CN108604798A - 用于将电功率馈入供电网中的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于借助于至少一个风能或发电厂或发电设备将电功率在电网连接点处馈入到供电网中的方法，所述供电网包括具有电网频率的电网电压，所述发电设备由至少一个风能设备构成，所述方法包括如下步骤：预设基准系，所述基准系具有要产生的输出电压的基准频率、具有基准角度和基准幅度的基准矢量，其中基准角度以基准频率环绕并且基准频率基本上对应于电网频率；预设相位角作为在输出电压和电网电压之间的相位角；从预设的相位角中计算以基准角度环绕的馈入角度，使得，当基准频率与电网频率相符时，在以馈入角度产生的输出电压和电网电压之间设定预设的相位角；产生输出电压，所述输出电压具有与基准幅度相关的电压幅度、与基准频率相关的频率和馈入角度，并且基准系延迟地跟踪电网电压的行为特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将电功率馈入到供电网中的方法。此外，本发明涉及一种用于执行这种方法的风能设备，并且本发明也涉及一种具有多个风能设备的、用于执行这种方法的风电厂，或者涉及一种具有至少一个风能设备和与存储器、可控的用电器和/或其他再生式发电装置组合的发电厂或发电单元。本发明也涉及一种多个风能设备或多个风电厂的用于在多个电网连接点处馈电的装置。
背景技术
已知的是：借助风能设备将电功率馈送到供电网中，例如馈入欧洲互连电网中。为了馈电，这种风能设备通常使用频率逆变器，借助所述频率逆变器将具有期望频率和相位的电流直接或间接地馈入到供电网中。因此，这种类型的馈电基本上与传统的大型发电厂的馈电类型不同，所述传统的大型发电厂使用直接与供电网耦合的同步发电机以进行馈电。这种直接与电网耦合的同步发电机应对供电网具有稳定作用，为简化起见，其也可简称为电网。
由于电网中再生能源的比例增加，尤其是风能设备的比例增加，因此，担心通过电网中的同步发电机进行的所述稳定作用降低。
为了也借助于风能设备稳定供电网，已经已知如下方法，其中例如根据电网频率或电网电压来改变馈入的功率。作为这种频率相关的功率调节的实例参考文献US-2003-0155773-A1，并且对于电压相关的功率调节参考文献WO99/33165。尤其为了借助于风电厂支持供电网也提出：根据外部信号来改变这种风电厂的馈入的功率，所述外部信号尤其能够通过电网运营商来输入。对此，例如参考公开文献US-2006-0142899-A1。其中一些建议也已部分地纳入电网连接法规。
但是，特别是如果在供电网中仍然始终存在的具有直接耦合的同步发电机的大型发电厂在其优势方面下降时，或者在最极端的情况下甚至完全消失时，这样的解决方案可能不够广泛。
对此，已经提出了用于模拟同步发电机的行为特性的解决方案。欧洲专利EP 1790 850 B1对此提出：使用内部参考框架，所述内部参考框架实现为积分器并且模拟虚拟惯性，以便提供可变的基准频率信号。
但是，即使在这种解决方案中，电网中的稳定性问题仍然会保留、变大或重新出现。首先要注意的是，通过同步发电机来稳定电网也不能完全理想地起作用。虽然，同步发电机的大的惯性一方面提供了均衡的进而至少部分稳定的作用，但是也会阻碍快速调节。例如，已知电网振荡，其中多个大型发电厂的这种同步发电机会相对于彼此振荡。还要注意的是，大型发电厂的完全模拟不仅必须模拟同步发电机的基本行为特性，而且还必须模拟其大小，这尤其可以通过相应的额定功率来表示。目前，需要大量的风能设备，以便实现大型发电厂的额定功率。甚至具有多个风能设备的风电厂通常具有比大型发电厂低得多的功率。因此，至少也存在差异，即风能设备与大型发电厂相比以明显更偏心的方式馈电。
德国专利和商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 10 2006050 077 A1,US 2003/0 155 773 A1,US 2006/0 142 899 A1,US 2011/0 130 889 A1,US2014/0 316 592 A1,EP 1 790 850 B1,WO 99/33 165 A1,KARIMI-GHARTEMANI,M.；REZAIRAVANI,M.:A Signal processing module for power system applications.In:IEEETransactions on Power Delivery,vol.18,no.4,pp.1118-1126,Oct.2003.In:IEEEXplore[online],DOI:10.1109/TPWRD.2003.817514,In:IEEE。
发明内容
因此，本发明所基于的目的是：解决上述问题中的至少一个。尤其应提出一种解决方案，所述解决方案改进已知的电网支持方法，对电网支持提供至少进一步贡献。至少应提出一种替选的解决方案。
根据本发明，因此提出根据权利要求1所述的用于将电功率馈入供电网中的方法。馈电在此在电网连接点处进行，并且供电网具有电网电压和电网频率。电网电压和电网频率分别形成供电网的一个状态。馈电借助于风能设备进行并且具有如下步骤。
提出一种基准系，其具有要产生的输出电压的基准频率、具有基准角度和基准幅度的基准矢量。因此，所述基准系说明要产生的输出电压的取向，所述输出电压尤其在风能设备的逆变器的输出端处产生。在最简单的情况下，基准频率、基准角度和基准幅度对应于要产生的输出电压的频率、角度和幅度。因此，基准矢量是输出电压的电压矢量。在输出电压的幅度和基准幅度之间能够存在关于恒定系数、尤其还有归一化系数的关联性。基准频率应尽可能对应于输出电压的频率，其中通过动态的或瞬时的过程能够出现偏差。
换言之，能够将基准系描述成，使得其具有基准矢量，所述基准矢量具有基准角度和基准幅度，并且所述基准矢量以基准频率环绕。相应地，基准角度随基准频率改变。与之相同的输出电压(在最简单的情况下)定向于此。同样地，电网电压能够通过环绕的电压矢量来定义，所述电压矢量以电网频率环绕。如果所产生的输出电压对应于基准系，即同样能够通过基准矢量描述，那么相位角是在电网电压的电网矢量和基准矢量之间的角度。因此，还能够设定相位角和基于所述相位角设定工作点。
基准频率应基本上对应于电网频率。在理想的静态状态下，如果因此电网频率不改变，那么基准频率与电网频率相符。但是，在动态的或瞬时的过程中，可能出现偏差，这在下文中还将进行阐述。
如果现在电网频率发生改变，那么电网电压的电压矢量能够漂移，进而连续地远离输出电压的电压矢量或者接近该电压矢量，由此能够增大或减小相位角。基准矢量能够以延迟的方式跟踪电网电压的该电压矢量。
但是，电网电压的电压矢量也能够在其幅度方面增大或减小。于是，这对应于电压幅度的增大或减小。基准系也能够尤其借助基准矢量跟踪所述电压矢量。
作为改变电网电压的电网矢量的另一可行性考虑：所述电压矢量的角度也能够阶跃地改变。当例如将大的负载、即大的用电器与供电网分离时，能够发生这种情况。由此，对于电流路径有效的总阻抗的角度能够发生改变，使得也能够相应地改变电压的角度，其中所述总阻抗由进行馈电的单元的阻抗、电网阻抗和用电器阻抗组成。于是，电网电压的电压矢量尤其也在其角度方面相应地突变。
基准矢量也能够跟踪电网电压的该阶跃变化的电压矢量。
此外，从预设的相位角中计算以基准角度环绕的馈入角度，使得，当基准频率与电网频率相符时，在以这样的馈入角度产生的输出电压和电网电压之间获得预设的相位角。因此，该方法工作成，使得以馈入角度产生具有电压矢量的输出电压。于是，在电网电压的电压矢量和输出电压的电压矢量之间设定相位角。在简单的情况下，将基准系选择成，使得馈入角度对应于基准角度。输出电压的电压矢量于是至少在其角度方面对应于基准矢量。
于是，相应地产生输出电压，即具有与基准幅度相关的电压幅度、与基准频率相关的频率和具有馈入角度。在最简单的情况下，输出电压的电压幅度对应于基准幅度，并且输出电压的频率对应于基准频率，并且馈入角度对应于基准角度。这尤其能够适用于静态状态。在此，就此而言将至少一个状态理解为静态状态，在该状态下，电压幅度、频率和相位角是恒定的。
如果现在电网电压的行为特性发生变化，尤其电网频率或例如还有电网电压发生变化，那么基准系跟踪所述行为特性。在频率的实例中，这表示：尝试：基准频率再次对应于电网频率。在电压幅度的实例中，即跟踪电压幅度，这例如也能够表示：基准幅度不精确地对应于电网电压的电压幅度，但是例如被带入预设的比例。例如，基准幅度能够高于电网电压的电压幅度10％。如果现在，例如电网电压的电压幅度下降，那么能够跟踪基准幅度，使得其再次高于电网频率的电压幅度10％，以便保留在该说明实例中。
但是基准系的所述跟踪以延迟的方式进行。因此不尝试：基准系尽可能快且尽可能好地跟踪电网电压的行为特性，而是在此有意地不立即且直接地跟踪电网电压。因此，在此提供延迟的跟踪，所述延迟的跟踪在其延迟方面显著超出物理上所需的动态范围。
因此，通过基准系的这种仅延迟的跟踪能够实现：在输出电压不变的情况下，电网电压的改变引起尤其对馈入的电流的相应的反应。通过所述延迟，因此不会阻止该反应，而是由此有意地促进该反应。
如果因此例如出现较小的电网电压，那么能够引起增加的电通流，即增加的馈电电流。相应地，也能够引起增加的馈入的功率。该方法提出：允许这样出现的功率增加或电流增加。在此，馈电能够基于基准系首先不变地延续。
如果出现较高的功率通流，那么能够从中间存储器、即例如电池存储器或者从风能设备的旋转的转子的回转质量中提取对此所需的功率。同样内容在意义上适用于功率降低。首先也允许所述功率降低，并且通过将相应的功率中间存储在中间存储器、即例如电池存储器中实现更小的功率消耗，尤其通过转子叶片的变桨，能够降低风能设备的功率产生，和/或可能能够输出附加的功率。也能够考虑：将功率用于对风能设备的转子中的旋转能量进行存储。
因此，也能够以简单的方式和方法实现对电网电压变化做出立即反应，因为利用了直接产生的物理反应。
在此，电网电压的变化例如也能够是电网频率的变化，所述电网频率的变化例如能够引起相位角的提高。这也引起馈电电流的改变，所述馈电电流的电流幅度例如也能够增加。于是，电网中的频率变化能够立即且直接地引起相应地变化的馈电电流，而这不必预先由进行馈电的风能设备检测和评估。同样地，在其他情况下，也能够得到相位角的减小，所述减小还能够引起馈入的电流的减小。
所提出的措施优选借助至少一个风能设备或风电厂执行。但是，考虑如下发电厂或发电单元，所述发电厂或发电单元具有至少一个风能设备和具有与存储器、可控的用电器和/或其他再生式发电装置的组合，或者构成为这种组合。
优选地，借助预设的延迟动态进行延迟的跟踪。由此，能够影响尤其馈电电流对电网电压的这种变化的反应。通过更强的延迟尤其能够实现更强的补偿反应，并且反之亦然。如果电网电压发生变化，即尤其在其幅度和相位方面相对于基准系发生变化，那么延迟的跟踪不仅引起：允许第一补偿反应，尤其所得出的馈电电流的电流变化，而且通常也能够引起：还增大在电网电压和基准系之间的偏差。于是，也还能够增加补偿反应。
优选提出：从旋转能量中满足对于延迟跟踪所需的附加功率或从中产生的过剩功率，或者将其作为旋转能量存储，和/或从能量存储器、尤其电池存储器中提取或者存储在所述能量存储器中。对此，能够设有相应的电池存储器。
优选地，借助于延迟函数实现延迟动态，并且延迟函数能够是具有非过冲阶跃响应的PT1函数或PT2函数。也能够考虑类似良好衰减的函数。PT1函数也称作为一阶延迟函数。其具有的优点是：PT1函数是非常简单的，并且因为其是一阶线性函数，所以不具有过冲。通过所述PT1函数能够以简单的方式和方法实现延迟跟踪，而所述PT1函数不会促进电网中的振荡。
PT2函数也能够称作为二阶延迟函数。与一阶延迟函数相比，所述PT2函数具有附加的优点：所述PT2函数能够以平缓的上升开始。优选地，所述PT2函数选择成，使得其不振荡，即在没有过冲的情况下对阶跃响应做出反应，即仅具有两个实部特征值。因此，在开始时能够实现完全平缓的上升进而实现类似死区时间的初始延迟，所述初始延迟仍然能够转变为陡峭的上升。这种陡峭的上升于是可能是必需的，从而使基准系不距电网电压过远。因此，在一定的初始延迟之后，能够借助这种函数还实现快速的跟踪，而借此放弃所描述的期望的效果。通过预设不振荡的进而非过冲的函数，能够实现电网中的正面的稳定作用。
因此，延迟动态能够经由这种延迟函数设定，或者所述延迟动态能够以其他方式进行设定。所述设定能够动态地进行，例如根据需要，或者也根据电网中的其他进行馈电的单元，尤其也根据再生式馈电单元如何改建而变化。此外或替选地，也能够根据电网连接点在电网中处于何处来执行设定。尤其提出，这种设定与电网连接点是否在电网中中央地或偏心地设置相关。
经由延迟函数也能够设定：应提供多少瞬时储备、瞬时储备提供应多快地或应多慢地进行，或多快地改变功率，或者多块地再次恢复额定有功功率。优选提出：这种瞬时储备提供或功率变化在中央的电网连接点处高于在偏心的电网连接点处。
优选提出，为了延迟跟踪电网频率，检测在所产生的输出电压和电网电压之间的实际的相位角，形成在预设的相位角和所检测到的相位角之间的角度差，改变基准角度，使得借助延迟函数按绝对值减小角度差，和将基准频率匹配于如此发生改变的基准角度。因此，检测在所提供的和实际的相位角之间的偏差。于是，基准系的延迟跟踪首先涉及基准角度的跟踪，以便由此也再次将相位角置于期望的相位角。于是，所发生的基准角的变化用于：匹配基准频率。如果如一种情况下相位角的变化会归因于电网电压的频率变化，那么相位角会连续地变大。通过跟踪，至少也实现：相位角不进一步增大。于是，如果实现这种情况，但是发生改变的基准角以电网频率环绕。正是该内容现在被利用：匹配基准频率。因此，从发生改变的基准角度或发生改变的馈入角度中，能够重新确定基准频率。借此，基准频率也延迟地跟踪电网频率。
优选地，在开始设定中、即尤其当方法开始并且开始生成基准系时，基准频率被设为电网频率。于是，一旦基准系相应地工作，就能够切换到延迟跟踪。于是因此，除了基准系能够经由延迟跟踪进行调整之外，所述基准系原则上独立地运转。
根据一个实施方式，该方法的特征在于：通过产生输出电压，得到馈入供电网中的电流，并且将延迟函数或延迟动态选择成，使得在供电网中的至少一个状态发生改变时、即尤其电网电压的幅度、频率和/或相位发生改变时，输出电压的产生基本上首先保持不变，使得首先不显著地抵消所得出的馈电电流的变化，以至于所述方法直接以改变的馈入的电流对至少一个所述电网状态的改变做出反应。
因此能够实现：首先保持输出电压，使得通过改变的电流对电网中的状态的改变做出直接和瞬时的反应。
根据另一实施方式提出，在跟踪运行中，至少一个在正常运行中预设的极限值允许超出预先确定的公差值。在此，跟踪运行是如下运行，其中基准系跟踪电网电压并且在至少一个变量方面与电网电压至少偏差预先确定的最小偏差。因此，在此仅当如下偏差显著时，才谈及跟踪运行，其中应以所述偏差对基准系进行跟踪。否则，假定正常运行。
在此，基于如下认知：这种显著的偏差极其罕见地出现，并且虽然尤其对于电流、功率和温度原则上遵守极限值，但是尤其当这种显著的偏差极其罕见地出现时，短暂地超过不会造成显著的损坏。就此而言，当存在与电网电压的预先确定的最小偏差时，也仅对于这种跟踪运行提供这种极限值超出。于是，这种预先确定的最小偏差也表示：电网具有显著的故障。
在例外情况下这种极限值超出的允许实现：基准系能够延迟跟踪电网电压。否则，可能必须执行立即的跟踪或其他的限制，以便避免这种极限值超出。因此，通过该措施也实现：允许上述补偿反应，并且基本上能够展开上述补偿反应。
尤其，对此考虑如下极限值。所提供的极限值能够是最大的馈电电流，并且预先确定的最小偏差为最大的馈电电流的至少10％。另一可行性是：预设的极限值是最大可馈入的功率，并且预设的最小偏差为最大可馈入的功率的至少10％。在这两个变型方案中，因此，至少以最大馈电电流的110％或以最大可馈入功率的110％进行馈电。
也考虑：预设的极限值是生成输出电压的逆变器中的最大允许的温度，并且预先确定的最小偏差至少是10K(开尔文)。超过极限值10K的温度过高对于相关的设备能够为显著的负荷，使得必须遵守这种极限值。在该罕见的例外情况下，所述超出是短暂的且极其罕见的，但是能够承受这种过高。
也考虑：预设的极限值是温度对预先确定的时间的积分的最大允许的值，并且预先确定的最小偏差至少为10K*s。尤其在半导体器件中的温度提高的情况下，过高的持续时间能够是重要的。所述过高越高，允许所述过高的时间就越短。对此提出：考虑温度对时间的积分值。优选地，为了实施以热逆变器模型为基础。
此外，预设的极限值也能够是最大的频率变化，并且预先确定的最小偏差至少为0.5Hz/s。
只有当基准系跟踪电网频率并且在至少一个变量方面与电网电压偏差预先确定的最下偏差时，才存在这种跟踪运行。优选地，这种预先确定的最小偏差涉及基准频率与电网频率的以供电网的额定频率计至少0.5％的偏差。根据另一设计方案，预先确定的最小偏差涉及基准幅度与电网电压的电压幅度偏差供电网的额定电压的至少10％的数值，连同可能的差，所述差也在静态运行中在基准幅度和电网电压幅度之间提供。
根据另一实施方式，预先确定的最小偏差涉及所测量到的或检测到的相位角与预设的相位角为至少20°的偏差。
根据一个实施方式提出：基准频率根据电网频率是否接近或远离标称频率来跟踪电网频率。这种标称频率尤其能够是相关的供电网的额定频率，即为了仅列举两个实例，对于欧洲互连电网为50Hz，并且对于美国电网为60Hz。
对此提出：如果电网频率远离标称频率，与电网频率接近标称频率的情况相比，更强地延迟基准频率的跟踪。因此，与频率远离标称频率的情况相比，基准频率对于朝向标称频率方向的变化更快地进行跟踪。通过该建议，即跟踪的不同程度的延迟，能够实现：在朝向标准频率方向跟踪时，更快的跟踪引起更弱的补偿反应。此外，基准频率更快地达到电网频率，所述电网频率基本上朝向期望的方向移动。如果电网频率的变化背离标称频率，即远离所述标称频率，那么尝试：通过尽可能强地延迟跟踪来尽可能强地抵消电网频率远离的趋势。
根据一个实施方式提出：基准频率设定为在电网频率和标称频率之间的值。在此也人为地预设与电网频率偏差的基准频率。相应地，得到在基准系和电网电压之间的偏差，并且能够产生补偿反应，所述补偿反应也是期望的，以便由此朝向标称频率的方向影响电网频率。特别地，在此，现有的设计不仅能够以简单的方式和方法实现输出电压跟踪电网电压，而且也朝向期望的预设的方向进行正面影响。
由此能够实现：设定输出电压的逆变器本身也能够做出频率预设。就此而言，该偏差的频率尤其也引起相位角的更强的变化，于是能够开始延迟跟踪，并且可能地，基准频率和基准系整体上再次匹配于电网电压。
也在进行馈电的同步发电机中出现类似现象，所述同步发电机与这种供电网直接耦合。于是，这种同步发电机也使其极轮角或其极电压纯物理地跟踪电网电压的电压矢量，所述极轮角或极电压基本上如电压矢量一样环绕。但是，在此，尤其由于相应的同步发电机的惯性，通常造成过冲。由此，结果也能够出现频率摆动。
为了至少减少该问题，在此优选设有非过冲的跟踪函数。这种非过冲的跟踪函数、即延迟函数因此优选作为PT1函数提出，或者作为具有预设的、非过冲的行为特性的PT2函数提出。这是两个简单的且可良好描述的函数，但是原则上也能够使用其他函数，其中所述函数非过冲或至少应仅极其少量地过冲。
如果基准矢量跟踪电网电压的阶跃变化的电压矢量，并且从中分别导出基准频率，那么，当电网电压的电压矢量阶跃变化引起相位角增大时，强制性地首先引起频率变化，例如频率提高。也能够出现这种阶跃变化，而不改变电网频率。在跟踪时，于是基准频率会首先提高，并且随后，当基准矢量成功跟踪电网电压的电压矢量时，再次尤其降低到电网频率。如果在此在没有过冲的情况下进行跟踪，那么在基准频率下不出现摆动。基准频率一次性提高并且随后再次返回电网频率的频率值，而在此不会下降到低于该频率值，即也没有沿其他方向偏移。至少就此而言，能够借助所提出的解决方案实现与从同步发电机中已知的不同的行为特性。这种不同的行为特性能够视作为更佳。
此外，提出一种用于控制多个在供电网处连接在多个电网连接点处的风能设备的方法，其中所述风能设备分别配置用于在电网连接点之一处馈入电功率。对于风能设备提出：采用根据上述实施方式中的至少一个所述的用于馈入电功率的方法。由此能够实现：所述多个风能设备有助于电网支持，并且共同地，尤其当运行极其多的风能设备时，能够做出显著的贡献。根据上述实施方式中的至少一个的用于馈入电功率的方法尤其通过延迟地跟踪基准系而适合于：多个风能设备以类似的方式和方法对电网中的变化做出反应。
尤其当多个风能设备首先允许补偿过程或对供电网中的变化做出输出反应时，存在如下机会：补偿反应显示出作用并且尤其能够补偿供电网中的功率发生改变的情况，或者尤其能够将电网电压引回到之前的状态。
根据一个实施方式提出：首先为多个电网连接点中的每个电网连接点确定地点特性。所述地点特性用作为电网连接点的功能位置相对于用于供电网的相应的电网连接点的耦合强度的度量。该地点特性因此说明：电网连接点与供电网的耦合程度的强弱。耦合的强度说明：供电网的变化在相关电网连接点处多强地产生影响，并且反之亦然。例如，耦合的强度能够从该电网连接点在功能上是否确实中央地或偏心地设置中得出。但是，也不必与电网连接点的中央或偏心的程度相符。
因此，所述地点特性或度量也说明：相关的电网连接点如何相对于电网中的其他的馈电装置和电网中的用电器设置。在这种情况下尤其考虑：相应的电网连接点在其电网区域中占何种主导程度。对于供电网而言，电网连接点或电网连接点的风电场或风能设备在该处所占的主导程度越高，那么至少与将相同或类似多的功率馈入电网中的电网连接点相比，其耦合就越强。
于是提出：根据电网连接点的地点特性预设风能设备中的相应至少一个风能设备的至少一个运行设定，经由所述电网连接点对至少一个风能设备馈电。为了简单性，为了阐述能够为每个电网连接点假定一个风能设备。于是，该风能设备根据其地点特性、即其电网连接点的地点特性来预设运行设定。这种运行设定尤其设计风能设备的影响馈电的特性，尤其是涉及对供电网状态的变化做出反应的特性。对此的实例在下文中详细阐述。然而通常，假定一个风电厂，所述风电厂包括多个、尤其大量风能设备。在此，这种风电厂也通过如下方式定义：其全部风能设备经由相同的电网连接点馈电到供电网中。在该情况下，如果存在风电厂，尤其如果在每个所考虑的网连接点处存在风电厂，则所述运行设定能够分别涉及相同厂、即相同电网连接点的多个或全部风能设备。
地点特性因此说明：电网连接点以何种强度与供电网耦合。
优选地，根据地点特性预设转速特征曲线，即尤其使得相关的电网连接点与供电网的耦合程度越强，转速就越高。这例如也能够与如下事实相关：电网连接点以何种程度中央地设置在供电网中。通常，但是不必须的是，电网连接点在供电网中越中央地设置，耦合就越强。由此，借助预设尤其具有高转速的转速特征曲线，能够将旋转能量存储在风能设备的转子中。通常，在每个工作点，尤其在每个风速下存在最佳的转速。能够提高所述最佳转速，以便由此相应地能够提供更多的旋转能量。在此，风能设备通常以比最佳情况更高或更低的转速运行，而不会显著地偏离最佳点。
尽管对于电网支持通常也馈入无功功率，现在认识到：尤其在供电网的弱耦合的电网连接点处需要尤其少的能量以进行电网支持。而在具有强耦合的电网连接点的位置中，通常需要更多的能量，并且相应地提出：在该处与在偏心的电网连接点中相比设定更高的转速。此外，在供电网的弱耦合的电网连接点处的过强的反应也能够引起振荡、尤其是电网摆动。相应地提出：考虑上述内容，并且在弱耦合的电网连接点处、即在馈入点处使用较少的支持或较少的支持能量，所述馈入点也能够是偏心的馈入点。就此，在此阐述了考虑电网连接点是何种程度的位于中央或偏心的优点，这也能够理解为关于下述优点的示例性的阐述：电网连接点的耦合是何种程度强或弱的。
补充地或替选地，根据一个实施方式提出：根据地点特性预设允许的转速带，转速允许在所述转速带中变化，以便由此提供或输出旋转能量，尤其使得电网连接点与供电网耦合程度越强，转速带就越宽。在此，也基于如下认知：相对强的转速变化，尤其在最佳转速附近的转速变化仅对运行点中的功率具有小的影响。因此，转速能够降低预先确定的值，尤其以便输出旋转能量，这仅引起新的运行点的功率损耗与之前的运行点相比更少。
现在提出：不同程度地允许这种转速变化，即根据相应的电网连接点的地点函数允许这种转速变化。因此，当电网连接点具有强耦合时，能够允许高的转速变化进而允许宽的转速带。于是因此，与在较弱耦合的电网连接点中相比允许出自旋转能量的更大的能量的量。但是这也表示：在强耦合的电网连接点中，与在更弱耦合的电网连接点相比，接受新的工作点的功率的更强程度的变差。
优选地，根据地点特性选择延迟跟踪的延迟动态。这尤其进行为，使得电网连接点与供电网耦合程度越强，就越强地延迟。延迟越强，那么延迟就越长，则允许越多的补偿反应。这也以所提出的方式匹配于：相关的电网连接点以何种程度强或弱地耦合。如果所述电网连接点尤其强耦合地设置，那么更强的补偿反应是有意义的，并且相应地在该处提出更强的延迟。
根据另一实施方案，根据地点特性提供所存储的能量，即尤其为，使得电网连接点与供电网耦合程度越强，那么存储的能量就越大。在此也提出，实施如下认知：在强耦合的电网连接点处，能够需要更多的支持能量。
此外或替选地提出：根据地点特性提供能量存储器。尤其，电网连接点与供电网耦合程度越强，能量存储器就应越大。因此，对于不同的电网连接点，设有不同大小的能量存储器。在此也又基于如下构思：在具有强耦合的位置处，执行或能够执行更多的支持。对此，会需要相应多的能量，对于所述能量设有相应不同大小的能量存储器。
根据一个实施方式，尤其为了连接两个电网部段而提出：在供电网的边缘处提供高的瞬时储备，即在应执行连接的位置处提供高的瞬时储备，以便对于连接的过程通过高的瞬时储备提供稳定性。
根据另一实施方式提出：将经由不同的电网连接点馈入到供电网中的风能设备经由数据连接来连接，所述数据连接设计用于执行下面描述的任务中的至少一个。
优选地，传输控制数据，以便在不同的电网连接点处协调馈电。由此能够实现，对本身经由不同的电网连接点馈电的多个风能设备相协调地馈电，进而也能够共同地尤其对于可能的电网支持措施作出大的贡献。
优选地，经由这种数据连接能够协调不同的电网连接点的风能设备的跟踪动态的选择。由此也能够实现：风能设备的行为特性方式也与其在供电网中的位置相关。但是，所述行为特性方式也能够与馈入相同供电网中的其他风能设备如何作出反应相关。在此，这尤其能够经由设定跟踪动态、即选择跟踪动态来执行。在此，尤其考虑：选择跟踪函数的时间特性。
根据另一实施方式提出：对于不同的电网连接点的风能设备预设不同的跟踪动态。由此也能够有意地避免：多个风能设备相同地或甚至类似相同地反应。于是存在如下危险：造成调节振荡。通过有意地选择不同的跟踪动态，能够防止这种过度反应。
也提出一种用于将电功率在电网连接点处馈入供电网中的风能设备，所述供电网包括具有电网频率的电网电压，所述风能设备包括
-转子，其具有转子叶片和用于从风中产生电功率的发电机，
-用于预设基准系的基准预设机构，所述基准系具有要产生的输出电压的基准频率、具有基准角度和基准幅度的基准矢量，其中基准角度以基准频率环绕并且基准频率基本上对应于电网频率，
-相位角预设机构，其用于预设相位角作为在输出电压和电网电压之间的相位角，
-计算机构，其用于从预设的相位角中计算以基准角度环绕的馈入角度，使得，当基准频率与电网频率相符时，在以馈入角度产生的输出电压和电网电压之间出现预设的相位角，
-馈电单元，其具有用于产生输出电压的至少一个频率逆变器，所述输出电压具有与基准幅度相关的电压幅度、与基准频率相关的频率和馈入角度，所述馈入角度用于将所产生的功率馈入到供电网中，和
-跟踪机构，其用于基准系延迟地跟踪电网电压的行为特性。
转子以其转子叶片、优选如三个转子叶片，因此通过风转动，并且该转动运动在发电机中产生电功率。为了更好地控制而提出：能够调节转子叶片的叶片角度。
借助例如能够设置为处理计算机的一部分的或者简单地能够形成控制装置中的程序或子程序的基准预设机构，能够设有基准系，尤其如上面已经阐述的基准系。
相位预设机构同样能够作为处理计算机的一部分实现或简单地作为控制装置中的子程序事件实现。在此预设的相位角也作为在输出电压和电网电压之间的相位角预设，如上面已经结合方法阐述的。
用于计算以基准角度环绕的馈入角度的计算机构能够实现作为控制单元的一部分、处理计算机的一部分，或简单地实现作为控制装置的子程序。因此，其计算馈入角度，所述馈入角度以基准角度环绕，如其在上面已经阐述的。
为了馈入设有馈电单元，所述馈电单元具有至少一个频率逆变器或者还有变频器。所述频率逆变器尤其通过预设相应脉冲的电压信号产生期望的输出电压。其也能够实现作为脉宽调制或者还有实现作为公差带方法。所述馈电单元使用基准幅度、基准频率或与其相关的频率和馈入角度作为输入变量。
用于基准系延迟地跟踪电网电压的行为特性的跟踪机构同样能够实现作为控制装置的一部分实现或实现作为控制装置的子程序。跟踪机构优选获得电网电压的所检测到的电压矢量的值作为输入值，并且借助预设的延迟动态、尤其借助预设的延迟函数跟踪基准系的基准矢量。尤其，这能够实现为，使得从电网电压的电压矢量的值中直接形成用于基准矢量的理论值，并且所述理论值随后借助期望的延迟函数来延迟。理论值因此例如能够形成这种延迟块的输入，所述延迟块执行延迟函数，并且所述块相应地输出如此延迟的值。如果所述理论值阶跃地变化，那么因此所述理论值通过延迟函数改变为，使得其如延迟函数的阶跃响应一样表现。所述结果于是是基准系、即尤其基准矢量的相应跟踪的值。
优选地，风能设备配置用于：执行至少一个如上面参考馈电方法的至少一个实施方式阐述的方法。对此，风能设备能够具有相应的控制设备，在所述控制设备中，执行相应的方法。
优选地，风能设备具有数据传输装置，所述数据传输装置设置用于经由数据连接与至少一个另外的风能设备交换数据，其中所述至少一个另外的风能设备就其而言经由另一电网连接点馈入供电网中。这种数据传输装置能够以线缆连接的方式或无线地实现。可能地，考虑其组合。
此外，设有协调机构，所述协调机构将所提出的风能设备的电功率的馈入与至少一个另外的风能设备的电功率的馈入相协调。对此，尤其能够在所提供的动态方面进行协调。因此能够协调：哪个风能设备以何种延迟动态或延迟函数跟踪其基准系。但是也考虑：协调具体的馈入值，即例如所提供的相位角。协调机构能够设置为控制设备的一部分或者作为控制装置中的控制程序执行，所述控制程序从传输装置获得所需要的数据或者为了传输而将数据传送给所述传输装置。
也对于与至少一个另外的风能设备经由数据连接耦合或经由其通信的这种风能设备提出：所述风能设备执行方法，即在其控制装置中执行这种方法，所述方法在上文中结合实施方式描述，所述实施方式涉及借助于多个风能设备经由多个电网连接点馈电。
根据另一实施方式，对于经由数据传输装置与至少一个另外的使用另一电网连接点的风能设备通信的风能设备提出：设有用于确定地点特性的确定机构或用于输入地点特性的输入机构。确定机构能是控制装置的一部分，或者其也能够是控制装置的子程序，所述子程序评估相应的数据。替选地，仅例举两个实例，地点数据例如能够由服务人员或中心控制台输入。所述地点特性因此形成对于相应的电网连接点进而使用该电网连接点的风能设备与供电网的耦联程度强或弱的度量。
对此，设有预设机构，所述预设机构根据电网连接点的地点特性预设风能设备中的至少一个风能设备的至少一个运行设定。预设机构例如能够选择转速特征曲线，进而预设：相关的风能设备是否以最佳的或跟高的转速运行。此外或替选地，例举另一实例，预设机构能够预设转速带。因此，预设机构能够是控制装置的一部分，或者其通过例如在设备控制装置中执行的方式能够实现为相应的程序或子程序。
此外，提出一种多个风能设备的装置，以将电功率在多个电网连接点处馈入。所述装置包括用于经由数据连接在风能设备之间交换数据的至少一个数据传输装置，所述风能设备在多个电网连接点处馈入到供电网中。由此，尤其能够以如上面结合实施例已经阐述的方式和方法，执行风能设备之间的协调。
优选地，所述装置使用根据上述实施方式中的至少一个所述的风能设备。更优选地，这种装置采用根据上述实施方式的至少一个的方法，并且此外或替选地，装置构成有如上面结合至少一个实施方式描述的能量存储器。
附图说明
下面，根据实施形式参考附图示例性地详细阐述本发明。
图1示出风能设备的立体图。
图2示出风电厂的示意图。
图3示出用于运行根据至少一个实施方式的风电厂的流程图。
图4示出根据矢量图和所属的时间函数图解说明基准系的意义和跟踪。
图5图解说明一阶延迟函数和非过冲的二阶延迟函数的变化曲线。
图6示意地示出用于图解说明中央的和偏心的区域的可行的电网结构。
图7参考图6的电网结构示出用于图解说明的地点特性的图表，所述地点特性说明风能设备以何种程度中央或偏心设置的度量，
图8图解说明不同的转速特征曲线。
图9图解说明在转速和功率之间的关联性。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和导流罩110。转子106在运行时通过风置于转动运动从而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有示例性三个风能设备100的风电厂112，所述风能设备能够是相同的或不同的。三个风能设备100因此代表风电厂112的基本上任意数量的风能设备。风能设备100经由电厂电网114提供其功率，即尤其所产生的电流。在此，各个风能设备100的相应产生的电流或功率相加，并且通常设有变压器116，所述变压器将电厂中的电压升压变换，以便随后在也通常称作为PCC的馈入点118处馈入到供电网120中。图2仅示出风电厂112中的简化的视图，所述视图例如未示出控制装置，尽管当然存在控制装置。例如，电厂电网114也能够不同地构成，仅列举另一实施例，在所述电厂电网中例如也能够在每个风能设备100的输出端处存在变压器。
图3现在图解说明用于将电功率馈入供电网中的根据本发明的方法的一个实施形式的流程的方框图。在起动部段10中，启动块12图解说明涡轮机的起动，即风能设备和其发电机的起动。如果存在足够的风，那么风能设备在此能够以额定转速起动，否则可能较低的转速起动。如果风能设备随后在该范围中运行，那么测量块14测量电网电压，即至少测量电网电压UN的幅度和电网频率fN。初始化块16获得所述值，所述初始化块将基准系初始化或者启动，即，使得基准频率fref对应于测量到的电网频率fN，并且基准系的电压幅度Uref对应于电网电压的电压幅度UN。
借助所述启动值，随后能够在功率运行部段20中执行馈电。对此，在基准块22中运行基准系，并且相应地，该基准块22提供电压幅度Uref和基准频率fref。在基准块22中也能够执行基准系的跟踪。
随后，基准块22将基准值转发给相位角块24。相位角块计算相位角，以便设定工作点。因此，在该处能够设定：应馈入多少无功功率或无功电流和多少有功功率或有功电流。于是，能够设定相位角和电压。
相位角块24对此也获得关于转换来自风能设备的能量或风能设备的控制装置的信息，所述控制装置尤其控制发电机和转子叶片和方位角位置。对此，说明性地绘出风力涡轮机区域30。所述风力涡轮机区域包含风力涡轮块32，所述风力涡轮块控制风力涡轮机的工作点并且将相应的数据传送给相位角块24。因此，风力涡轮块32涉及发动机和其外围设备的控制，而功率运行部段20基本上涉及通过发电机产生的电功率的馈入。
因此，在相位角块24中计算相位角，以便设定工作点，并且将结果随后通过一个或多个所涉及的逆变器转换。所述至少一个逆变器相应地产生输出电压，并且对此也出现所得出的电流。这应在输出块26中图解说明，输出块示出：产生瞬时电压u，并且设定瞬时电流i。首先假定：设定期望值，尤其使得设定在相位角块24中计算出的相位角。在该情况下，于是能够在同步区域40中确定同步，即初始块16的初始值适用，使得于是能够将符号示出的同步开关42切换到在图3中示出的位置上。现在，基准系不再直接确定电网电压的所测量到的电网频率fN和所测量到的电压幅度UN，而是基准系基本上自动地在基准块22中运行。相应地，在此，在功率运行部段20中存在闭合的回路，所述回路经过基准块22、相位角块24和输出块26并且返回到基准块22。
如果现在供电网中出现变化，那么因此电网电压的电压幅度UN、电网电压的电网频率fN和/或相位发生改变，于是这至少对瞬时电流i产生影响，所述瞬时电流在输出块26中图解说明。通过基准系不被立即跟踪的方式，尤其通过其仅通过一阶延迟环节跟踪的方式，直接激活瞬时储备，并且进行馈电，或者根据在电网中出现何种变化并且所述变化引起何种反应，来获取。然而，随后，通过在基准块22中基准系借助预设的延迟函数或延迟动态跟踪供电网中发生改变的情况或发生改变的状态的方式，进行延迟的跟踪。所提出的产生的反应也能够引起：首先，在相位角块24中计算的相位角发生变化。随后相应地借助所谓的延迟函数或延迟动态跟踪所述相位角。对此，基准系的基准矢量跟踪电网电压的电压矢量。
于是，在考虑延迟动态的情况下，进行所述跟踪，至少使得最后电网电压的电压矢量和基准矢量彼此同步环绕，但是在其之间具有期望的相位角。如果现在基准矢量以静态的方式和方法环绕，那么能够从该环绕中求出基准频率并且将其使用在基准块22中。基本上，基准频率是环绕的基准矢量或其环绕的角度的导数。所述基准频率也能够与其成比例。
应在图4中图解说明电网电压的电压矢量ZN和基准矢量Zref的意义。视图仅示出一个相位，并且该相位能够是三相系统的一个相位。
首先，在图4中基于如下变型方案，其中基准系的基准矢量Zref也对应于输出电压的电压矢量，逆变器输出所述输出电压。相应地，图4示出大致正弦形的输出电压Uref和大致正弦形的电网电压UN。此外，点状地示出变化的电网电压U'N，所述电网电压随后还将阐述。
电压变化对应于环绕的电压矢量Zref、ZN和Z'N。所述矢量在此顺时针环绕，并且在基准电压的电压矢量Zref和电网电压的电压矢量ZN之间存在相位角两个矢量同步环绕，并且相位角因此恒定。图4中示出的矢量位置对应于时间点t0的瞬时值。因此，在静态状态下，所述矢量连续地环绕，并且关于时间得到所示出的正弦形的曲线。相位角因此是两个正弦形的电压变化Uref和UN之间的相位移动。
如果现在得到电网电压中的变化，那么电网电压的电压矢量ZN相应地也发生变化。在此考虑：其幅度、即长度发生变化，使得其环绕速度发生变化，以至于当基准系的电压矢量Zref不变化时，相位角逐渐变化，并且考虑：电网电压的电压矢量ZN的相位阶跃，即因此角度立即改变特定的值。这三种可行性也能够组合地出现。图4图解说明该最后的情况，其中电网电压的电压矢量Zref的相位发生阶跃。因此，所述电压矢量阶跃到点状地示出的电压矢量Z'N。所示出的45°的阶跃相当大，并且仅因此选择为，从而所述阶跃能够以绘图的方式良好示出。
通过电压矢量ZN的该图解说明的到新的电压矢量Z'N的阶跃，得到发生变化的相位角如此增大的相位角也能够在时间图表中读出，在所述时间图表中，发生改变的电压U'N的点状的正弦形的变化曲线在时间轴上具有相对于基准电压Uref的更大的移动。为了再次到达该原始设置的相位角基准系的电压矢量Zref能够跟踪新的电压矢量Z'N。但是该跟踪延迟地进行，优选通过PT1-行为特性延迟。
也称作为PT1函数的这种一阶延迟函数在图5中示出，本领域技术人员当然应该是熟悉的。图5就此而言示出在增益为1且从0到1的阶跃的情况下的一阶延迟函数PT1的阶跃响应。所示出的阶跃响应始于初始坡度并且然后渐进地从下方接近终值1，其中所述阶跃响应尤其也表征该一阶延迟函数PT1。初始坡度通过虚线的切线表示，并且能够将如下值视作为该一阶延迟函数的时间常数TPT1，在所述值的情况下切线达到终值。因此，能够以简单的方式预设如下行为特性，所述行为特性非过冲并且其中也能够同时以简单的方式和方法预设时间常数。所述时间常数就此而言是跟踪延迟的度量。所述时间常数TPT1越大，延迟就越大。
作为第二实施方式，在图5中示出没有过冲的二阶延迟环节作为延迟动态，并且在该处称作为PT2。该函数与一阶延迟函数相比始于平缓的上升，随后变陡峭并且随后首先更快地、但是也渐进地从下方接近终值。所述二阶延迟函数PT2也能够经由时间常数和其衰减行为特性参数化。因此，由此也能够设定延迟的大小。
图5就此而言示出延迟跟踪的两个优选的延迟函数。相应地，具有类似行为特性的函数也是就这里描述的教导而言用于跟踪的有意义的函数。
图6示出供电网50或其一部分的示意图。所述供电网50示例性地示出大型发电厂52、工业用电器54，即例如钢厂或其他的生产车间以及城市56。此外，绘出多个较小的地区58以及四个风能设施WT1至WT4。电网具有不同电压的不同的电网部段段，即一个超高电压电网HH、一个高压电网H、多个中压电网M和多个低压电网N。在所述不同的电网之间并且对大型电厂52、工业用电器54和风能设备WT1至WT4，分别设置有变压器T。变压器T还有地区58的附图标记不进行区分，尽管其当然具体地分别不同地构成。风能设备或风力涡轮机WT1至WT4也分别能够代表风电厂，所述风电厂分别包括多个风能设备。风能设备WT1至WT4之一的相应的变压器也能够为了理解在此阐述的教导而视作为电网连接点。
在该供电网50中，大型发电厂52是在所提供的能量的量方面大型用电器。工业用电器54就该意义而言是大型用电器。城市56同样形成相对大型的用电器，并且地区58分别形成较小的用电器。风力涡轮机WT1至WT4至少与大型发电厂52相比能够视作为较小的能量产生单元。
在正常运行中，尤其当工业用电器54也运行并且大型发电厂52运行时，存在从大型发电厂52到工业用电器54的显著的能量流和从大型发电厂52到城市56的显著的能量流。当工业用电器54的功率消耗发生改变时，尤其当其脱离电网或接入电网时，这对风力涡轮机WT2具有尤其强的作用。尤其当所述大型发电厂应脱离电网时，同样的情况适用于大型发电厂52的改变。
此外，电网支持措施，即尤其提高或降低风力涡轮机WT2的所馈入的功率，与例如在风力涡轮机WT1中相比，只要所述风力涡轮机大致相同大小，那么具有相对小的可直接识别的作用。相应地，风力涡轮机WT2尤其处于供电网50的中心附近。所述中心在此直观地作为“Z”绘出。作为两个外围装置，两个区域用“Per”表示。中心和外围的该标识当然可直观地理解。实际上，在超高压线路HH处，在大型发电厂52附近通过小点来表示：供电网在该处仍延续，进而也还能够得到其他的中心。在该实例处，尤其应说明各个电网连接点的不同强度的耦合。对此，在此简化地并且仅为了说明的目的假定：每个电网连接点的耦合的强度对应于所述电网连接点以何种程度中央地设置在供电网中。
因此，至少能够对于已经提出的风力涡轮机WT2和WT1能够做出关于如下的结论：所述风力涡轮机是以何种程度中央或偏心的。因此，风力涡轮机WT2极其中央地设置或者极其中央地馈入到供电网50中，并且风力涡轮机WT1极其偏心地设置或者极其偏心地馈入到供电网50中。
相应地，能够分配地点特性或分配地点系数OF作为值，所述地点系数形成与馈入点以何种程度中央或偏心地设置相关的函数。这在图7中图解说明。图7提出地点系数OF，所述地点系数示例性地能够占有值1至4。也能够使用其他的数值范围，或者例如使用0％至100％的度量。在此，为4的高的数值表示电网连接点的极其中央的位置，并且数值1表示电网连接点的极其偏心的位置。相应地，能够将大的地点系数、即具有大数值的地点特性，与风力涡轮机WT2相关联，并且能够将小的地点系数、即具有小的数值的地点特性与风力涡轮机WT1相关联。
图6的其他的风力涡轮机WT3和WT4位于这两个极值之间。风力涡轮机WT3比风力涡轮机WT2更偏心，但是比风力涡轮机WT1更位于中央，因为所述风力涡轮机馈入到相同的中压电网中，也将城市56连接到所述中压电网中。风力涡轮机WT4就此而言比风力涡轮机WT3更偏心，但是比风力涡轮机WT1更位于中央，因为风力涡轮机WT1馈入到中压电网中，将地区58连接到所述中压电网上，而风力涡轮机WT4馈入到中压电网中，将两个地区58连接到所述中压电网上。该结果相应地在图7中绘出，使得风力涡轮机WT2处于最中央，并且经过风力涡轮机WT3、随后经过风力涡轮机WT4直至风力涡轮机WT1，所述设置越来越偏心。相应地，地点系数OF也沿该方向下降。
该分类或该评估优选能够用于：选出不同强度的延迟。对于尤其中央设置的风力涡轮机，如风力涡轮机WT2而言，能够设有尤其强的延迟。关于根据图5的一阶延迟函数，对此能够选择尤其大的时间常数TPT1。相应地，在电网电压发生变化时，所提出的基准系能够以尤其大的间距进行跟踪，这能够引起大的瞬时储备的馈电或大的瞬时储备。相应地，具有较小延迟的偏心设立的风能设备能够是胜任的，进而当经由这样的一阶延迟函数执行该实现方案时，能够选择较小的时间常数TPT1。
尤其为了提供对这种瞬时储备所需的能量能够有利的是：风能设备以更高的转速运行，或允许至少一个更大的转速带，从而能够提供相应大量的旋转能量。通常，对于每个风能设备在每个工作点，尤其在每个风速下存在最佳的转速，即使实际上所述设定不经由对风速的测量进行，这仍能够用于阐述。
尽管如此，具有更高或更低转速的风能设备能够几乎最佳地运行，而不必承担大的损失或大的负荷。因此，如果风能设备，即例如图6的风力涡轮机WT2应提供尤其多的瞬时储备，那么这能够通过风能设备的转子中的旋转能量实现。如果转速例如提高10％，那么由此已经在物理上存在大致20％更多的旋转能量。但是如果仅考虑可调用的旋转能量，因此适宜的是：即调用能够使得设备此后继续运转的旋转能量，因此，转速相对于可调用的旋转能量为10％的这种示例性提出的增加能够实现比所提出的20％还多许多的能量提供。
为了实施，风能设备能够从不同的可行的转速特征曲线中选出相应的转速特征曲线，即如果这是期望的，就具有更高的转速，如这示例性地针对风力涡轮机WT2所选择的。
图8图解说明这种不同的转速特征曲线。在该处，例如绘出三个转速特征曲线K1、K2和K3。但是，所述图8仅用于图解说明，因此通常在风能设备中存储转速-功率特征曲线，但是不存储转速-风速特征曲线。在部分负荷区域中，即在风能设备还不能提供全功率并且在图8中位于启动风速VWS和额定风速VWN之间的区域中，在假设最佳静态运行的情况下也能够将功率与每个风速相关联。至少，在所述部分负荷区域中，根据对于提供更高的能量是否期望更高的转速，能够选择不同的特征曲线K1、K2或K3。
如果在额定风速下，或更早在VVN下达到额定转速nN，那么出于设备安全的理由通常不能够使用比额定转速更高的转速。当然，在例外情况下，尤其当会短暂地考虑电网支持的情况下，能够考虑更高的转速。这在图8中通过点状的特征曲线在额定风速VWN之后的区域中表明。
图9示出功率/转速曲线族，即对于3m/s至13m/s的不同风速的功率/转速曲线。视图仅是示意性的，而没有数值。能够假定分别以转子的额定转速或转子的功率进行归一化。
首先可见：在每个曲线中根据转速n绘制的功率P随转速上升直至最大值。在该处，这是功率最佳值。对于3m/s至10m/s的风速而言，该最佳值通过与曲线族相交的运行特征曲线绘出。在对于10m/s的曲线中，其达到最大的转速，进而直到那时显示出转速最佳值。对更高的风速而言，转速最佳值高于最大转速，所述最大转速表示为n_max。因此，自对于10m/s的功率/转速曲线起，运行特征曲线竖直上升，因为于是所述设备在转速方面进行向下调节。
示例性地，在对于10m/s的功率/转速曲线中，绘制两个相对于运行特征曲线偏差的工作点，所述工作点比最佳转速低或高大致10％。可识别的是：与最佳转速的所述转速偏差仅引起功率的显著更小的降低。这两个偏差的工作点能够表示转速带，风能设备能够在该转速带中运行，以便提供瞬时储备。所述转速带优选能够根据边界条件，针对不同的风能设备，针对不同的电网连接点，和/或针对不同的情况选择不同的宽度。
因此，所提出的解决方案提供用于设定功率通量的可行性。其中包括立即的、即瞬时的反应，所述反应能够通过该解决方案实现。在此，优选以影响电压的系统为基础。变换器或逆变器根据内部基准生成电压，经由电压幅度和变换器处的该输出电压、即变换器电压和电网频率之间的相位角设定功率通量。但是，替选地，也能够使用影响电流的变换器。
电网频率的测量能够对于一次性同步是足够的，如其结合图3的起动部段10所阐述的。
原则上，调节跟踪变换器中的两个变量，即电压和频率，以便设定无功功率和有功功率的工作点。对此，设有基准系的跟踪。相应地，进行相位角和电压幅度的调节。
电网中的事件，即例如频率关于时间的变化或相位阶跃引起立即的、即瞬时的反应，因为变换器处的电压和频率不立即发生变化，和立即设定其它电流。逆变器或变换器处的电压和频率因此首先借助基准系不变地延续。因此，延迟跟踪引起提供瞬时的瞬时储备。
Claims (25)
1.一种用于借助于至少一个风能设备或发电厂或发电设备将电功率在电网连接点处馈入到供电网中的方法，所述供电网包括具有电网频率的电网电压，所述发电设备由至少一个风能设备构成，所述方法包括如下步骤：
-预设基准系，所述基准系具有要产生的输出电压的基准频率、具有基准角度和基准幅度的基准矢量，其中所述基准角度以所述基准频率环绕并且所述基准频率基本上对应于所述电网频率；
-预设相位角作为在所述输出电压和所述电网电压之间的相位角；
-从预设的所述相位角中计算以所述基准角度环绕的馈入角度，使得，当所述基准频率与所述电网频率相符时，在以所述馈入角度产生的输出电压和所述电网电压之间设定预设的所述相位角；
-产生输出电压，所述输出电压具有与所述基准幅度相关的电压幅度、与所述基准频率相关的频率和馈入角度，并且
-所述基准系延迟地跟踪所述电网电压的行为特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以预先确定的延迟动态实现延迟的跟踪。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了所述基准系的延迟跟踪
-所述基准频率延迟地跟踪所述电网频率，和/或
-所述基准电压延迟地跟踪所述电网电压。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，能够设定所述延迟的跟踪或预先确定的延迟动态，和/或与所述电网连接点相关，和/或从旋转能量中满足对于所述延迟跟踪所需的附加功率或从中产生的过剩功率，或者将其作为旋转能量存储，和/或从能量存储器、尤其电池存储器中提取或者存储在所述能量存储器中。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于延迟函数实现所述延迟动态，并且所述延迟函数是具有非过冲阶跃响应的pt1函数或pt2函数。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了所述基准频率的延迟跟踪
-检测在所产生的输出电压和电网电压之间的实际相位角，
-形成在预设的相位角和所检测到的相位角之间的角度差，
-改变所述基准角度，使得借助所述延迟函数按绝对值减小所述角度差，和
-所述基准频率匹配于如此改变的所述基准角度。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基准频率在启动设定中设定为所述电网频率。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-通过产生所述输出电压，得到馈入所述供电网中的电流，并且
-将所述延迟函数或延迟动态选择成，使得在所述供电网中的至少一个状态发生改变时，所述输出电压的产生基本上首先保持不变，使得首先不显著地抵消所得出馈电电流的变化，以至于所述方法直接以发生改变的馈入的电流对至少一个所述电网状态的改变做出反应。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-如果所述基准系跟踪所述电网电压并且其至少一个变量与所述电网电压偏差至少一个预先确定的最小偏差，那么存在跟踪运行，并且
-否则，存在正常运行，其中
为所述正常运行预设的极限值，在所述跟踪运行中允许超出预先确定的公差值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据由如下选项构成的列表，允许至少一次超出
-预设的所述极限值是最大的馈电电流，并且预先确定的所述最小偏差为最大的馈电电流的至少10％，
-预设的所述极限值是最大可馈入的功率，并且预先确定的所述最小偏差为最大可馈入的功率的至少10％，
-预设的所述极限值是生成所述输出电压的逆变器中的最大允许的温度，并且预先确定的所述最小偏差至少是10K，
-和，预设的所述极限值是温度对预设的时间的积分的最大允许的值，并且预先确定的所述最小偏差至少为10K*s，
-预设的所述极限值是最大的频率变化，并且预先确定的所述最小偏差至少为0.5Hz/s。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-为所述供电网设置标称频率，
-所述基准频率根据所述电网频率是否接近或远离所述标称频率来跟踪所述电网频率，其中
-如果所述电网频率远离所述标称频率，与所述电网频率接近所述标称频率的情况相比，更强地延迟所述基准频率的跟踪。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基准频率设定为在所述电网频率和所述供电网的标称频率或所述标称频率之间的值，使得在所述基准系和所述电网电压之间产生偏差，并且引起补偿反应，尤其引起发生改变的馈电电流。
13.一种用于控制在供电网处连接在多个电网连接点处的多个风能设备的方法，所述方法用于分别在电网连接点中的一个处馈入电功率，其中采用根据上述权利要求中任一项所述的方法。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法包括如下步骤：
-为多个所述电网连接点中的每个电网连接点确定地点特性，作为所述电网连接点的功能位置相对于用于所述供电网的相应的所述电网连接点的耦合强度的度量，使得所述地点特性表述：所述电网连接点与所述供电网的耦合程度的强弱，
-根据所述电网连接点的地点特性预设所述风能设备中的相应至少一个风能设备的至少一个运行设定，经由所述电网连接点对至少一个风能设备进行馈电。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，预设所述运行设定包括由下述各项构成的列表中的至少一项：
-根据所述地点特性预设转速特征曲线，尤其使得，所述电网连接点与所述供电网耦合程度越强，所述转速就越高，
-预设允许的转速带，应在所述转速带中允许改变转速，以便由此提供或输出旋转能量，尤其使得，所述电网连接点与所述供电网耦合程度越强，所述转速带就越宽，
-根据所述地点特性选择延迟跟踪的延迟动态，尤其使得，所述电网连接点与所述供电网耦合程度越强，延迟就越强，
-根据所述地点特性提供所存储的能量，尤其使得，所述电网连接点与所述供电网耦合程度越强，存储的能量就越大，和
-根据所述地点特性提供能量存储器，尤其使得所述电网连接点与所述供电网耦合程度越强，所述能量存储器就越大。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，经由不同的电网连接点馈入所述供电网中的风能设备经由数据连接来连接，其设立用于由如下列表构成的任务中的至少一个构成：
-在不同的电网连接点处传输用于协调馈电的控制数据，
-协调不同的所述电网连接点的所述风能设备的跟踪动态的选择，和
-为不同的电网连接点的风能设备预设不同的跟踪动态。
17.一种用于将电功率在电网连接点处馈入供电网中的风能设备，所述供电网包括具有电网频率的电网电压，所述风能设备包括：
-转子，其具有转子叶片和用于从风中产生电功率的发电机，
-用于预设基准系的基准预设机构，所述基准系具有要产生的输出电压的基准频率、具有基准角度和基准幅度的基准矢量，其中所述基准角度以所述基准频率环绕并且所述基准频率基本上对应于所述电网频率，
-相位角预设机构，其用于预设相位角作为在所述输出电压和所述电网电压之间的相位角，
-计算机构，其用于从预设的所述相位角中计算以所述基准角度环绕的馈入角度，使得，当所述基准频率与所述电网频率相符时，在以所述馈入角度产生的输出电压和所述电网电压之间设定预设的所述相位角，
-馈电单元，其具有用于产生输出电压的至少一个频率逆变器，所述输出电压具有与所述基准幅度相关的电压幅度、与所述基准频率相关的频率和馈入角度，所述馈入角度用于将所产生的功率馈入到所述供电网中，和
-跟踪机构，其用于所述基准系延迟地跟踪所述电网电压的行为特性。
18.根据权利要求17所述的风能设备，其特征在于，
所述风能设备配置用于：执行至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的方法，和/或
所述风能设备具有至少一个能量存储器，尤其电磁存储器，以便能够从所述能量存储器中提取对于延迟跟踪所需的附加功率或提取从中产生的过剩功率，或者能够将其储存在所述能量存储器中。
19.根据权利要求17或18所述的风能设备，其特征在于，
-设有数据传输装置，以经由数据连接与至少一个另外的风能设备交换数据，所述至少一个另外的风能设备经由另一电网连接点馈入所述供电网中，和
-设有至少一个协调机构，以将所述电功率的馈入与所述至少一个另外的风能设备的电功率的馈入相协调。
20.根据权利要求19所述的风能设备，其特征在于，所述风能设备配置用于：执行根据权利要求13至16中任一项所述的方法。
21.根据权利要求19或20所述的风能设备，其特征在于，
-设有确定机构或输入机构，以为多个所述电网连接点中的每个电网连接点确定或输入地点特性，作为所述电网连接点的功能位置相对于所述供电网的中央和外围的度量，使得所述地点特性表示：所述电网连接点以何种程度中央地或偏心地设置在供电网中，和
-预设机构，其用于根据所述电网连接点的地点特性预设所述风能设备中的相应至少一个风能设备的至少一个运行设定，经由所述电网连接点对至少一个风能设备馈电。
22.一种风电厂，其具有多个经由共同的电网连接点馈入供电网中的风能设备，其中所述风电厂或所述风电厂的至少一个风能设备借助根据权利要求1至16中任一项所述的方法运行，和/或其中所述风电厂具有根据权利要求17至21中任一项所述的至少一个风能设备。
23.一种多个风能设备或多个风电厂的用于将电功率在多个电网连接点处馈入供电网中的装置，所述装置包括用于经由数据连接在所述风能设备或风电厂之间交换数据的至少一个数据传输装置，所述风能设备或风电厂在多个电网连接点处馈入到所述供电网中。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，使用根据权利要求17至21中任一项所述的风能设备和/或根据权利要求22所述的风电厂。
25.根据权利要求23或24所述的装置，其特征在于，
-为多个所述电网连接点中的每个电网连接点确定或预设地点特性，作为所述电网连接点的功能位置相对于所述供电网的中央和外围的度量，使得所述地点特性表示：所述电网连接点以何种程度中央地或偏心地设置在供电网中，和
-根据所述地点特性在所述电网连接点的多个电网连接点处设有多个能量存储器，使得所述电网连接点越位于中央地设置在所述供电网中，相应的电网连接点的所述能量存储器就越大。
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