第三部分立即并且完全提供用于馈送。因此，在非常短的时间内，附加功率的显著的份额能够用于馈送，所述份额此外能够持久地馈送。
优选地，为频率变化预设极限值并且提出，当频率的负的变化、即频率下降低于所述极限值时，即当其数值高于所述极限值的数值时，那么开始将所产生的电功率的第二和/或第三部分引导以用于馈送到供电网中。
优选地，两个或多个这种不排它地提到的用于监控电网状态的提议能够组合。例如提出，当频率的绝对值仍然高、尤其是高于标称值、尤其是高于额定频率时，仍能够容许特定的频率下降。但是，如果电网频率为所述标称值、尤其是额定频率或者低于所述标称值或额定频率，同样的频率下降能够引起如所描述的那样将功率引导以用于馈送。同样，对电网电压的评估和/或对电网频率的评估和/或对电网频率变化的评估也能够引起用于引导功率的不同结果，例如取决于电网运营商是否经由信号已经预先通知相应的对策，所述对策已经消除可能识别到的问题。当电网运营商传送还会造成识别到的问题增大的信号时，评估能够得出其他的结果。同样地，考虑负载的尤其当前的需求分析能够影响评估电网状态的结果。如果例如已知的是，大的负载从电网断开，首先能够停止附加地馈送电功率。
一个实施方式提出，将所产生的电功率的输送给负载的第二部分完全地补充给电动率的馈送到供电电网中的第一部分，尤其是使得所产生的电功率的第二部分通过切换过程引导，使得所述第二部分连同第一部分一起提供用于馈送到供电电网中。附加地或替选地，能够将所产生的电功率的输送给电储存器的第三部分完全地补充给电功率的馈送到供电电网中的第一部分。
优选地，将电功率的第二和/或第三部分完全地或部分地引导，使得将功率导入到逆变器的直流电压中间回路中，所述逆变器原则上执行到电网中的馈送。优选地，对此，馈送设施原则上构造成，使得风能设备产生电功率并且将所述电功率整流并且作为直流电压提供。基于所述直流电压首先分配成功率的第一、第二和/或第三部分。功率的第一部分以这种形式、即作为直流电压提供给直流电压中间回路，并且逆变器相应地根据频率、相位和幅值产生要馈送的功率。
如果现在将功率的第二和/或第三部分引导成用于馈送，这原则上进行成使得风能设备的作为直流电压提供的总的电功率的相应的部分不再被提取或不再被完全提取进而直接在直流电压中间回路中提供并且能够被馈送。换言之，一个实施方式提出，电功率的第二和/或第三部分的引导能够通过下述方式简单地进行：不再提取所述第二和第三部分并且更确切地说，由风能设备提供的总的电功率直接完全流到直流电压中间回路中并且提供用于馈送。
因此，也清楚的是，增大所馈送的电功率能够自发地并且简单地进行，因为用于馈送的逆变器继续正常工作，并且仅具有立即更多可用的用于馈送的电功率。就此而言，仅必须采取下述预防措施：也能够由多个优选经由直流电压中间回路耦合的单独的逆变器形成的逆变器必须针对馈送通过一个或多个风能设备可产生的总的最大功率来设计。
此外，提出一种用于将电功率馈送到供电电网中的馈送设施，其包括：
-风能设备，以产生电功率；
-馈送机构，以用于馈送由所述风能设备产生的所述电功率的至少一个第一部分；
-电负载，以用于消耗由所述风能设备产生的所述电功率的至少一个第二部分；和
-监控供电电网的至少一个系统状态或盛行风或者监控这两者；
-控制装置，以用于控制所述馈送设施，其中所述控制装置准备用于执行上文中所述的控制方法。所述馈送设施包括：至少一个用于产生电功率的风能设备；至少一个用于馈送由风能设备产生的电功率的至少一个第一部分的馈送机构、尤其是逆变器；用于消耗由风能设备产生的电功率的至少一个第二部分的电负载；和用于控制馈送装置并且尤其也用于控制功率流量的控制装置。
控制装置准备用于，执行根据上述实施方式中的至少一个的方法。这种准备用于执行控制方法能够在于，将控制装置与逆变器和切换或引导装置耦合。尤其地，控制装置能够操控切换或引导装置，使得可选地将所产生的电功率的第二部分完全地或部分地从至少一个风能设备导向负载或逆变器。优选地，控制装置具有相应的评估单元，所述评估单元能够完全地或部分地是整个控制程序的一部分，并且所述评估单元相应地执行对至少一个电网状态的评估。
优选地，电负载是转换设备，以用于将电功率、即电功率的输送给所述转换设备的第二部分转换成其他的能量形式。尤其地，作为所述电负载提出下述转换设备，所述转换设备借助于输送给其的电功率产生气体如氢气和/或甲烷或液体。
根据另一个设计方案提出，馈送设施具有电储存器以用于储存由风能设备产生的电功率的第三部分和/或馈送设施具有带有直流电压中间回路的逆变器，所述逆变器基本上执行将电功率的第一部分进而必要时将由风能设备产生的总的电功率馈送到供电电网中。当然，为了馈送能够设有另外其他的部件，例如电网扼流圈，这对本领域技术人员是常用的。
此外，提出一种风电场，所述风电场具有多个风能设备和根据上述实施例之一所述的馈送设施。因此，风电场包括：多个风能设备；至少一个馈送机构，如逆变器；和负载，尤其是转换设备。因此，借助所述风电场，能够产生大量的电功率。根据风能设备的数量和大小，风电场总体上甚至能够具有大型发电厂的量级。所述风电场优选以与相应多的负载、尤其是转换设备组合的方式运行，所述转换设备能够消耗大部分所产生的电功率，优选超出风电场的额定功率的5％、超出风电场的额定功率的10％、20％或优选50％，尤其以用于产生气体如氢气或甲烷。
结合所提出的风电场并且结合仅一个或少量的风能设备要指出的是，虽然值得期望的是，转换设备将电功率的所输送的第二部分尽可能无损耗地转换成其他的载能体、例如氢气或甲烷，但是本发明的基本思想不取决于此。在此，要考虑的是，目前电网稳定性具有高的重要意义，这证实所产生的电功率的一定损耗。附加地，尤其当在电网中仅存在对电功率的低的需求，即例如在夜间时，那么运行转换设备。但是，这种低的功率需求也通常导致低的电价，使得当在高需求进而高电价的时间进行转换回其他的能量形式时，效率差的转换在低电价的时间还是能够引起正面的整体结果。或者当再次以高价提供能量时，使得因此通过差的效率造成的可能的损耗减小或者在最优的情况下不会出现。
然而，尤其重要的是，在电网中的功率需求增大的情况下，尤其在电网中的功率需求快速地或甚至突变地增大的情况下，本发明能够实现立即增大所馈送的功率的可能性。
附图说明
现在，在下文中示例性地根据实施例参考所附的附图详细阐述本发明。
图1示出风能设备的示意图。
图2示出馈送设施的示意简化概览图。
图3示出用于说明功率分配的图表。
具体实施方式
图1示出风能设备100，所述风能设备具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和毂盖110的转子106。转子106在运行时通过风而置于转动运动从而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出馈送设施1，所述馈送设施具有风能设备2、馈送机构4、在此构成为转换设备6的电负载6、电储存器8和在此作为微控制器10图解示出的控制装置10。
在运行时根据存在充足的风的运行模式，风能设备2通过由风经由空气动力学的转子14驱动的发电机12产生交流电压。产生的所述交流电压被输送给整流器16，所述整流器从所述交流电压中产生直流电压，所述直流电压被输送给分配块(Verteilungsblock)18。所述分配块18尤其理解成在下文中描述的功率分配的象征性的表示。在实际执行时，应当借助所述分配块18图解说明的功率分配即使在没有这种分配块18的实体的设计方案的情况下也是够用的。
图2在任何情况下都借助分配块18图解说明，由风能设备2产生的总的电功率首先被输送给所述分配块。例如能够在整流器16中出现的可能的损耗在此忽略。因此，在分配输入端20上提供风能设备2所产生的总的电功率P0。所述总的电功率P0现在分配成第一部分或第一子功率P1、第二部分或第二子功率P2和第三部分或第三子功率P3。相应地，适用的是方程P0＝P1+P2+P3。首先，假设：第一、第二和第三子功率P1、P2和P3分别不等于0，并且相应地，闭合象征性示出的与相应的子功率相关联的第一、第二和第三子开关S1、S2和S3。
因此，第一子功率P1被输送给馈送机构4，即逆变器4。对此，逆变器4产生相应的交流电流以馈送到供电电网22中，所述供电网在下文中也简化地称作为电网22。在示出的图2的示例中，此外，绘出变压器24，例如当馈送到中压电网(Mittelspannungsnetz)中时，所述变压器能够将通过逆变器4产生的交流电压变换成更高的电压值。所述变压器24不是非常重要的，但是其说明，馈送设施1进而风能设备2不仅能够馈送到通常也为小型电网的低压电网中，而且例如也能够馈送到中压电网进而馈送到相应大型的电网中。但是，原则上，也考虑馈送到高压电网中，尤其是当风电场设有大功率时如此并且也取决于在安放位置上存在的电网拓扑。
第二子功率P2被输送给转换设备6，所述转换设备借此能够产生或转换气体，所述气体能够被馈送到气体网络中。说明性地，对此典型的是，气体网络或气体管道26被称作为GAS-L并且气体储存器或气体罐28被称作为GAS-T。原则上，一个气体储存器28或多个气体储存器能够是气体网络28的一部分。
第三子功率P3被输送给电储存器8，以便将其充电。电储存器8在此作为电池储存器表示，所述电池储存器能够具有多个储存库。但是，也能够考虑其他的储存器，例如电容器组，所述电容器组至少能够以补充的方式设置。原则上，第三子功率P3也能够变成负值，因此从电储存器8中提取能量。这通过双箭头30表示，相反地，单箭头32用于图解说明第一功率P1和第二功率P2，使得所述功率分别仅流向逆变器4或转换设备6，尽管转换设备6原则上也能够实施成双向的。
逆变器4此外优选是FACTS兼容的和/或能够执行STATCOM的任务。两个缩写在电网技术的领域中是已知的并且表示：
FACTS：Flexible AC-Transmission-System(柔性交流输电系统)
STATCOM：Static Synchronous Compensator(静止同步补偿器)
因此，逆变器4准备用于：不仅将电功率馈送到供电电网22中，而且也具有定量影响，尤其是通过所馈送的功率的相位角的影响。在这点上还要提到的是，本发明原则上基于不是孤立电网的供电电网。对于孤立电网而言，存在特殊先决条件，尤其是关于频率预设和指示符以及在电网稳定性方面的干预可能性。
为了控制逆变器4、转换设备6、电储存器8和分配块18以及其功能而设有控制装置10。控制装置10在此提供上级控制，所述上级控制尤其在逆变器4、转换设备6和电储存器8的上级预设调控或控制目的，尤其是关于功率分配。尤其地，第一子功率P1、第二子功率P2和第三子功率P3的具体值能够分别由在内部控制或调控逆变器4、转换设备6和电储存器8来改变。分配块18必要时能够控制三个开关S1、S2和S3的开关位置。
对于所述上级控制，控制装置10能够使用控制线路34或36中的一个。在图2中，第一控制线路34到达分配块18并且第二控制线路36到达逆变器4并且从那里继续依次到达转换设备6和电储存器8。控制线路的具体拓扑原则上能够任意地并且以否则已知的方式利用已知的拓扑来实现。
为了测定供电网22的至少一个电网状态，此外设有电网数据线路38，经由所述电网数据线路，控制装置例如获得信息，如电网22的电网电压的电压幅值和频率幅值。经由输入数据线路40能够将其他数据输送给控制装置10，尤其是外部单元的、例如电网运营商的或用于评估当前负载需求的中央评估单元的数据。对于这样的和其他外部评估单元代表性地示出框42并且用EXT代表性地表示外部单元。
原则上，第一和第二控制线路34、36、电网数据线路38和输入数据线路40能够传递不同的信号并且控制装置10能够由此接收和发送信号。在此，第一和第二控制线路34、36的主要信息方向是从控制装置10至分别连接的装置，即逆变器4、转换设备6、电储存器8和分配块18。在电网数据线路38和输入数据线路40中，信息方向尤其是朝向控制装置10。但是，例如也能够将信息从逆变器4输送给控制装置10。所述信息不仅能够表示逆变器4的具体状态，必要时也包含电网信息，即如果逆变器4本身具有用于电网状态的相应的测量机构时如此，在此为了完整性提及这些内容。
如果控制装置10现在确定存在功率引导的需求，即改变子功率P1、P2、P3的功率分配，那么首先出现下述可能性，将所述信息或相应的控制指令提供给涉及的单元、即尤其是逆变器4、转换设备6、电储存器8和分配块18。取决于此，转换设备6能够减小其功率，使得第二子功率P2减小，必要时减小到0。相应地，电储存器8减小其功率消耗，即第三子功率P3的减小量减小，必要时反转，使得电储存器输出功率。
其他的或补充的变型形式在于，分配块18断开第二开关S2并且随后立即将第二子功率P2减小到0。同样地，第三开关S3能够断开，以便将输送给电储存器8的功率同样立即减小到0。不言而喻的是，第一开关S1在此闭合。
为了附加地从电储存器8提供能量以用于馈送，第三开关S3能够重新闭合。关于电储存器要提及的是，所述电储存器原则上在正在运行时与转换设备6相反地原则上在持续运行中不消耗功率或少量消耗功率，最终，电储存器仅能够吸收功率，直至其被充电至其最大值。
电的转换设备6因此具有与电储存器8不同的意义并且因此提出相应的处理。因此，工作原理原则上能够基于下述观点描述，所述观点能够首先不考虑电储存器8。在这样考虑的情况下，第三开关S3将断开并且第三子功率P3＝0。
转换设备6以下述方式优选在持续运行模式中工作：所述转换设备例如在持续运行模式中需要大约50％的由风能设备2产生的电功率并且持续地产生气体或其他载能体。在该示例中，因此，第二子功率P2为总计提供的电功率P0的50％。相应地，那么，第一子功率P1也为总功率P0的50％。如果简化地(即使这是取决于风能设备2的安放位置的罕见情况)，假设额定风进而额定功率，因此，例如2MW的风能设备2能够提供2MW的功率作为P0，其中1MW作为第一子功率P1从逆变器4馈送到电网22中。同时，转换设备获得1MW以用于产生气体。因此，从供电电网22的角度来看，存在1MW的馈送到电网中的风能设备。
如果现在电网22中的电功率需求突然地或逐渐地增大，那么所述1MW的电流源能够增大其功率，即例如增大至2MW。实际上，但是没有发生功率增大，因为风能设备始终产生2MW，但是从电网的角度来看，发生功率增大。所述功率增大在此能够持续地进行，无论是几秒钟、几分钟、几小时、几天或几星期，因为转换设备6在此设计成，使得能够在任意时刻放弃气体产物或其他产物或者能够在任意时刻减少气体产物或其他产物。
此外，当风速降低时，逆变器4还能够将示例性地提到的1MW馈送到电网22中。在示出的示例中，风速能够降低到，使得风能设备2仅产生一半的额定功率，即1MW。在该情况下，仍然能够将1MW的功率从逆变器4馈送到电网22中，即在该情况下不再有功率输送给转换设备6。
对此，能够补充地使用电储存器8，所述电储存器尤其适合于在相对短的时间间隔中根据储存器容量的设计尺寸附加地提供用于馈送的电功率。
所描述的设计能够通过下述方式尤其简单地实现：功率分布、即将总功率P0分配成第一、第二和第三子功率P1、P2和P3在直流电压平面上进行并且尤其将逆变器4直接添加至其直流电压中间回路。因此直接流到逆变器4的直流电压中间回路中的第一子功率P1的变化原则上仅通过下述方式可以注意到：流到直流电压回路中的电流增大。直流电压中间回路的电压能够基本上保持不变。
图3的图表图解说明在时间t内的功率变化P。在此，示例性地假设下述馈送设施，所述馈送设施包括风能设备WEA和负载、即用于产生甲烷的转换设备。电储存器在此处考虑的实施方式中没有设置或者没有考虑。
图表基于下述情况，其中风能设备基本上产生恒定的功率PWEA。在所述功率PWEA中，首先第一部分作为PNet馈送到供电电网中并且剩余的第二部分PMeth输送给转换设备。在此，忽略损耗。在时间点tx，突然得到对要馈送的功率PNet增大的需求并且为此减小第二部分PMeth，即在示出的示例中减小至零，使得所述部分被添加给所馈送的功率PNet。PNet相应地增大并且增大至所产生的功率PWEA的值。因此，所馈送的功率PNet能够通过所提出的方法突变地增大到所述较高的值上。所述增大的功率PNet也能够长期保持，只要存在足够的风。
Claims (13)
1.一种用于控制具有风能设备(2)的用于将电功率馈送到供电电网(22)中的馈送设备(1)的方法，所述方法包括下述步骤：
-借助所述风能设备(2)由风产生电功率(P0)；
-将所产生的所述电功率(P0)的第一部分(P1)馈送到所述供电电网(22)中；
-将所产生的所述电功率(P0)的第二部分(P2)输送给电负载(6)以用于消耗所产生的所述电功率(P0)的所输送的所述第二部分(P2)；
-将所产生的所述电功率(P0)的第三部分(P3)输送给电储存器(8)；并且
-监控供电电网(22)的至少一个系统状态或盛行风或者监控这两者；
-其中根据至少一个所监控的电网状态和/或根据盛行风，完全地或部分地减小所产生的所述电功率(P0)的输送给所述负载(6)的所述第二部分(P2)，并且相应地增大所述电功率(P0)的馈送到所述供电电网(22)中的第一部分(P1)；
-根据至少一个所监控的电网状态，从所述电储存器中提取电功率并且将其馈送到所述供电电网(22)中；和/或
-根据至少一个所监控的电网状态，完全地或者部分地减小所产生的所述电功率(P0)的输送给所述电储存器(8)的第三部分(P3)，并且相应地增大所述电功率(P0)的馈送到所述供电电网(22)中的第一部分(P1)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述电负载(6)是转换设备(6)，以用于将电功率(P2)转换成其他能量形式。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述电负载(6)是转换设备(6)，以用于产生气体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电功率(P0)的馈送到所述供电电网(22)中的第一部分(P1)的馈送增大或均匀地进行，使得这有利地影响电网稳定性。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
监控至少一个电网状态包括：
-监控在所述供电电网(22)中的频率；
-监控在所述供电电网(22)中的电压；
-评估外部信号；
-确定所述供电电网(22)的电功率的当前需求；和/或
-监控所述供电电网(22)的频率变化。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
监控至少一个电网状态包括：评估由所述供电电网(22)的运营商(42)传送的外部信号。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
-将所产生的所述电功率(P0)的输送给所述负载(6)的所述第二部分(P2)完全地补充给所述电功率(P0)的馈送到所述供电电网(22)中的第一部分(P1)，使得所产生的所述电功率(P0)的所述第二部分(P2)通过切换过程引导，使得所述第二部分连同所述第一部分(P1)一起提供用于馈送到所述供电电网(22)中，和/或
-将所产生的所述电功率(P0)的输送给所述电储存器(8)或一个电储存器(8)的第三部分(P3)完全地补充给所述电功率(P0)的馈送到所述供电电网(22)中的第一部分(P1)，使得所产生的所述电功率(P0)的所述第三部分(P3)通过切换过程引导，使得所述第三部分连同所述第一部分(P1)一起提供用于馈送到所述供电电网(22)中。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述馈送设施(1)具有带有直流电压中间回路的逆变器(4)，并且所述电功率(P0)的所述第一部分和/或第二部分完全地或者部分地引导，使得所述第一部分和/或第二部分直接导入到所述直流电压中间回路中。
9.一种用于将电功率(6)馈送到供电电网(22)中的馈送设施(1)，包括：
-风能设备(2)，以产生电功率(P0)；
-馈送机构(4)，以用于馈送由所述风能设备(2)产生的所述电功率(P0)的至少一个第一部分(P1)；
-电负载(6)，以用于消耗由所述风能设备(2)产生的所述电功率(P0)的至少一个第二部分(P2)；和
-监控供电电网(22)的至少一个系统状态或盛行风或者监控这两者；
-控制装置(10)，以用于控制所述馈送设施(1)，其中所述控制装置(10)准备用于执行根据上述权利要求中任一项所述的控制方法；
-电储存器(8)，以用于储存由所述风能设备(2)产生的所述电功率(P0)的第三部分(P3)；和/或具有直流电压中间回路的逆变器(4)，以用于将所述电功率(P0)的所述第一部分(P1)馈送到所述供电电网(22)中。
10.根据权利要求9所述的馈送设施(1)，
其特征在于，
所述馈送设施(1)包括控制装置(10)，以用于控制功率流量。
11.根据权利要求9所述的馈送设施(1)，
其特征在于，
所述电负载(6)是转换设备(6)，以用于将所述电功率(P0)转换成其他的能量形式。
12.根据权利要求11所述的馈送设施(1)，
其特征在于，
所述电负载(6)是转换设备(6)，以用于产生气体。
13.一种风电场，所述风电场包括多个风能设备(2)和根据权利要求9至12中任一项所述的馈送设施(1)。
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