CN108886256A - 用于借助风电场将电功率馈送到供电网的方法以及具有黑启动的风电场 - Google Patents

用于借助风电场将电功率馈送到供电网的方法以及具有黑启动的风电场 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于至少一个风电场(WP1)将电功率馈送到供电网(1)中的方法，所述风电场分别经由电网连接点(12)连接到所述供电网中，其中所述供电网(1)以电网频率来运行，和每个风电场(WP1)具有多个风能设备(100)，包括下述步骤：确定：所述供电网(1)是否处于运行中，如果所述供电网(1)未处于运行中，那么在黑启动模式中启动至少一个风电场(WP1)，以用于产生用于馈送到所述供电网(1)中的电功率，在黑启动运行中运行至少一个风电场(WP1)，在所述黑启动运行中，电功率被馈送到所述供电网(1)中，并进而所述供电网(1)运行，其中在所述黑启动模式中和/或在所述黑启动运行中，通过馈送所述电功率来预设电网频率。

Description

用于借助风电场将电功率馈送到供电网的方法以及具有黑启 动的风电场
技术领域
本发明涉及一种用于借助于至少一个风电场将电功率馈送到供电网中的方法。此外，本发明涉及一种风电场，并且本发明也涉及一种用于执行根据本发明的方法的控制设备和一种用于控制根据本发明的风电场的控制设备。
背景技术
已知的是，通过风能设备，特别是通过多个组合成风电场的风能设备将电功率馈送到供电网中，所述电功率经由共同的电网连接点馈送到供电网中。也已知的是，借助多个风电场在不同的电网连接点处馈送到相同的供电网中。
这样的方法的前提条件原则上是：电网处于运行中。虽然也已知下述方法，其中通过风能设备也考虑电网中的干扰，但是即使存在短期干扰，在这种情况下供电网仍然处于运行中。即使完全的电压骤降会短时间存在，供电网仍会规律地返回，并且风能设备或风电场能够继续其馈电。
因此，例如国际申请WO 2005/031941 A1描述了一种方法，其中在电网中出现干扰时，风能设备保持与电网连接，并且在干扰结束时，将明显更高的功率馈送到电网中，以便在这种情况下支持电网。但是在此也仅辅助现存的电网，所述电网处于运行中并且也在无故障的情况下再次独立地返回到运行中。
所述设计方案基于如下基本构思：供电网至少也由大型发电厂供电和引导。在此，非常大的同步发电机定期地直接与电网耦合，所述同步发电机承担所述引导任务，并且在此也预设电网频率。然后，分散的馈电器以及风能设备或风电场能够以此为导向。
孤岛型电网小且自身封闭，尤其当孤岛型电网实际上设置在(小)岛上时如此，所述孤岛型电网于是通常具有所谓的电网形成器(Netzbildner)。所述电网形成器例如能够是同步发电机，所述同步发电机由内燃发动机、特别是柴油发动机驱动。在公开文献DE 10044 096 A1中描述了这样的系统。因此，最终也在该处电网通过直接耦合的同步发电机引导。
现在可能成问题的是，供电网完全失灵，特别是在停电之后完全失灵，并且必须再次投入运行。类似的情况也适用于供电网的初次投入运行，其中目前几乎不会发生这种情况，除了在本申请中不涉及的小型孤岛型电网之外。在这种再次投入运行的情况下，大型发电厂原则上通过其同步发电机再次恢复运行。为此，再次起动一个或多个大型发电厂，并且然后在相应的电网切换点处按顺序接通消耗器。
但是，如果这样的具有同步发电机的大型发电厂没有连接到再次投入运行的供电网上，那么这样的系统不能工作。如果例如发生局部停电，那么对于较大的被切断的子电网而言也会发生这样的问题。
一种可能性在于，对于这种情况设有电网形成器，如这在孤岛型电网的情况下那样。但是，这会具有以下缺点：这样的电网形成器只针对这种再次投入运行必须预备，并由此通常并不需要，因为这种再次投入运行或初次投入运行相当鲜少发生。
德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到以下现有技术：DE 103 20 087A1、EP 1 965 483 A1、EP 1 909 371 A2、EP 2 632 012 A1、US 2015/0042092 A1、CN104953616A、DE 100 44 096 A1、WO 2005/031941 A1。
发明内容
因此，本发明所基于的目的是，解决上面提及的问题中的至少一个。尤其，要提出一种解决方案，在不使用具有直接耦合的同步发电机的大型发电厂的情况下，使供电网或其一部分投入运行或再次投入运行。至少应相对于至今为止已知的解决方案提出一种替选的解决方案。
因此，根据本发明提出一种根据权利要求1所述的方法。所述方法基于风电场，所述风电场经由电网连接点连接到供电网中并且要经由所述电网连接点将电功率馈送到供电网中。供电电网或简称供电网以电网频率运行，例如以50Hz或60Hz的电网频率运行。也能够提出，使用多个风电场进行馈送，其中每个风电场具有多个风能设备，并且风电场分别经由自己的电网连接点连接到供电网上并且对其进行馈送。
所述方法现在提出，首先确定：供电网是否处于运行中。该确定尤其能够由至少一个风电场进行，并且为此能够存在和使用风电场的中央控制器。还考虑的是，特别是如果涉及多个风电场，那么使用上级的控制装置。
如果确定：供电网未处于运行中，那么至少一个风电场以黑启动模式启动，以便产生电功率并将其馈送到供电网中。
在黑启动模式中已启动的至少一个风电场现在以黑启动运行来运行。在该黑启动运行中，电功率被馈送到供电网中并由此供电网运行，尤其也再次投入运行。在该黑启动模式或黑启动运行中，通过馈入电功率来预设电网频率。因此，电网频率通过至少一个进行馈电的风电场来预设。
因此，所提出的方法提出一种可能性：使未处于运行中的供电网、即尤其是停电的供电网再次投入运行，而对此不需要大型发电厂，尤其是对此不需要具有同步发电机的大型发电厂，所述同步发电机直接与电网耦合，所述同步发电机预设电网频率。因此，风电场，可能是多个风电场，识别出：电网未处于运行中并且独立地起动所述电网。
在此，供电网不理解为孤岛型电网，而是理解为如下供电网，其是非隔离的并且尤其不具有一个或多个风电场和可能的另外的分散式产生单元作为唯一的产生器。在此，作为基础的供电网在正常运行中与至少一个大型发电厂耦合，所述大型发电厂馈电到供电网中。这也能够包含：已被确定为其未处于运行中的供电网此刻未与大型发电厂耦合，因为这样的大型发电厂已与供电网断开和/或与另一子电网连接，并且该子电网已与已被确定为其不处于运行中的供电网断开。在这种情况下，在供电网启动并且供电网投入运行或再次投入运行之后，稍后能够建立与所述的子电网和/或所述的大型发电厂的连接，以便最终再次建立供电网的正常运行。
例如，在此考虑的供电网能够形成欧洲联合电网的一部分。
因此，该方法提出了一种可能性：在没有这样大型发电厂的情况下自动投入运行，并且这一方面具有以下优点，即能够在没有相应的大型发电厂的情况下执行这样的投入运行。因此，如果与大型发电厂的连接此刻断开，那么能够投入运行。但是，其也具有以下优点：与这利用一个或多个大型发电厂进行的情况相比，可能能够更快地执行投入运行，尤其是再次投入运行。原因特别是在于，风能设备能够通过逆变器的使用而非常快速和灵活地进行调节。
如果供电网失灵，那么这通常归类为严重干扰。这种干扰经常引起：馈电到该供电网中的多个或所有大型发电厂被关断。相应地，为了供电网再次投入运行，这些大型发电厂，至少其中一部分必须首先再次投入运行，或者专门针对黑启动而设置的发电厂必须启动。借助于在此提出的风电场进行的再次投入运行因此可选地能够提供一种改进的解决方案，尤其是实现更快速的再次投入运行。
根据一个实施形式提出，风电场经由相应的电网连接点与供电网连接，其中供电网在连接之前未处于运行中，尤其是不具有电网频率，并且供电网在连接之后通过由至少一个风电场馈电而具有电网频率。因此，供电网最初未处于运行中。所述供电网尤其不具有电网频率，就此而言，这也能够用作为对供电网未处于运行中的指示器。仅与风电场的连接和通过风电场以相应的频率馈送电功率引起：供电网因此具有电网频率，其中风电场因此预设该相应的频率。
优选地，在黑启动运行中，频率发生器产生频率信号并且可选地也产生相位信号。这能够提供给至少一个风电场作为控制信号，并且所述至少一个风电场然后基于该控制信号来设定频率和可选地设定相位。尤其，这种频率发生器是至少一个风电场的在此使供电网再次投入运行的部件。在使用多个风电场使其中一个供电网投入运行的情况下，所述频率发生器能够为所有参与的风电场提供频率信号和可选地提供相位信号作为控制信号。特别是在这种情况下提出，将频率发生器作为用于多个风电场的上级控制机构。频率发生器的或所述上级控制机构在位置上能够设置在风电场之一中。
根据一个设计方案提出，风能设备之一作为主设备工作，用于预设频率并且可选地预设相位，而其余的风能设备匹配于此，尤其是与其同步。此外或替选地提出，在使用多个风电场时，一个风电场作为主风电场工作，用于预设频率并且可选地用于预设相位，并且其余的风电场匹配于此，尤其是与其同步。由此能够以简单的方式和方法将频率预设为控制频率，并且可选地将相位预设为控制相位。就此而言，主设备或主风电场能够作为频率发生器或上级控制机构工作。就此而言，上述频率发生器的优点和特征能够类似地转用于所述主设备或所述主风电场。
优选地，来自能量储存器的电能用于启动至少一个风电场。可选地，来自能量储存器的能量也用于馈送要馈送的电功率中的至少一部分。
相应地提供一种能量储存器，所述能量储存器例如能够中央地设置在风电场中。如果所述能量储存器相对小或具有相对小的电荷，那么能够有意义的是，能量仅用于启动至少一个风电场，即作为用于运行装置的能量，如例如用于叶片调节驱动器的能量，和分别作为激励电流，用于激励各一个风能设备的他励的同步发电机的转子磁场。控制处理器，包括逆变器在内，也能够通过来自能量储存器的这种能量来供电。
如果设置相应大的能量储存器，其能量也能够用于直接馈电。由此能够实现：如果在供电网要再次投入运行的时刻有弱风或者甚至无风，供电网也能够再次投入运行。电池蓄能器考虑作为电能储存器，特别是作为直接的电能储存器。但是，也考虑下述电能储存器，所述电能储存器以另一种形式储存能量，但是特别是能够将所述能量作为电能提取，即输出。为此特别也考虑气体储存器。电容器能够补充电储存器，尤其是在电池蓄能器的情况下进行补充。作为特别优选的实施形式还考虑，将电池蓄能器和其它储存器以及可能的附加的电容器储存器组合。由此能够通过不同的储存器以不同的速度提供电功率。因此，能够将一方面在提供能量的速度方面而另一方面在涉及能量的储存能力方面的不同特性有利地组合。
根据一个设计方案提出，在启动至少一个风电场之前，在相应的电网连接点中的至少一个电网连接点处检测电网阻抗，以便检查供电网的运行能力。因此，一方面在确定供电网是否处于运行中之间，附加地检查运行能力。通过检测电网阻抗尤其能够识别出：是否仍然存在电网短路，或者电网阻抗被检测的电网连接点是否与供电网断开或与大部分的供电网断开，或者是否存在其它干扰。优选地，在至少一个较早的时间点，特别是当供电网运行时，即在没有干扰的情况下，记录比较阻抗或者记录比较电网阻抗。目前在电网连接点处检测到的电网阻抗与这种比较电网阻抗的比较能够给出结论：目前检测到的电网阻抗是否指示问题，尤其是指示：可能不存在运行能力。
此外或替选地提出，在黑启动模式中的启动匹配于所检测到的电网阻抗。特别，会相关的是：最初馈送多少功率和/或无功功率，用于馈电的电压多快地提高，并且尤其还有，对馈电的调节设计得多么程度。特别提出，与所检测到的电网阻抗有关地设置提供调控储备。调控储备在此理解为，在所馈送的功率或要馈送的功率与计算的馈送功率之间的相对的(即百分比的)距离有多大，在计算的馈入功率下计算稳定极限，在所述稳定极限的情况下因此馈电会变得不稳定。
优选地，如果从检测到的电网阻抗中得出供电网不存在运行能力，那么优选不启动风电场。这在如下情况下是特别如此：电网阻抗特别大或特别小。但是，电网阻抗也能够定性地指示：运行能力不存在或至少是成问题的。这例如在如下情况下会如此：电网阻抗具有非常高或非常低的欧姆分量。
优选地，在黑启动模式中启动至少一个风电场期间或直接在此之后，至少一个与供电网连接的消耗器被接通，以便对于馈送到供电网中的功率而言用作负载，使得在供电网中，电流能够流至该至少一个消耗器。
这样的消耗器可以是人工消耗器，即仅设置用于电网支持的消耗器，尤其是用于在这里描述的黑启动模式中的启动的消耗器。所述消耗器例如能够是用于释放电能的电动机和/或电阻器组。优选的是，所述负载构造为，使得其能够宽容地对电压波动、频率波动和可用功率的波动作出反应。
特别优选地，能够设有旋转电机作为负载，尤其是具有飞轮质量的旋转电机，其既能够以电动机运行方式工作，也能够以发电机运行方式工作。所述电机于是能够用作为负载、接收功率并且能够将所述功率转换成转动运动。最初馈入的所述功率或者在此在该时间上积分的能量能够使所述旋转电机加速，使得电能被储存为运动旋转能。所述旋转能可以以后又输出到电网中，并进而至少部分地不会丢失。此外，如果风电场仍在黑启动模式中和/或黑启动运行中运行，那么这种旋转电机也能够在需要时再次输出能量。
优选地，另一风电场和/或另一风电场中的风能设备形成可接通的负载。使用风能设备或风电场作为负载具有下述优点：因此所述风能设备或所述风电场在此能够同时起动。所述风能设备或所述其它风电场于是最初作为负载支持供电网的投入运行，但是然后一旦需要比一个或多个产生单元更快地工作。这特别在如下情况下会是必需的：在黑启动运行中其它消耗器接通到所述供电网。
优选地，黑启动模式中的启动通过供电网的运营商的外部信号或通过中央控制单元的外部信号来触发。因此，所述外部信号也能够用于确定：供电网是否处于运行中，即用于确定：供电网未处于运行中。此外或替选地，这种外部信号能够用于确定供电网的运行能力。相应地，电网运营商和/或中央控制单元能够确定：供电网是否具有运行能力。
根据一个优选的设计方案提出，在黑启动模式中启动之前，断开供电网的与电网连接点连接的子电网，以便与供电网的其余部分无关地启动和运行。此外，为此作为补充选项提出，在另一步骤中，已断开的并且在黑启动运行中运行的子电网与供电网的其余部分或者其余部分中的一部分同步，并且然后再次连接。
因此，子电网从整个供电网，例如从欧洲联合电网中断开，所述子电网能够与供电网的其余部分无关地起动。其余的供电网能够同样地和以不同的方式起动。因此，至少一个风电场仅需要启动该断开的子电网。优选地，当供电网基本上仍在最佳状态下运行时，对于该子电网也预先执行阻抗检测。在这种情况下，也能够从在未断开的子电网中测量到的阻抗中推算出在相应断开的子电网中产生的阻抗。
优选地，在另一步骤中，断开的并且在黑启动运行中运行的子电网与供电网的其余部分，或者与该其余部分中的一部分同步，并且然后再次连接。因此，多个子电网，至少两个子电网，能够彼此无关地起动，特别是直到所述子电网稳定地工作。然后，能够将最初单独地起动的这些子电网同步和再次连接。
优选地，供电网具有至少一个消耗器和常规的产生单元。尤其，供电网具有非常多的消耗器。因此，这里提出使用基本上常用的供电网。优选地，常规的产生单元具有大于200MW的额定功率。因此设有一种常规的产生单元，所述产生单元在此也称为大型发电厂。此外或替选地，常规的产生单元具有直接与供电网耦合的同步发电机。因此，假设如下供电网，其具有基本上传统的产生器，即具有与风能设备或风电场不同的产生器。因此，这种常规的产生单元构造为，使得其具有直接耦合到电网上的同步发电机。就此而言，这种同步发电机也可以预设电网中的频率。
在此提出，如果供电网未处于运行中，那么所述常规的产生单元与供电网断开。因此，这种供电网通过一个或多个风电场再次投入运行，而不是通过常规的产生单元再次投入运行。
根据一个设计方案提出，设有至少两个风电场，并且所述风电场同步地启动，尤其是同步地起动，其中所述风电场至少在其频率和相位方面彼此协调，其中优选风电场之一作为主风电场工作，并且另一风电场或其它风电场遵从该主风电场。由此能够以简单的方式和方法借助于两个或更多个风电场使供电网再次投入运行。因此，所述至少两个风电场已经能够特别是在其可输出的功率，即有功功率方面以及其可输出的无功功率方面在其大小上进行补充。就此而言，所述至少两个风电场也局部地相对于彼此间隔开地设立，也能够关于风力可利用性方面进行一定的均匀化。如果这些风电场彼此分开足够远，那么风力变化，尤其是阵风，能够至少部分地平均化。特别是在使用多于两个、尤其明显多于两个的风电场时，该优点起作用。
通过将一个风电场设置作为主风电场，能够以简单的方式和方法实现多个风电场的协调。
优选使用多个风电场，并且风电场彼此间交换数据，以便预备为在黑启动模式中的共同启动，其中所述风电场至少交换关于其可用功率和/或在供电网中所需的功率的数据，并且其中，所述风电场据此控制在黑启动模式中的启动连带随后在黑启动运行中运行，和/或从中推断：在黑启动模式中的启动连带随后在黑启动运行中运行是否是可行的。
因此，在风电场之间提供数据通信。尤其，在这种情况下，交换关于可用功率和/或供电网中所需的功率的数据。风电场的可用功率特别是取决于风电场中盛行风有多强。但是，也能够考虑其它信息，例如风电场中的所有风能设备是否能够投入运行，或者一个或多个风能设备是否处于维修模式中，仅列举一个示例。然后，借助所述数据能够更好地规划和协调供电网的投入运行或再次投入运行。也考虑的是，在对这些数据进行评估时发现：所述供电网投入运行或再次投入运行目前是不可行的。
优选地，对于确定相关的风电场的可用功率考虑盛行风、预期的风和/或存在于风电场中的储存装置的特性和尺寸。
盛行风的含义已经予以阐述，并且盛行风显著影响实际从风中能够获取多少功率并进而能够提供其用于馈电。
在考虑预期的风时，优选一并考虑天气预报。所述天气预报能够从中央气象研究所获得，例如在德国从联邦海事和水文局获得。作为另一可能性提出，风电场本身确定预报，特别是从所记录的天气数据，例如气压变化、温度变化和盛行风变化中确定。优选地，为此评估多个风电场的气象数据。优选地，在此也使用不参与该供电网的投入运行的风电场的气象数据。
对于确定可用功率，还能够考虑存在于风电场中的储存设备的特性和尺寸。根据这种储存设备能够评估：风电场能够多快起动和/或能够直接从储存设备中馈送多少能量和进而馈送多少功率，即多少可馈送的电能能够与风力无关地存在。
此外，这种电储存设备不必直接设置在风电场中，其中设置在风电场中是一个优选的实施形式。
根据本发明还提出一种用于控制将电能馈送到供电网中的控制设备。在此，借助于至少一个分别经由电网连接点连接到供电网上的风电场进行馈送，并且所述供电网如上所述地以电网频率运行，尤其是以50Hz或60Hz运行。每个风电场具有多个风能设备，并且所述控制设备包括检测机构，所述检测机构用于确定：供电网是否处于运行中。检测机构尤其设置用于：测量或评估相应的测量值：在电网上是否存在频率，即是否可识别。
此外，控制设备具有信号发生器，所述信号发生器能够产生并传输启动信号。这样的启动信号提供用于，在黑启动模式中启动至少一个风电场，所述风电场应馈电到供电网中。在这种黑启动模式下，风电场产生电功率并将其馈送到供电网中。如果供电网未处于运行中，即如果检测机构确定：供电网未处于运行中，那么提供这样的启动信号。
此外，作为控制设备的一部分设有引导单元，所述引导单元在黑启动运行中引导至少一个风电场。在所述黑启动运行中，电功率由至少一个风电场馈送到供电网中，并从而使供电网运行。引导单元能够至少引导至少一个风电场，使得所述风电场能够预设要馈送的有功功率、要馈送的无功功率和/或它们彼此间的比例。此外或替选地，引导单元能够引导至少一个风电场，使得所述引导单元预设在黑启动运行中或在黑启动模式中所馈送的电压水平。例如，所述引导单元能够缓慢地提高这样的电压值或者能够引导风电场，使得所述风电场获得相应地提高电压的预设。
因此，也在所述黑启动模式或黑启动运行中，电网频率仅通过由至少一个风电场馈送电功率来预设。
优选的是，控制设备配置用于，执行根据上述实施形式中的至少一个实施形式的方法，或者引导一个风电场或多个风电场，使得所述一个风电场或多个风电场根据如上述实施形式之一的方法将电功率馈送到供电网中。
因此提出，控制设备协调供电网的黑启动。
此外，本发明还提出一种具有多个风能设备的风电场，所述风电场配置为，执行根据上述实施形式中的至少一个实施形式的方法，或者在这种方法中协同作用。因此，即使在没有所提及的控制设备的情况下，风电场也能够执行这样的方法，或者即使在没有这样的控制设备的情况下也能够参与该方法的执行。例如，在这种情况下，风电场或风电场之一能够承担这样的协调。
此外或替选地，这样的风电场配置用于，与根据上述实施形式中的至少一个实施形式的控制设备在功能上耦合。尤其，所述风电场配置用于，接收来自控制设备的启动信号，并且此外或替选地在黑启动运行中通过控制设备的引导单元来引导。因此，风电场关于接口方面和功能兼容性方面都匹配于控制设备。
根据本发明还提出一种风能设备，所述风能设备配置用于在根据上述一个实施形式的风电场中运行。因此，这种风能设备能够有助于遵守相应所需的电气值。尤其，所述风能设备能够贡献要馈送的有功功率和/或无功功率的一部分。优选地，所述风能设备能够具有有功功率与无功功率的比例，所述比例对应于风电场总共馈电的比例。此外或替选地，所述风能设备能够根据在黑启动模式中或黑启动运行中相应预设的值来提供其电压水平。其也包括提供这样的电压，使得所述电压考虑连接在所述风能设备和电网连接点之间的一个或多个变压器的变压比。
此外或替选地提出，风能设备包括根据上述实施形式之一的控制设备。因此，这种控制设备能够设置在风电场的风能设备中。例如，风电场能够具有多个风能设备，其中一些风能设备，尤其所有风能设备适合并配置用于黑启动模式或黑启动运行，但是其中一个风能设备具有所描述的控制设备并进而能够承担对黑启动模式或黑启动运行的引导。在这种情况下特别有利的是，风能设备的通信单元和端子以及可能的通信线路也能够用于借助于控制设备引导或协调这种黑启动。
附图说明
下面根据实施例示例性地参考附图详细描述本发明。
图1示出风能设备的立体图；
图2示出风电场的示意图；
图3示意性地示出用于图解说明再次投入运行的供电网；
图4示意性地以图表示出用于黑启动运行的功率因数和电压U的简化的变化曲线。
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上设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动中并进而驱动吊舱104中的发电机。
图2示出具有示例性的三个风能设备100的风电场112，所述风能设备能够是相同的或不同的。因此，三个风能设备100基本上代表风电场112中的任意数量的风能设备。风能设备100经由风电场电网114提供其功率，即尤其是所产生的电流。在此，将各个风能设备100的分别所产生的电流或功率加和，并且通常设有变压器116，所述变压器将风电场中的电压升压变换，以便之后在馈电点118处将其馈送到供电网120中，所述馈电点通常也称为PCC。图2只是风电场112的简化视图，所述视图例如没有示出控制装置，尽管控制装置当然存在。风电场电网114例如也能够不同地构成，仅列举另一实施例，在所述风电场中例如在每个风能设备100的输出端处也存在变压器。
图3示出供电网1的示意图。在该视图中，供电网1包含三个子电网N1、N2和N3，所述子电网能够通过开关S2或S4彼此断开。但是，在图3的视图中，这两个开关S2和S4是闭合的，并且这三个子电网N1-N3因此与其它元件一起形成供电网1。如在图3中图解示出的那样，所述供电网1也能够与其它部分耦合，尤其是与横贯的总电网，如欧洲联合电网耦合，这要通过连续符号K1图解示出。
要强调的是，图3在许多方面仅是示意性和说明性的视图。尤其，象征性的子电网N1-N3也能够彼此更强地连接，即例如经由多个连接点而不仅经由开关S2或S4连接。此外，仅例举一些示例，开关元件、变压器、消耗器和产生器最终也分别属于供电网或子电网。在下文中也描述了一些这样的元件对于供电网1的意义。
在根据图3的实施形式中设有第一风电场WP1或第二风电场WP2，所述风电场馈电到供电网1中，即经由开关S3和变压器T3馈电到子电网N2中，或者经由开关S5和变压器T5馈电到子电网N3中。在所示出的情况下，两个开关S3和S5闭合，因此两个风电场WP1和WP2与供电网1连接并且能够馈电。
此外示出大型发电厂2，所述大型发电厂能够经由开关S1和变压器T1馈电到供电网1中，即馈电到子电网N1中。然而，在所示出的情况下，开关S1打开，并且进而大型发电厂2在所示出的情况下不进行馈电。此外，大型发电厂2仅代表其它大型发电厂，特别是那些经由与供电网1直接耦合的同步发电机馈电的大型发电厂。就此而言，断开的开关S1代表：在图3所示出的情况下，当前没有大型发电厂2馈电到供电网中。
此外，示例性地示出工业消耗器4，所述工业消耗器能够经由变压器T6和开关S6从供电网1获取来自供电网1的电功率。然而，在所示出的情况下，开关S6断开，这因此示出：在所示出的情况下，示例性的工业消耗器4没有从供电网1中获取功率。
同样地，象征性地示出城市电网6，所述城市电网代表许多单独的、特别是组合成低压电网的非工业消耗器。
所述城市电网6也能够从供电网1获取功率，即经由变压器T7和开关S7获取功率。但是，在所示出的情况下，开关S7断开，并且城市电网6因此在所示出情况下没有从供电网1获取功率。示例性的工业消耗器4还象征下述消耗器，所述消耗器也获取感应功率，至少具有比城市电网6的情况明显更高的份额。
在图3中图解示出的情况下，因此，当前仅两个风电场WP1和WP2与供电网1耦合。但是首先，所述风电场目前没有馈送功率。就此而言，两个开关S3和S5也能够是断开的。因此假设，所示出的供电网1失灵，这在此也能够称为停电，出于简洁原因，该供电电网仅称作供电网。因此，供电网1目前未处于运行中。
现在，在测量部位8处进行测量，以便确定：供电网1是否处于运行中。所述测量结果被提供给控制设备10并且在该处进行评估。现在，在控制设备10中确定：供电网1未处于运行中。这特别是能够通过下述方式来确定：没有检测到的电压和/或没有检测到频率(尽管能够排除测量错误)。
控制装置10识别到该内容，并且判断：在黑启动模式下启动两个示例性示出的风电场WP1和WP2是否是符合目的的。为此，控制设备10评估其它信息，即关于供电网1的状态的信息以及关于两个风电场WP1和WP2的状态的信息。
在此，也能够在测量部位8处检测供电网1的状态，至少要图解说明地示出这。尤其，提出在相应的电网连接点处检测电网阻抗。但是，这些细节没有在图3中示出，并且电网阻抗的测量或电网阻抗的检测将分别涉及电网连接点或尤其在该处进行。就此而言，风电场WP1经由电网连接点12馈电到供电网1中，所述电网连接点能够局部地对应于测量部位8。第二风电场WP2经由电网连接点14馈电到供电网1中。
控制设备10经由通信连接16与第一或第二风电场WP1或WP2通信。因此，控制设备能够从相应的风电场获得信息并且评估：在黑启动模式中的启动现在是否会是合乎目的的。这样的信息尤其是相应的风电场当前能够提供并进而馈送多少功率和/或无功功率。因此，控制设备10也能够从相应的风电场WP1或WP2获得关于供电网的所述信息，尤其是关于与电网连接点12或14相关的相应的电网阻抗的信息。原则上，如果所有信息都由相关的风电场提供，那么也能够省去测量部位8。
现在，在控制设备10中评估所述信息，即尤其是关于电网状态的信息，和关于两个风电场WP1和WP2的当前状态和当前性能的信息，并且然后，控制设备10能够将启动信号提供给两个风电场WP1和WP2，以便使得所述风电场在黑启动模式中启动。
然后，两个风电场WP1和WP2首先能够馈送无功功率，特别是部分地馈送无功功率，或者但之后也馈送有功功率。在此，这两个风电场WP1和WP2通过控制设备10特别是关于频率和相位方面进行引导，使得所述风电场以固定频率，特别是供电网的额定频率进行馈电，并进而在所述供电网中预设所述频率。在此，两个风电场WP1和WP2彼此同步。当然也考虑到：在另一实施例形式中，仅一个风电场馈电并且独自预设频率。因此，一个或多个风电场并不遵循电网中现有的频率，而是预设所述频率。
同时，两个风电场WP1和WP2能够被引导为使得所述风电场尤其增加电网电压。
一旦供电网具有相应的稳定性，那么控制设备10也能够承担将消耗器连接到供电网1的任务。这能够包括：在合适的时间点闭合示例性示出的开关S6和S7，并进而接通相应的消耗器，在此即工业消耗器4或城市电网6。然而，为了清楚起见，没有示出控制设备10与相应的开关S6或S7的这种连接。
在图4中的图表现在示例性地阐述：如何能够借助于两个风电场WP1和WP2起动供电网。
该图表示出了，例如在测量部位8处与时间相关的根据图3的供电网1中的电压U，并且该图表总体上示出两个风电场WP1和WP2的功率因数
在时间t0，控制设备10已确定：供电网未处于运行中，并且确定：启动至少一个风电场，在此即为风电场WP1和WP2是有意义的。在时间点t0，因此，由控制设备10的信号发生器将用于在黑启动模式中启动两个风电场的启动信号提供给这两个风电场WP1和WP2。这两个风电场现在切换到这种黑启动模式中，以便在所述黑启动模式下启动并调整到黑启动运行。这例如包括：不立即用额定电压或类似的电压值进行馈电。
相应地，电压U从时间点t0以值0缓慢提高到额定电压UN。在时间t0，通过缩写SSM还表示：在此使用黑启动模式。
然后，能够在时间点t1达到额定电压UN，其中例如也存在电网频率。
在这种情况下，两个风电场WP1和WP2基本上馈送无功功率，特别是因为没有接通重要的消耗器。相应地，也具有接近0的低值。因此，馈送大量无功功率，但是馈送较少有功功率。
然后，在时间点t2确定：电压U能够保持在额定电压UN上并且现在存在第一稳定运行。在这种情况下，现在例如接通工业消耗器4，尤其通过闭合根据图3的开关S6的方式接通。
电压保持其额定电压UN的值，其中在此也规律地预期有某些波动，但是所述波动在此为了简单起见没有示出。
此外，现在馈送更多有功功率，使得提高。示例性地，在此尽管绘出不是非常高的以便表明：仍有相当大份额的无功功率被馈送。在此还要注意的是，工业消耗器通常需要一些无功功率。
如果现在供电网1也借助接通的工业消耗器4稳定地工作，那么能够在时间点t3通过闭合开关S7来接通城市电网6。这些过程当然也能够在与相关的消耗器协商中协调地进行，即与工业消耗器4或城市电网6的运营商协商，例如与相关的市政公用事业协商。
借助接通城市电网6，馈送更多有功功率，并且能够缓慢地收回无功功率。
然后，能够在时间点t4假定：具有接通的工业消耗器4和接通的城市电网6的供电网稳定地工作，并且然后也能够接通大型发电厂2或更多的这样的发电厂。因此在时间t4建议，闭合开关S1，然而仅在大型发电厂2相应地起动之后，才闭合开关S1。根据情况，尤其根据大型发电厂2的类型并且根据大型发电厂是否已经停机，或者基本上仍处于类似于待机的模式中，接通示例性提及的大型发电厂2的时间点t4能够比在图4中标明的时间点明显更晚。尤其，在t1和t2之间或在t2和t3之间的间隔会比t3和t4之间的间隔明显更短。
无论如何，从风电场在黑启动模式中启动的t0到最终接通大型发电厂2的时间点t4的运行能够被认为是黑启动运行。借助最后接通大型发电厂2，在图3中图解示出的所有开关，特别是开关S1、S6和S7都最终闭合，并且然后，供电网1基本上处于正常状态下，并且之后黑启动运行能够终止或至少被认为终止。这能够意味着，控制设备10从在黑启动运行中引导两个风电场中退出，并且然后风电场基本上能够以完全正常的方式馈电到供电网1中。

Claims (17)

1.一种用于借助于至少一个风电场(WP1)将电功率馈送到供电网(1)中的方法，所述风电场分别经由电网连接点(12)连接到所述供电网上，其中
-所述供电网(1)以电网频率来运行，和
-每个风电场(WP1)具有多个风能设备(100)，
所述方法包括下述步骤：
-确定：所述供电网(1)是否处于运行中，
-如果所述供电网(1)未处于运行中，那么在黑启动模式中启动所述至少一个风电场(WP1)，以用于产生用于馈送到所述供电网(1)中的电功率，
-在黑启动运行中运行所述至少一个风电场(WP1)，在所述黑启动运行中，将电功率馈送到所述供电网(1)中，并由此运行所述供电网(1)，其中
-在所述黑启动模式中和/或在所述黑启动运行中，通过馈送所述电功率来预设所述电网频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述黑启动模式中，所述风电场(WP1)经由相应的所述电网连接点(12)与所述供电网(1)连接，其中
-所述供电网(1)在连接之前未处于运行中，尤其不具有电网频率，和
-所述供电网(1)在连接之后通过由所述至少一个风电场(WP1)进行馈送而具有所述电网频率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
在所述黑启动运行中，频率发生器产生频率信号并且可选地还产生相位信号，并且将其作为控制信号提供给所述至少一个风电场(WP1)，并且所述至少一个风电场(WP1)基于所述控制信号来设定频率和可选地设定相位。
4.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(100)中的一个风能设备作为主设备工作，用于预设频率并且可选地用于预设相位，并且其余的风能设备与其匹配，尤其是与其同步，和/或在使用多个风电场(WP1)时，一个风电场(WP1)作为主风电场工作，用于预设频率并且可选地用于预设相位，并且其余的风电场(WP1)与其匹配，尤其是与其同步。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
为了启动所述至少一个风电场(WP1)，使用来自能量储存器的电能，并且可选地，为了馈送所述电功率中的至少一部分，使用来自所述能量储存器中的能量。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在启动所述至少一个风电场(WP1)之前，在相应的电网连接点(12)中的至少一个电网连接点处检测电网阻抗，以便检查所述供电网(1)的运行能力，和/或以便在所述黑启动模式中的启动与其的匹配，和/或如果从所检测到的电网阻抗中得出：所述供电网(1)无运行能力，那么可选地不启动所述风电场(WP1)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述黑启动模式中启动所述至少一个风电场(WP1)时或紧接其后，接通与所述供电网(1)连接的至少一个消耗器，以便用作为用于馈送到所述供电网(1)中的功率的负载，使得在所述供电网(1)中，电流能够流至所述至少一个消耗器。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
通过所述供电网(1)的运营商的外部信号或通过中央控制单元(10)的外部信号来触发在所述黑启动模式中的启动。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在所述黑启动模式中启动之前，断开所述供电网的与所述电网连接点(12)连接的子电网(N1)，以便与所述供电网(1)的其余部分无关地启动和运行，和
可选地，在另一步骤中，被断开的并且在所述黑启动运行中运行的子电网(N1)与所述供电网(1)的其余部分或者所述其余部分中的一部分同步，并且然后再次连接。
10.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(1)具有至少一个消耗器和常规的产生单元(2)，其中，所述常规的产生单元(2)具有大于200MW的额定功率，和/或具有直接与所述供电网(1)耦合的至少一个同步发电机，其中如果所述供电网(1)未处于运行中，那么所述常规的产生单元(2)与所述供电网(1)断开。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
设有至少两个风电场(WP1，WP2)，并且所述至少两个风电场(WP1，WP2)同步地启动，尤其是同步地起动，其中所述至少两个风电场至少在其频率和相位方面彼此协调，其中优选所述风电场中的一个风电场(WP1)作为主风电场工作，而另一风电场(WP2)或其它风电场(WP2)遵从所述主风电场(WP1)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
-使用多个风电场(WP1，WP2)，
-所述风电场(WP1，WP2)彼此间交换数据，以便预备为在所述黑启动模式中进行共同启动，其中
-所述风电场(WP1，WP2)至少交换关于其可用功率和/或在所述供电网(1)中所需的功率的数据，并且
-与其相关地控制在所述黑启动模式中的启动连带随后在所述黑启动运行中运行，和/或从中推断：在所述黑启动模式中启动连带随后在所述黑启动运行中运行是否是可行的。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
对于确定相关的所述风电场(WP1)的可用功率考虑
-所述盛行风，
-预期的风，和/或
-存在于所述风电场(WP1)中的储存装置的特性和尺寸。
14.一种用于借助于至少一个风电场(WP1)将电功率馈送到供电网(1)中的控制设备(10)，所述风电场分别经由电网连接点(12)连接到所述供电网(1)上，其中
-所述供电网(1)以电网频率运行，和
-每个风电场(WP1)具有多个风能设备(100)，并且所述控制设备(100)包括：
-检测机构，所述检测机构用于确定：所述供电网是否处于运行中，
-信号发生器，所述信号发生器用于产生并传输启动信号，以用于在所述供电网(1)未处于运行中时在黑启动模式中启动所述至少一个风电场(WP1)，以产生用于馈送到所述供电网(1)中的电功率，
-引导单元，所述引导单元用于在黑启动运行中引导所述至少一个风电场(WP1)，在所述黑启动运行中，电功率馈送到所述供电网(1)中，并从而使所述供电网(1)运行，其中
-在所述黑启动模式中和/或在所述黑启动运行中，所述电网频率通过由所述至少一个风电场(WP1)馈送所述电功率来预设。
15.根据权利要求14所述的控制设备(10)，其配置用于，
-执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法，和/或
-引导至少一个风电场(WP1)，使得所述至少一个风电场根据权利要求1至13中任一项所述的方法将电功率馈送到所述供电网(1)中。
16.一种风电场(WP1)，具有多个风能设备(100)，其中所述风电场(WP1)
-配置用于执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法，或者以这种方法协同作用，
-具有根据权利要求14或15所述的控制设备(10)，和/或
-配置用于，与根据权利要求14或15所述的控制设备(10)在功能上耦合，尤其用于接收所述启动信号，和/或用于在所述黑启动运行中通过所述引导单元来引导。
17.一种风能设备(100)，其配置用于在根据权利要求16所述的风电场(WP1)中运行，和/或包括根据权利要求14或15所述的控制设备(10)。
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