CN108886257B - 用于馈送电功率的方法以及风能设备 - 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。

Description

用于馈送电功率的方法以及风能设备
技术领域
本发明涉及一种用于将电功率馈送供电网中的方法。本发明还涉及一种用于将电功率馈送供电网中的风能设备。本发明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。
背景技术
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：DE 10 2009 014012 A1、DE 10 2014 209 541 A1、US 2015/0159627 A1、EP 1 665 494 B1、EP 2 282 053A1和WO 2012/171532 A2。
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。
根据本发明，提出一种方法。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。
由此能够实现，能够有针对性地在短时间段中馈送，即附加地馈送相应确定的补偿能量的量。由此特别是也能够在短时间段中馈送所述能量以进行支持。此外，接着，即在下一基准时间区间中，能够重新确定和馈送补偿能量的量。由此，所述风电设备的或风电厂的特性也能够接近直接与电网耦合的同步发电机的特性。特别是，在此每个与供电网的情况相关的能量的量被馈送而另一方面持续地进行，即针对每个基准时间区间，重新考虑在供电网中的所述情况。已经在确定补偿能量的量时也考虑或能够考虑用于支持还有的能量储备。
优选提出，为基准区间和馈送区间提供不对称的和/或不同长度的时间段。例如提出，每秒计算一个补偿能量的量，但总是针对更大的时间段例如3秒馈送所述补偿能量的量。所述更长的时间能够是直至调节功率的反应的时间或者可以遵循于此。由此，计算并且馈送能量包，并且所述能量包被加和，甚至可能叠加。
根据另一实施方式提出，根据功率指标确定补偿能量的量，使得当功率平衡减少并且为负时，所述补偿能量的量为正，即基本功率的馈送提高。因此提出，在确定补偿能量的量时观察在供电网中的功率平衡的绝对值，并且还观察所述绝对值如何发展。如果功率平衡减少并且其为负，即所述功率平衡的绝对值提高，则确定正的补偿量，当然假设：为此终究还存在能量储备，其也可以同义地称为储备能量。优选地，必须采用预定的下限值，首先必须低于所述预定的下限值，以便确定这样的补偿能量的量。因此，根据一个实施方式，在功率平衡与理想值0的偏差最小的情况下，首先还不确定补偿能量的量。根据一个实施方式，在功率指标或功率平衡接近0时反应可以不成比例地更小。由此能够实现，在偏差小的情况下事实上或几乎不进行附加的馈送。补偿能量的量和功率指标之间的比例优选能够经由PT2特性确定或作为对应于PT2环节的阶跃响应的特性来描述。
类似地提出了用于计算负的补偿能量的量的建议，即根据功率指标确定补偿能量的量，使得当功率平衡升高并且为正时，所述补偿能量的量为负，也就是说，基本功率的馈送降低。根据一个实施方式，在此还提出，仅在功率平衡超过预定的上限值时才进行所述计算。基本功率的馈送的减少能够在此，并且也普遍地对于这里描述的每种情况，也包含如下情况：风能设备或风电厂从供电网中吸收补偿能量的量或其一部分。所吸收的这种能量可以储存在风能设备或风电厂中或者可以经由所谓的斩波电阻器来消除，或者也可以是经由功率调节调降的馈送功率。
根据一个设计方案提出，补偿能量的量以相关性函数与功率指标相关和所述相关性函数可改变。通过根据功率指标和进而根据在供电网中的功率平衡将补偿能量的量馈送供电网中，能够依照直接与供电网耦合的同步发电机的特性进行网络支持。通过使用可变的相关性函数，然而能够实现更高的灵活性。特别是，这种方法能够以简单且快速的方式和方法匹配于在供电网中的改变的状况。由此也能够考虑电网运营商的规定。
此外或替选地提出，相关性函数与电网连接点相关。这能够涉及所述电网连接点的技术设计方案，特别是其容量和能力能够实现附加的能量馈送。但特别是，由此也能够考虑在供电网中的电网连接点的位置，尤其参照供电网的拓扑。例如，在此能够考虑，电网连接点是否特别居中地或分散地设置在供电网中。供电网的经验值或所执行的测量或其他检查也能够给出关于供电网的特性的推断(Aufschluss)。例如，在此能够查明供电网的振荡特性。通过考虑这种振荡特性，对于在这种供电网中的电网连接点的不同位置有利的会是，设有不同的相关性函数。特别是，经由相关性函数能够确定或影响：根据功率平衡确定特别大的补偿能量的量或者更可能确定小的补偿能量的量。因此，针对功率平衡的相同的值，根据相关性函数的选择或设定能够提供较大的或较小的补偿能量的量。
电网连接点的一个特性还是短路电流比。尤其提出，相关性函数选择和设定为，使得确定的补偿能量的量越大，那么在电网连接点处的短路电流比越大。所述短路电流比是短路功率与连接功率的比例。在此，将短路功率理解为，相应的供电网在风能设备或风电厂要连接的所观察的电网连接点处如果在那出现短路所能够提供的功率。连接功率是要连接的风能设备的或要连接的风电厂的连接功率，即尤其一个或多个要连接的发电机的额定功率。
优选地，这种相关性函数是非线性的，以至于能够避免功率平衡和补偿能量的量之间成比例。在适当地选择非线性的相关性函数时，这可以抵消供电网中的振荡。例如，能够选择这种非线性相关性函数，使得功率平衡越大，补偿能量的量越慢地升高。由此能够避免，在出现振荡的情况下利用更大量的补偿能量的量来进行逆向控制，这实际上可能导致振荡的激励。
优选地，替选或附加地提出，相关性函数构成为，使得其为了确定正的补偿能量的量，与其引起对负的补偿能量的量的确定不同地表现或者以不同的相互关系设置。这也能够抵抗在供电网中出现可能的振荡或者在过馈送和欠馈送时考虑能量供应网的不同的特性。
此外，相关性函数也能够与电网连接点相关并且还是可变的。例如，能够提出相关性函数的与电网连接点相关的基本函数并且附加地提出权重系数，以便改变相关性函数。
相关性函数能够与供电网的系统特性相关。其中例如包括多少总功率能够通过连接的能量产生器馈送，所述能量产生器也能够同义地称作为馈电器或产生器。这还能够包括：仅考虑在例如几百公里，尤其是200km或500km的限定范围内的能量产生器。在此也能够考虑现有的能量产生器的类型，并且此外或替代地能够考虑现有的消耗器的类型。为此例如能够求平均值，例如关于所有消耗器的电感部分占所有消耗器的总阻抗的比例。还能够提出，仅观察主导的消耗器，即例如至少减小所有消耗器所消耗的功率的最小比例的消耗器，例如最小比例为5％或10％。
类似地也适用于考虑馈电器，针对馈电器也能够提出，仅观察最为主导的馈电器。为了考虑馈电器也能够提出，创建如下特性并且根据所述特征例如经由预定的表格选择相关性函数。这种特征能够包含：电网具有分散的馈电器或发生器，如风能设备或光伏设备或者包含多个常规的电厂如煤电厂或核电厂。也能够考虑，连接的发电机能够提供多少系统服务。为此提出，为每个连接的产生器或馈电器提供功率值或能量值，所述产生器或馈电器在可为例如5s或10s的预定的支持区间之内能够提供所述功率值或能量值。这种给定值(Angabe)也能够在运行期间变化。
根据一个实施方式，作为系统特性考虑在供电网中的布线情况或开关状态。特别是，供电网的运营商能够经由相应的开关状态影响网络拓扑。因此，例如能够通过相应的开关状态改变网格中的支线，或切换或拆除环形拓扑。也考虑了断开或接入并联的线路。例如，为了列举具体的实施例，为了非常大的轮船例外地经过而经由流断开高压线路，造成电网拓扑的这种改变。为了更好地考虑这种情况，根据一个实施方式因此提出，根据在供电网中的布线情况或开关状态改变、设定或选择相关性函数。在此能够测量在供电网中的布线情况或开关位置，或者由网络运营商告知所述布线情况或开关状态。
与其相关地能够设定或选择相关性函数。如果改变所述值，如在上文中表明，相关性函数也能够相应地改变。
此外或替选地，这都能够与供电网的系统性能相关地进行。这种系统性能特别是在功率平衡波动时使供电网的倾向振动。系统性能在此能够与上述系统特性相关联。
此外或替选地，能够根据供电网的至少一个系统状态改变、设定或选择相关性函数。系统状态是供电网的实际状态并且特别涉及供电网中的频率以及供电网中的电压。然而也能够考虑其他系统状态，如电压的谐波的存在或大小或还有电流。术语“系统状态”在此在调节方面加以理解。所述系统状态尤其不涉及供电网的实体特性或其他特性，例如变压器的、线路的大小或电网的或电网部段的阻抗。
此外或替选地提出，根据其他风能设备的或其他风电厂的至少一个另外的相关性函数改变、设定或选择相关性函数。尤其在此提出，风能设备或风电厂与另外的风能设备或另外的风电厂通信并且至少交换这些信息，然而优选交换多种其他信息。在此例如也能够提出，针对一个实例设有两个相同的风电厂，所述风电厂选择不同的相关性函数，特别是即一个风电厂在功率指标相同的情况下与其他风电厂相比确定更大的补偿能量的量。这也能够抵抗浪涌(Aufschwingen)并且特别避免：这两个风电厂设置相对于彼此电网支持。
此外或替选地提出，考虑外部的规定值，特别是考虑供电网的运营商的外部的规定值。由此能够为供电网的运营商，其简化地也称作为电网运营商，提供如下可能性：对相应的风能设备或风电厂在其系统服务方面，尤其在其网络支持特性方面进行控制。其能够改变、设定这些特性方式或者从不同的可能性中进行选择。这例如也能够与获得的经验相关地进行匹配。
根据另一实施方式提出，相关性函数与供电网中的事件，尤其与电网部段的断开或再连接相关。如果供电网的一部分例如断开作为强制性保护功能或保护反应，那么会造成，功率平衡也突然改变，既在断开的部分中也在其他部分中突然改变。如果例如电网部段断开，在所述电网部段处消耗超过平均水平更多的功率，在所述电网部段中可能仅连接有消耗器，那么断开通常造成，使得在其余的供电网中突然存在正的功率平衡，即存在突然的需求，抵抗功率过量。在此，特别有利的能够是，在所述子电网被断开的点附近最强地抵抗所述功率过量。如果至少短期看到：这种断开即将发生，那么风电厂的相关性函数相应地能够在这种断开点附近朝向特别强的相关性改变。
相同情况能够适用于如下情况：子网要再次连接。远离所述断开点的风电厂能够选择更弱的相关性函数，以便在这种情况下也抵抗电网的不稳定趋势。
优选地，功率指标由电网频率、电网频率的时间导数、电网电压、测量出的功率差、对电网频率仿真的模型频率，和/或在模型频率和电网电压的相位之间的相位角确定。也能够将多个变量进行组合，以便确定功率指标。
根据一个实施方式提出，还根据电网阻抗确定功率指标。尤其是，将至少一个前述变量，尤其是电网频率和/或其时间导数，用于确定功率系数并且附加地考虑电网阻抗。作为电网阻抗能够使用在电网连接点处测量出的值。也考虑，电网阻抗作为值已知并且例如由电网运营商提供。
优选地，将供电网的电网频率或其时间导数，或这两者的组合用作为功率指标。这当然具有如下前提：供电网具有交流电压或是交流电压网。根据作为功率指标的所述电网频率，于是分别确定补偿能量的量并且在此例如低于电网频率越多，即当前频率相对于电网频率或围绕该电网频率的公差带的下限值，则补偿能量的量能够确定得越大。然而，作为功率指标的电网频率的其他考虑也能够是有意义的，如考虑电网频率的改变。功率指标于是能够对应于电网频率或由其导出。如果所述功率指标对应于电网频率，那么为了确定补偿能量的量能够考虑功率指标的变化和进而考虑电网频率的改变。相同情况在功率指标已经对应于电网频率的改变时能够实现。
特别是在小型电网的情况下考虑，测量功率差并且直接用作为功率指标。由此，能够直接检测和考虑功率平衡，这是有利的；然而对于特别大型的电网或特别复杂的电网而言这会是耗费的。
代替直接测量电网频率，能够考虑对电网频率仿真的模型频率。这种模型频率例如能够通过状态观察器来确定。
此外或替选地提出，考虑电网电压的相位或相位位置和模型频率的相位或相位位置之间的相位角。由此能够特别良好地考虑电网频率的改变，所述改变造成相位角增大。
根据一个实施方式提出，由功率指标的变化和可设定的第一位置因子的乘积计算补偿能量的量。在最简单的情况下，补偿能量的量对应于所述乘积。然而，也能够考虑其他影响变量，例如总计所提供的能量的量。无论如何提出，为了计算，即为了确定补偿能量的量，将功率指标的变化与第一位置因子相乘。由此能够根据功率指标的变化，即例如频率变化来计算补偿能量的量。
经由第一位置因子，相关的电网连接点的与位置相关的考虑能够融入。这样例如，针对经由第一电网连接点馈送到供电网中的第一风能设备或第一风电厂，值1能够用作为第一位置因子。在另外的风能设备或另外的风电厂中，其中所述另外的风能设备或另外的风电厂要不然具有与第一风电设备或第一风电厂相同的前提条件、然而经由另外的电网连接点馈送供电网中，值0.5例如可以用作第一系数，其中所述另外的电网连接点尤其设置在供电网中的另外的位置处。由此，能够经由这些位置因子进行加权和进而根据电网连接点影响补偿能量的量的确定。然而，第一位置因子也能够是可变的，以便由此也能够包括其他变量作为电网连接点的位置，或者以便由此能够更为动态地进行反应。
此外或替选地，根据另一实施方式提出，由功率指标和可设定的第二位置因子的乘积计算补偿能量的量。据此，功率指标作为基础并且与位置因子相乘。在此也如在使用功率指标的改变的实施方式中那样，也还能够融入其他影响变量。然而，在最简单的情况下，补偿能量的量能够直接由功率指标和第二位置因子的乘积计算。
然而如果融入其他影响变量，那么也能够进行与前述实施方式的组合，其中补偿能量的量尤其由功率指标的改变确定。在此情况下，能够汇入第一和第二位置因子。理论上，使用仅一个位置因子就足够了并且第一和第二位置因子是相同的。原则上也可能无组合地考虑两种单独的变型方案，即仅考虑功率指标或仅考虑改变。然而实际上，位置因子，不仅第一位置因子而且第二位置因子能够包含归一化。特别是，所描述的功率指标的改变涉及功率指标的时间变化，使得与功率指标的绝对值相比已经得到其他的物理单位。这能够经由相应的位置因子被考虑。用于所描述的不同的情况的变量匹配也能够经由相应的位置因子一起被考虑。替选地，频率和频率变化能够共同地融入功率指标中，使得功率指标已经包含这两者并且通过使用功率指标考虑频率和频率变化。
另一优选的实施方式的特征在于，
-风能设备或风电厂具有至少一个馈送设备，用于将电功率馈送到供电网中，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，能够在预定的补偿时间区间中离开所述运行范围，尤其当基本功率的馈送提高时，超过运行范围的至少一个上限值，达到预定的超过值。
因此，所使用的风能设备或所使用的风电厂具有至少一个馈送设备，所述馈送设备还具有至少一个运行范围。特别是在使用风能设备时，能够设有单个馈送设备，特别是包含输出扼流圈的逆变器。在风电厂的情况下，能够使用多个这种馈送设备。然而也考虑，风电厂将其风能设备的能量另外地收集并且使用中央的馈送设备，这阐述了另一变型方案。
因此，所述至少一个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前述极限值。特别是，最大要馈送的电流能够形成上限并进而在要馈送的电流方面限定运行范围。另一运行范围能够通过要使用的电压范围给出。
然而现在提出，为了馈送补偿能量的量例外地离开运行范围。这也仅针对预定的补偿时间区间设置。这基于的认识是，运行范围，尤其电压极限、电流极限或功率极限，特别会造成热损坏。因此，超过这种极限会导致过热。然而已识别出，在此出现的温度过高，其最后造成破坏或至少造成老化，具有一定的时间常数和进而能够容忍短时间的过高。因为在此设计为限定地短时将预定的补偿能量的量进行馈送，所以也特别能够经由使用短的基准时间区间，尽管超过极限值，但是通过如下方式仍遵守所述极限值：仅非常短时间地进行馈送。特别是通过选择短的基准时间区间，尽管馈送过高但能够避免过高温度。
优选地，设有运行范围的上限值，当基本功率的馈送提高时，所述上限值可以被超过最多预定的超过值。通过确定所述预定的超过值，特别结合提出的超过时间或最大超过时间，所述超过和特别还有所产生的作用有针对性地保持在极限之内。例如，超过额定转速对应于超过极限。因此在转子中提供更多能量。
根据一个优选的设计方案提出，当基本功率的馈送提高时，为了馈送补偿能量的量使用风能设备的旋转能。因此，当与风能设备当前所产生的能量相比必须馈送更多能量时，能够使用旋转能，所述旋转能特别来自风能设备的空气动力学的，然而也电动的转子。这也可能造成，转子的转速由此减小。然而，这被容忍。通过确定在此附加地馈送的补偿能量的量，在此由旋转获取的能量然而能够也被清楚地说明和进而可被控制。相应地，也能够根据风能设备的转子的转速进行补偿能量的量的确定。在此，风能设备的转子基本上表示空气动力学的转子，并且电动的转子在此为了更好的区分能够称作为电枢。电枢和转子的转速然而在风能设备无传动装置的情况下是相同的并且在变速设备的情况下两个转速能够容易地相互转换。
此外或替选地提出，当基本负载的馈送减小时，即当更少能量被馈送或甚至从供电网提取时，能量作为旋转能储存到风能设备中。特别针对仅较少能量馈送供电网中但还馈送正的功率的情况，转子作为能量存储器的这种应用能够简单地通过如下方式实现，即相应地也从转子或从转子的运动中提取与通过风输入所述转子中的能量更少的能量。旋转能的储存于是能够简单地通过相应地提高转速期望值的方式实现。
优选的是，当基本功率的馈送减小时，替选地或附加地提供风能设备的功率调减。因此提出，改变风能设备的工作点，使得所述风能设备产生更少的功率。这例如能够通过将转子叶片从风中变桨距来实现。
根据一个优选的设计方案提出，
-风能设备或风电厂的至少一个风能设备具有发电机，所述发电机以发电机转速运行；
-确定预期值，其给定是否预期有功率平衡的变化；以及
-当所述预期值说明预期有功率平衡的变化时，根据预期值改变转速。
因此提出，要检查：是否预期有功率平衡的变化。当特别多的或功率大的消耗器根据经验被接通或切断时，功率平衡的变化例如能够根据日间时间基于经验值来预期。当通过大型消耗器通知这时，也能够预期功率平衡。当以光伏打方式产生的功率的部分由于昼夜更迭或相反特别变化时，也才会预期有公差差额。优选地，评估天气预告，特别是风力预告，并且从中确定要预期的要馈送的风力的改变。从中也能够推导出用于功率平衡的预期值。其他事件能够是最大功率梯度，所述最大功率梯度例如能够在日食的情况下，在由众人追逐的重大体育大事件、圣诞节和除夕的情况下出现。
也考虑，特别大型消耗器将消息传送给电网运营商或其他控制中心，借助于所述消息通知在所述大型消耗器处的变化。供电网的子网的有计划的切断或再接入也能够预期有功率平衡的变化。相应地确定预期值并且提出，当预期值说明预期有功率平衡的变化时，根据所述预期值改变转速。特别提出，当预期功率平衡为负时，提高转速，以便由此提供更多的旋转能，确定和随后馈送补偿能量的量能够凭借于所述旋转能。
作为另一方面考虑，由于超高转速而短时地离开所允许的声学极限。平均上，设备在此仍然遵守极限值，然而为了支持能够短时间地允许更高的转速，这引起更多的噪音，然而只是短时的。
根据本发明，还提出一种用于在电网连接点处将电功率馈送供电网中的风能设备并且所述风能设备包括：
-监控机构，用于监控表示在供电网中的功率平衡的功率指标，其中功率平衡说明功率差，作为
-通过能量产生器馈送到供电网中的功率和
-从供电网中通过消耗器获取的功率之间的差，其中当馈送的功率比获取的功率更多时，功率平衡为正，
-确定机构，用于根据功率指标确定补偿能量的量，
-馈送设备，用于在电网连接点处将电功率馈送到供电网中，
-控制设备，用于控制馈送设备，使得
-馈送设备根据可用的风力馈送基本电功率，并且使得
-馈送设备将基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。
因此，监控机构监控功率指标，所述功率指标表示功率平衡。功率平衡说明功率差，作为馈送供电网中的功率和从供电网中获取的功率之间的差。所述功率平衡在此也定义为，如已经在上文中结合用于馈送电功率的方法的至少一个实施方式所阐述那样。
确定机构随后根据功率指标确定补偿能量的量。确定机构例如能够是具有微处理器的计算单元。确定机构也能够是下面还阐述的控制设备的部分，所述控制设备用于控制馈送设备。因此，馈送设备，其例如能够构成为具有连接在下游的扼流圈的逆变器，用于在电网连接点处将电功率馈送到供电网中并且通过控制设备控制。控制设备在此控制馈送设备，使得根据可用的风力馈送基本电功率并且除了基本电功率之外还馈送通过确定机构确定的补偿能量的量。如果确定具有负值的补偿能量的量，那么相应地降低基本功率的馈送。
优选地，所提出的风能设备的特征在于，执行至少一个根据上述实施方式中的任一实施方式的方法。
优选地，风能设备具有储备蓄能器，在其中能够储存能量储备或其一部分。这样，能量储备例如能够部分地存储在风能设备的空气动力学的转子的和/或电枢的旋转中并且另外的部分能够储存在所述储备蓄能器中，以便由此能够提供更多的补偿能量的量。储备蓄能器例如能够设计为电池储存器或设计为飞轮蓄能器，或者设计为这两者的组合。
优选地，对风能设备的储备蓄能器设计为外部的蓄能器。蓄能器例如能够设置在附加的壳体中或设置在风能设备外的建筑中。然而，所述蓄能器也能够相对于馈送设备，即尤其一个或多个逆变器，设置在外部。因此，所述蓄能器不是逆变器的部分并且尤其对逆变器的直流中间电路附加地设置。尤其，所述蓄能器具有的储存容量是所使用的逆变器装置的直流中间电路的储存容量的数倍，例如至少五倍或至少十倍。
根据一个实施方式提出，风能设备的特征在于，
-控制设备具有位置因子模块，用于提供第一和/或第二位置因子，其中位置因子模块具有输入端，在所述输入端处能够输入影响所述位置因子的变量，并且其中
-补偿能量的量由功率指标的改变和第一位置因子的乘积计算，或者此外或替选地
-补偿能量的量由功率指标和第二位置因子的乘积计算。
因此，控制设备具有位置因子模块，所述位置因子模块能够提供第一和第二位置因子或者两个位置因子。为此，所述位置因子模块具有输入端，在所述输入端处分别能够输入影响位置因子的至少一个变量。在最简单的情况下，输入各一个值，所述值与位置因子成比例。原则上，也能够直接输入位置因子。优选地，然而分别输入权重系数，所述权重系数例如能够位于0至1的范围内，以便将其随后与函数相关联，在最简单的情况下与另一值相乘，以便由此得到位置因子。在所描述的实例中，大小为1的权重系数的输入引起得到最大位置因子，而在输入例如0.5的值时得到具有为最大位置因子的大小一半的位置因子。
所述一个或多个位置因子随后被提供，即输出尤其用于另外的计算。由这些位置因子能够计算补偿能量的量，即或者由功率指标的改变和第一位置因子的乘积或者此外或替选地由功率指标和第二位置因子的乘积计算补偿能量的量。也考虑组合形式。因此，由此能够影响补偿能量的量或其计算。所述影响也能够从外部进行，其方式是：在位置因子模块的输入端处输入影响位置因子的变量，例如由电网运营商输入或当风能设备设置在风电厂中时由电厂控制装置输入。
根据本发明还提出具有多个风能设备的风电厂，所述风能设备用于在电网连接点将电功率馈送供电网中。所述风电厂包括：
-电厂监控机构，用于监控表示在供电网中的功率平衡的功率指标，其中功率平衡说明功率差，作为
-通过能量产生器馈送到供电网中的功率和
-从所述供电网中通过消耗器获取的功率之间的差，其中当馈送的功率比获取的功率更多时，所述功率平衡为正，
-电厂确定机构，用于根据功率指标确定补偿能量的量，
-电厂控制设备，用于控制所述风能设备，使得
-风能设备根据可用的风力馈送基本电功率，并且使得-风能设备将基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。
因此，这种风电厂，与上面针对风能设备所描述的内容类似，通过具体地确定和馈送补偿能量的量来进行网络支持。通过使用风电厂，与借助于风电厂的单个风能设备可实现的相比，在此能够提供和馈送实质上更大的补偿能量的量或将馈送减少所述补偿能量的量。
为此，风电厂还具有电厂确定机构，所述电厂确定机构与之前所描述的风能设备的确定机构类似地工作并且根据功率指标确定补偿能量的量。电厂确定机构在此考虑在风电厂中的风能设备的变量、特性并且还有运行状态。为了实施，于是设有电厂控制设备，所述电厂控制设备相应地控制风能设备，即，除了基本电功率之外馈送特定的补偿能量的量或者当所述补偿能量的量为负时，相应地减少基本功率。电厂控制设备在此并非在所有细节方面控制风能设备，而是优选预设用于馈送的相应的理论值，特别是功率理论值。具体的实施能够通过风能设备进行。
相应地实现对风能设备预设补偿能量的量。这例如能够通过百分比值进行，电厂控制设备例如能够将百分比值作为值输出并且所述百分比值随后针对每个风能设备引起具体的风能设备的补偿能量的量的相应的百分比值，所述百分比值例如参照相应的风能设备的最大补偿能量的量。例如也能够参照任意的基准能量的量。
优选地，风电厂具有根据至少一个上述实施方式的风能设备。在此情况下，电厂监控机构能够通过风能设备的监控机构形成。于是也能够取消电厂确定机构和/或电厂控制设备或者使之匹配于风能设备。尤其提出，电厂控制设备能够影响风能设备的位置因子，尤其访问位置因子模块的输入端并且在那输入相应的变量，以便影响位置因子。
优选地，针对风电厂提出，设有电厂蓄能器，用于储存附加的能量，以提供补偿能量的量或其一部分。因此，除了风电厂的风能设备之外还能够设有另外的储存设备，即所述电厂蓄能器。可选地，还设有电厂馈送设备，所述电磁馈送设备本身，尤其与风能设备无关地，将来自电厂蓄能器的能量馈送供电网中。为此，例如能够设有附加的逆变器设备。与风能设备无关地进行馈送使用自己的电厂馈送设备，然而优选地，特别是通过使用电厂控制设备使之与其余风能设备的电功率的馈送相协调。由此，能够改善供电网的支持，其方式是：不仅能够通过电厂蓄能器提供用于支持的附加的能量，而且能够提供与风能设备无关的并进而可良好地进行补充的馈送和电网支持。
蓄能器也能够在各个风能设备中和/或在一个或多个逆变器的DC中间电路中设置。
当特定的补偿能量的量为负时，也能够提出，从供电网中提取能量并且将其馈送到电厂蓄能器中。在最简单的情况下，风能设备在此能够不变地继续运行。因此，风能设备能够在这种情况下简单地继续基本功率的馈送，而不提高或减少所述基本功率。
根据一个实施方式提出，
-电厂控制设备具有位置因子电厂块，用于提供第一和/或第二位置因子，其中位置因子电厂块具有输入端，在所述输入端上能够输入影响位置因子的变量，并且其中
-由功率指标的改变和第一位置因子的乘积计算补偿能量的量，或此外或替选地
-由功率指标和第二位置因子的乘积计算补偿能量的量。
由此也能够从外部经由一个或多个位置因子的改变控制和调整风电厂。由此能够从外部，例如通过电网运营商改变一个或多个位置因子和进而改变补偿能量的量。
由于，这不仅适用于所述风电厂，而且也适用于所描述的风能设备和所描述的方法，实现所述网络支持的高度灵活性。尤其，能够对功率平衡的改变直接作出反应，因为相应的补偿能量的量与所述改变相关地被确定。附加地，然而能够影响所述相关性和进而能够影响供电网的系统性能。
另一建议是，可控的负载设计为其他实现方式，以便提供负能量。对此或附加地提出，电厂调节器，即风电厂的中央的调节器，其也能够称作为风电厂调节器，控制在配电网中的或在供电网中的消耗器，以便由此在需要时减少消耗。由此能够提高功率平衡。
附图说明
现在，在下文中参照附图根据实施例更详细地描述本发明。
图1示出风能设备的立体视图。
图2示意性地示出风电厂。
图3示出供电网中的局部，其中具有一些影响供电网的特性的元素。
图4图解说明确定补偿能量的量的可能性。
图5在图表中图解说明补偿能量的馈送的可能的方式和工作原理。
图6在另一图表中图解说明补偿能量的馈送的另外的可能的方式和工作原理。
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，所述转子具有转子叶片108和导流罩110。转子106在运行中通过风置于转动运动中并进而驱动在吊舱104中的发电机。
图2示出风电厂112，其示例性地具有三个风能设备100，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基本上表示风电厂112的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的分别产生的电流或功率进行加和并且大多数情况设有变压器116，所述变压器将电厂中的电压升压变换，以便随后在馈送点118处馈送到供电网120中，所述馈送点通常也称作为PCC。图2仅是风电厂112的简化的示图，所述示图例如没有示出控制装置，尽管控制装置自然是存在的。电厂电网114例如也能够不同地设计，其中在每个风能设备100的输出端处例如也存在变压器，在此仅作为另外的实施例。
图3示出供电网2的一部分，其表明用于不同电压水平，即用于最高电压HH、高压H和中压M的不同线路区段。也存在低压区段，然而在此未进一步示出所述低压区段。供电网的一部分是大型发电厂4、水力发电厂6、风能设备8，其对应于图1或图2的风能设备100，和第一风电厂WP1和第二风电厂WP2。这是馈送到供电网2中的能量产生器。
作为消耗器，在图3中图解说明第一工厂10和第二工厂12以及第一城市14和第二城市16。针对不同的端子以及还有最高电压电网与高压电网之间的连接，设有变压器T，所述变压器更确切地说通过相同的字母T表示，然而自然确定为不同尺寸。
为了图解说明，还设有用于接通或断开第一工厂10的开关S1以及用于接通或断开水力发电厂6、第一城市14和风能设备8的开关S2。水利发电厂6、第一城市14和风能设备8就此而言组合成子网18。因此，第二开关S2能够将子网18与供电网2的其余电网断开或在断开之后再连接。在图3中，首先假设的是，第一开关和第二开关分别是关闭的并且所有示出的能量产生器和消耗器与供电网连接和馈送到所述供电网中或从所述供电网中获取功率。
在假设在图3中在供电网2中示出的能量产生器和消耗器是唯一的或唯一相关的能量产生器或消耗器的情况下，对于功率平衡ΔP得到下述相互关系：
ΔP＝P1-P2+P3+P4-P5-P6+P7
其中适用下述关系：P3＝P31-P32+P33
在此，首先假设功率P1至P7或P31至P33的值分别为正，并且相应地，在图3中代表相应功率的箭头背离能量产生器地并朝向供电网2或朝向消耗器并且在此背离供电网地指向。相应地，能量产生器的功率被计算为正并且消耗器的功率被计算为负。
功率P3涉及由子网18馈送到供电网2或其干线20的功率。所述值也能够变为负，特别是当水力发电站6和还有风能设备8没有产生功率或总共产生的功率小于第一城市14所消耗的功率时，也就是说当P31和P33的总和小于P32时才如此。
现在，如果首先假设功率平衡ΔP＝0，即供电网2基本上在稳定状态中工作，那么不需要支持能。特别是，风能设备8和这两个风电厂WP1和WP2随后会以常规的并网运行工作，即馈送刚好与其能够从风中获取的功率同样多的功率。
现在例如，如果第一工厂10与电网断开，即至少象征性地断开第一开关S1，那么第一工厂10的消耗功率P2会降低至零并且功率平衡ΔP于是为正。于是，与所连接的消耗器所获取的功率相比，更多的功率被馈送到供电网2中。风电厂WP1和WP2例如通过测量传感器22或24能够检测出所述正的功率平衡并且在电厂控制设备26或28中对其进行评估并且对此做出相应反应。借助于测量传感器22或24进行的检测能够在于对频率进行检测，这只是列举的一个实例。然而，也能够以其他方式获取信息，包括由电网运营商提供这些信息在内。
在电厂控制设备26或28中于是能够分别计算补偿能量的量，在供电网2中有功率过量的所述实例中所述补偿能量的量在这两种情况下必然都造成补偿能量的量的负值。两个风电厂WP1和WP2随后将其之前在所述并网运行中馈送的基本功率现在减少例如分别计算出的补偿能量的量。功率平衡或其相应的指标，在此例如称作为频率，还被监控。相应地，在下一时间点，例如在下一采样时间点，重新计算补偿能量的量。
根据分别计算出的补偿能量的量的大小，其在此情况下被更少地馈送，风能设备的运行的匹配就能够足够了，或者也考虑，将功率通过也能够称作为斩波器的热阻消灭或转化为热。这例如能够在风电厂WP1和WP2的每个风能设备中进行，或者能够设有单独的斩波器，所述斩波器在此示例性地示作为斩波器30或32。也考虑将所述补偿能量的量或其一部分存入电池储存器34或36中。还要阐述的是，在一会之后，来自电网中的较慢的产生器的被激活的调节功率承担或能够至少部分地承担能量差额的补偿。因此，短时间的支持已经能够是足够的。
出于简洁原因，为了图解说明的目的假设，这两个风电厂WP1和WP2基本上是相同的，特别是具有同样数量的风能设备，这些风能设备具有同样大的额定功率。然而，风电厂WP1和WP2的区别在于其在供电网中的位置。第一风电厂WP1在第一工厂10附近连接或在如下点附近连接，在所述点处第一工厂10馈送到供电网中或干线中。而与第一风电厂WP1相比，第二风电厂WP2距第一工厂10馈送的点更远。由此，相应的风电厂WP1和WP2的电网支持的措施特别也能够起不同的作用。略微简而言之，第一工厂10的所描述的切断对第一风电厂WP1的作用比对第二风电厂WP2的作用更直接。
因此，现在提出，在电网支持机制中考虑两个风电厂WP1和WP2的所述不同的连接位置。特别提出，第一风电厂WP1的电网支持措施选择得比第二风电厂WP2更强。特别提出，第一风电厂WP1提供更多支持能或在该情况下与第二风电厂WP2相比从超高的功率中提取更多支持能。同时，然而应当尽可能以相同的方式和方法进行所述电网支持的基本特性，即附加馈送补偿能量的量或提取补偿能量的量。为此提出，分别即在第一风电厂WP1中和在第二风电厂WP2中确定的或计算的补偿能量的量不仅与功率平衡或功率平衡的指标相关，而且也与位置信息相关。尤其，所述补偿能量的量与位置因子相关，所述位置因子考虑一方面为第一风电厂WP1与另一方面为第二风电厂WP2的连接情况的差别。
特别是，在此设有位置因子，所述位置因子采用0和1之间的值或者替选地采用0.5至2之间的值。所述位置因子于是能够针对第一风电厂WP1采用值2而针对第二风电厂WP2采用值0.5。在所述示例性的实例中，具有值1的位置因子能够设置为标准值或平均值，并因此所述值针对第一风电厂WP1为所述标准值或平均值双倍大，而针对第二风电厂WP2，所述值为一半大。然而，这仅要用于图解说明。在任何情况下在此都能够分别同样快速地且以相同的算法确定补偿能量的量，并且由此出于该原因确定相同的动态性，然而一方面针对第一风电厂WP1和另一方面针对第二风电厂WP2有不同的大小。然而也能够进行其他考虑，例如也提供其他动态性。
提出的用于确定并且附加地馈送补偿能量的量或将馈送减少补偿能量的量的解决方案特别设计用于在数秒范围内，即在低于10s的时间内，尤其在小于5s的时间内的短时间的电网支持。在所述时间内，能够开始长时间的措施，所述措施能够长时间地实现功率补偿，使得理想地再次形成为0的功率平衡ΔP。示例性示出的水力发电厂6提供略长时间的补偿的可能性。然而也考虑其他发电厂，例如燃气发电厂，这只是列举的另一实例。在更长时间内大的发电站于是也能够调整其馈送的功率。
现在，如果又存在被补偿的功率平衡，那么功率平衡ΔP即大致为0并且随后第一电厂10又接通，即象征性地示出的开关S1闭合，当第一工厂10也提取功率时，会重新出现如下情况，在所述情况中功率平衡ΔP不再被补偿。特别是在所述所描述的情况下，即当功率P2突然被提取时，功率平衡ΔP变为负。
为了短时间的支持，两个风电厂WP1和WP2特别能够馈送附加的能量。为此，分别确定和馈送补偿能量的量。所述补偿能量的量能够部分地或完全地来自风电厂的风能设备的旋转能被使用。此外或替选地，能够从电池储存器34或36中提取能量。为此，逆变器38或40能够从电池储存器34和36中提取能量并将其转换为交流电流并且经由相应的变压器T对风电厂WP1或WP2的相应的基本功率进行补充。
在此补偿能量的量也分别与功率平衡或功率平衡的指标相关地确定。附加地，在此也提出，设有附加的变型方案，即这在此根据相应的风电厂WP1或WP2连接到供电网2或干线20上的位置提出。在此类似地适用于上文针对功率平衡ΔP因开关S1断开而变为正的情况所阐述的内容。
此外，在馈送附加的能量时和进而在确定或计算补偿能量的量时也提出，考虑能量储备。针对根据图3的图解说明的实例，所述能量储备能够由从风能设备中可提取的旋转能和存在的且可提取的能量组成，所述存在的且可提取的能量存在于电池存储器34或36中。特别是在旋转能的情况下要注意的是，能够容忍一定的转速降低，所述转速降低随着旋转能的提取而出现。然而不适宜的是，提取全部的旋转能并进而使转子静止。因此，相应地在此不考虑将全部的旋转能作为能量储备或作为能量储备的部分，而是仅考虑能够被提取使得随后还能够有利地继续驱动风能设备的能量。
考虑能量储备的一个可能性在于，对低于某一的极限值进行监控，例如最大可能的能量储备的10％或优选20％。只要存在比所述下限值更大的能量储备，那么补偿能量的量就能够不受限制地由此来计算。如果低于这种下限值，那么可以提出用于减少补偿能量的量或其计算的算法。这仅是考虑的一个实例，也考虑：在用于计算补偿能量的量的计算算法中从一开始已经设有能量储备。
通过考虑能量储备，不仅完全总体地考虑：仅存在有限多的能量，而在此也能够有针对性地对补偿能量的量的计算进行影响。即使在通过直接耦合的同步发电机的物理特性支持电网时，这例如在象征性地示出的大型发电厂4中情况会如此，也能够仅进行与在同步发电机中存在的旋转能同样多的支持。然而，通过存在的旋转能引起的限定的作用在此不能被影响。随着旋转能的提取，同步发电机变得更慢，并且频率也相应地改变，所述直接耦合的同步发电机以所述频率馈送。这也造成，在所述发电机转速降低直至下限值时会出现子网的网络断开、切断或分离。随后，当所述同步发电机的转速降低到最小值之下时，突然根本不再可能通过所述同步发电机进行馈送。这一方面具有如下缺点：所述发电机的支持能立即减小，包括馈送至其中的功率在内。然而也有如下缺点：突然不再能够将在大型发电厂中产生的功率输出而是必须以某种方式将其消灭。特别成问题的是：由于电网频率完全减小通常也会将所有具有同步发电机的大型发电厂与电网断开并进而激化所述问题。
在提出的在此针对风电厂WP1和WP2所描述的解决方案中，然而所述解决方案原则上也能够例如通过风能设备8执行，这些问题能够被避免。一方面能够有针对性地被控制，以及根据存在的能量储备进行支持性馈送。然而另一方面，当不再存在用于附加馈送的能量储备时，风电厂或风能设备也能够至少借助于基本功率本身继续运行。不需要进行电网断开，也能够继续以非最优的频率进行馈送，并且也不出现风电厂或风能设备产生不能被馈送的功率的问题。
因此，实现特别灵活的且能适应的用于支持电网的解决方案。每个风能设备或每个风电厂的支持特性能够匹配于当前情况。对馈送的具体位置的匹配，即特别是对在供电网中的相应的电网连接点的具体位置的匹配，在此仅是这种匹配可能性有意义的情况。另一可能性是，供电网的电网运营商特别是经由所述匹配能力能够更好地控制供电网。例如当预计到功率平衡的特别大的跳变时，或当已知能够提供支持能的能量产生器无论出于何种原因总不可用时，助于灵活的匹配也能够更好地考虑预测值。或者，能够完全总体地考虑，当前在电网中，即在供电网中可提供多少支持能。
此外，图3还提供子网的断开即子网18的断开的图解说明。这种断开和相应地还有所述子网18的再次接通能够通过象征性绘出的第二开关S2进行。在此情况下，在其余的供电网2中会产生功率平衡ΔP。因此，功率平衡的改变尤其会在干线20上产生。因为子网18由能量产生器以及还有消耗器构成，所以所述子网至少理论上在所述断开的状态中也能够继续工作。在此，当然也得出：在断开的情况下功率不应当是P3＝0，在子网18中的功率平衡改变。此外，这也能够通过风能设备8以如同上文基本上针对风电厂WP1和WP2所描述的方式和方法被补偿或者至少部分地被补偿。然而，所述子网18只是图解说明并且在实际中是明显更复杂的。
现在，图4特别图解说明能够确定补偿能量的量Ea的方式和方法。对此提出，在供电网52处借助于测量机构54进行测量。纯象征性地在此提出三相测量，并且作为实例示例地示出频率f的测量。但通常，不必要的是，在三相电网中在所有三个相中测量频率。然而，因为借助于测量机构54的所述测量也能够图解说明地代表其他测量，如例如电流测量和/或功率测量，在此选择三相显示。
因此，测量机构54例如检测频率f并且将所述频率输入到差额确定模块56中。所述差额确定模块图解说明，功率平衡ΔP这里作为与频率相关的、即与这里输入的测量变量相关的函数被确定。在此也考虑相对的确定，即例如百分比的偏差，例如参照最大允许的偏差的百分比的偏差。
这样确定的功率平衡ΔP随后被输入指标确定模块58中，并进而指标确定模块58确定功率指标Ind作为与功率平衡ΔP相关的函数。因此，结果是功率指标Ind。
替选地，功率指标Ind也能够直接由借助于测量机构54检测到的频率或其他这里检测到的值来确定。在最简单的情况下，甚至测量机构54的输出能够直接用作为功率指标Ind，这要通过虚线箭头表明。
功率指标Ind随后被输入到补偿能量的量确定模块60中，所述补偿能量的量确定模块因此用作用于根据功率指标确定补偿能量的量的确定机构。因此，所述补偿能量的量确定模块60根据功率指标Ind确定补偿能量的量Ea。作为另外的影响变量提出也能够为采样时间T的时间常数T以及位置因子K还有能量储备ER。采样时间的长度也能够对应于基准时间区间。确定补偿能量的量Ea的一个可能性通过根据下述式子的计算：
Figure GDA0003295453160000221
在所述式子中，Ea表示要确定的补偿能量的量，Ind表示功率指标，K表示位置因子，CRes表示用于考虑能量储备的因数，和T表示采样周期或采样时间或基准时间区间。
位置因子K优选能够由K0和KR的乘积组成，其中K0能够用于归一化并且KR能够作为相对因数具有加权的函数。KR优选能够采用0.5至2的值，这只是列举的一个实例。然而例如也能够考虑：KR采用0至1的值，或0至100％的值，这在数学上是相同的，或者也可以采用其他值域。然而，代替位置因子K，此外或附加地也能够提出其他影响变量，所述影响变量不考虑或不仅考虑相关的电网连接点的位置。然而，根据一个实施方式考虑位置因子K，特别是其相对份额KR，在供电网中的电网连接点的位置。
经由因数CRes能够考虑能量储备。实施方案的一个可能性是，只要能量储备ER大于最小能量储备ERmin，CRes采用值1。所述最小能量储备ERmin例如能够为最大能量储备的10％或20％。如果能量储备ER小于或等于最小能量储备ERmin，那么能够为所述考虑因数CRes用下述式子描述能量储备。
Figure GDA0003295453160000231
因此，所述考虑因数采用值1，只要还存在足够的能量储备。然而，如果该能量储备耗尽，那么所述考虑因数转变为与其余的剩余能量成比例的因数。
时间常数T优选选择得小，使得其最大为1s。然而，所述时间常数T尤其还能够变得明显更小并且甚至直至降低至采样时间的时长，如例如100ms、50ms、20ms或仅10ms。
功率指标Ind例如能够作为功率平衡ΔP和供电网的或至少相关的供电网的所有能量产生器的额定功率的总和之间的商计算。替选地，功率指标能够由频率变化Δf与最大允许的频率变化Δfmax相比地计算。根据功率指标Ind的计算的选择，这当然能够对上述的用于补偿能量的量的计算式子有影响。特别是，能够通过位置因子K的基本值或归一化值K0考虑功率指标Ind的计算的选择并进而还有这种功率指标Ind的选择。
根据并不局限于根据图4的特征的实施方式，也能够将补偿能量的量类似地计算或使用为补偿功率，所述补偿功率对应于补偿能量的量除以基准时间区间或所述基准时间区间。
图5现在示意地且示例性地图解说明根据一个实施方式的提出的解决方案的工作方式。这也要特别用于提出的解决方案的基本阐述。原则上，在图5中示出的曲线能够是运行根据图3的供电网2的结果。
图5的图表包含多条曲线，所述曲线与时间t相关地绘制。在此T作为单位来说明并且例如能够为1s。图5的图表的随后描述的、示出干扰的决定性范围，即t1至t4，于是在3s上延伸。3s的总时长也例如假设为所示出的干扰的平均值。针对时间常数T，然而提出实际的实施方案，使用较小的值，至少不使用较大的值。
作为最上方的曲线绘制频率f，频率在此也能够用作功率指标Ind。首先，即在时间点t1之前，频率具有额定频率fN。因此，频率f具有期望的值，并且功率平衡ΔP理想地为0。随后在时间点t1，频率f突然降低，至少陡峭地降低，这意味着，功率平衡ΔP为负。在时间点t2于是频率经过时间点t3至时间点t4再次升高至额定值，并进而能够从时间点t4起假设：功率平衡ΔP再次为0，即再次达到平衡。示图当然仅用于图解说明并且是理想化的。
在其下的曲线图中绘制馈送的功率。参照图3假设的是：两个风电厂WP1和WP2馈送相同的基本功率PG。这通过具有所标明的略微的波动的大致水平的线示出。所述基本功率PG在本实例中低于额定功率PN。
在时间点t1，当频率大幅降低并进而假设为负的功率平衡，由风电厂WP1或在其电厂控制设备26中计算补偿能量的量Ea1。同时，风电厂WP2在其电厂控制设备28中计算补偿能量的量Ea2。针对时间T，即针对t1至t2的时间段计算这两个补偿能量的量Ea1和Ea2并且在该时间区段内也有针对性地馈送所述补偿能量的量。馈送的功率为此从基本功率PG相应地提高。因此，分别确定的或随后也被馈送的补偿能量的量Ea1或Ea2是在相对于基本功率PG提高的功率水平下方的面积。第一风电厂WP1的补偿能量的量Ea1涉及向下直至基本功率PG的值的整个区域，而第二风电厂WP2的第二补偿能量的量Ea2仅为一半大并且仅涉及十字阴影的区域。
在此，为了确定两个补偿能量的量Ea1或Ea2首先基于相同的计算，并且开头已经阐述，为了简洁假设的是：两个风电厂WP1和WP2至少确定为相同大小。
这里在图5的图表中图解说明的情况要反映如下情况，其中第一工厂10通过第一开关S1闭合再次接通并进而通过突然提取功率P2而引起功率平衡的降低。第一风电厂WP1明显距所述第一工厂10更近而距之明显更近是功率骤降的原因。相应地，在此提出更高的位置因子K，即所述位置因子是在风电厂WP2中的两倍大，所述第二风电厂明显离得更远地设置，即所述第二风电厂的电网连接点明显距第一工厂10的电网连接点并进而距第一风电厂WP1的电网连接点更远。
相应地即因此，由于选择不同的位置因子K，两个补偿能量的量Ea1和Ea2表现为不同大小。在时间点t2，在此用作功率指标Ind的频率f始终具有所述低的值，即基本上再次计算相同的补偿能量的量Ea1和Ea2。因此，针对t2至t3的范围再次得到相同的被馈送的补偿能量的量并进而再次得到这两个用阴影或用十字阴影示出的能量块，所述能量块示出能量。
在时间点t3，频率和进而功率平衡由略微恢复，并进而随后补偿能量的量Ea1和Ea2尽管一如既往以相同的方式和方法被计算，也借助于同样的不同的位置因子K，然而由于再次恢复的频率f，即由于再次改变的功率指标Ind而造成更小的值。在说明的实例中，其例如大致达到之前的值的一半。然而，同时第二补偿能量的量Ea2又仅是第一补偿能量的量Ea1的一半大。从时间点t4起，情况再次缓和，频率达到其额定值，并进而所述频率显示为功率指标Ind，使得功率平衡ΔP大约是0。相应地，也不再确定补偿能量的量或所述补偿能量的量具有值0。
同时，针对两个风电厂WP1和WP2分别考虑能量储备ER1或ER2。在时间点t1，这两者分别具有其最大值，即最大能量储备ERmax，随后然而不同程度地降低，因为不同的补偿能量的量Ea1和Ea2被计算、馈送和进而也被需要。然而，在该图表中也示出能量储备ERmin的最小值。因为这两个能量储备ER2和ER1都不降低至所述最小值ERmin，所以这在示出的实例中并且针对能量储备的所选择的考虑没有影响。在此，即在本实例中提出，使用如上文所阐述的式子，其中能够经由考虑因数CRes影响能量储备并且所述考虑因数CRes也如同上文在式子中所说明的那样被计算，因此所述考虑因数具有值1，只要能量储备高于最小能量储备ERmin。
图6示出如下图表，其中示例性地关于在横坐标上绘制的时间示出频率曲线f、功率曲线P和能量储备的曲线ER。
频率首先以归一化的频率f0起始。同时，功率P具有对应于此刻存在的风力的值并且首先水平地伸展。针对功率P简化地假设，风力在图6中所观察的时间段内不改变。
此外，能量储备ER从相应的储存器被完全充电的值开始。
在时间点t1，出现大程度的频率骤降。所述频率骤降指示：功率平衡的明显的且强烈的下降。所述大程度的频率改变在功率P方面首先造成高的值，其具有短时间内相对高的能量的量。所述第一脉冲的所述大的补偿能量的量特别是应当抵抗强烈的频率降低。
短时间之后，计算新的补偿能量的量，其中还设定更大的时间区间，即直至时间点t2。所述第二补偿能量同样还是大的，然而分布到更长的时间段上。所述第二补偿能量的量由在此存在的小的频率值得到，其中然而不再引起大程度的频率降低。
在时间点t2，随后频率再次升高，使得补偿能量的较大的时间区间被设定，即直至时间点t4。由于时间区间大，尽管频率再次恢复，但是提供相对大的补偿能量的量，所述补偿能量的量对升高的频率在其频率改变以及绝对值方面加以考虑。
在时间点t4，频率再次采用归一化的频率值f0并且频率改变大致为0。补偿能量的量的馈送不再是必要的。同样现在设有负的补偿能量的量，即用于再次对储存器充电。
因此，图6的所述图表附加地示出相关的储存器的能量储备的曲线。可见的是，能量储备在时间点t1大幅度地降低，随后直至时间点t2再次降低，然而幅度不再那么大。从时间点t2至t4，所述能量储备还较弱地降低，然后在t4达到其最小值。现在，在t4不再需要用于电网支持的补偿能量的量并进而随后开始对储存器再次充电。因此，能量储备ER随后再次升高至时间点t5并且在那还再次达到完全充电。随后补偿能量的量从时间点t5起对应于值0。功率随后在那再次具有基于存在的风所能够提供的值。
因此，所述图6图解说明了补偿能量的量的计算，这与频率f的绝对值以及频率的导数，即与df/dt相关，并且这还与在储存器中的能量储备相关。
因此，通过提出的解决方案能够通过使用算法在出现功率骤降时立即将用于支持的能量馈送电网中。同时，在动态地考虑时还能够进行电网连接点的位置的考虑。这对通过馈送补偿能量的量进行电网支持的自发性没有影响，然而仍然实现灵活操作的可能性。所述灵活操作能够经由考虑电网连接点的位置进行，然而也考虑其他可能性。也考虑对补偿能量的量的馈送的电网响应。特别是当检测到振荡或增强的反应时，能够经由位置因子K或以另外的方式进行补偿能量的量的馈送的适配，即确定补偿能量的量的适配。

Claims (27)

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。
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，将所述基本电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.根据权利要求1或2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时，所述补偿能量的量为正，即所述基本电功率的馈送提高；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时，所述补偿能量的量为负，即所述基本电功率的馈送减少。
5.根据权利要求1或2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，和
-在所述供电网中的事件。
7.根据权利要求1或2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.根据权利要求1或2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.根据权利要求1或2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，当所述基本电功率的馈送提高时，在预定的补偿时间区间内离开所述运行范围。
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.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了馈送所述补偿能量的量
-当所述基本电功率的馈送提高时，使用所述风能设备的旋转能，或
-当所述基本电功率的馈送减少时，将能量作为旋转能存入所述风能设备中，
并且作为补充或替选地
-当所述基本电功率的馈送减少时，进行所述风能设备的功率调减。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
-所述风能设备或所述风电厂的所述风能设备中的至少一个所述风能设备具有发电机，所述发电机以发电机转速运行，
-确定预期值，所述预期值说明：是否预期有所述功率平衡的改变，和
-当所述预期值说明：预期有所述功率平衡的改变时，根据所述预期值改变转速。
13.根据权利要求4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，使得当功率平衡低于预定的下限值时，所述补偿能量的量为正。
14.根据权利要求4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，使得当所述功率平衡高于预定的上限值时，所述补偿能量的量为负。
15.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述外部的规定值是所述供电网的运营商的规定值。
16.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
在所述供电网中的事件是电网部段的断开或再连接。
17.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
-当所述基本电功率的馈送提高时，在预定的补偿时间区间内至少超出所述运行范围的上限值，直至预定的超出值。
18.一种用于在电网连接点处将电功率馈送到供电网中的风能设备，所述风能设备包括：
-监控机构，用于监控表示在所述供电网中的功率平衡的功率指标，其中所述功率平衡说明功率差，作为
-通过能量产生器馈送到所述供电网中的功率,和
-从所述供电网中通过消耗器获取的功率之间的差，其中当馈送的功率比获取的功率更多时，所述功率平衡为正，
-确定机构，用于根据所述功率指标确定补偿能量的量，
-馈送设备，用于在所述电网连接点处将电功率馈送到所述供电网中，
-控制设备，用于控制所述馈送设备，使得
-所述馈送设备根据可用的风力馈送基本电功率，并且使得
-所述馈送设备将所述基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。
19.根据权利要求18所述的风能设备，其特征在于，所述风能设备配置为，用于执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法。
20.根据权利要求18或19所述的风能设备，其特征在于，设有至少一个储备能量储存器，用于储存能量储备或所述能量储备或其一部分。
21.根据权利要求18或19所述的风能设备，其特征在于，至少一个储备能量储存器或所述储备能量储存器构成为在所述风能设备外部或至少在所述馈送设备外部的能量储存器。
22.根据权利要求18或19所述的风能设备，其特征在于，
-所述控制设备具有位置因子模块，以提供第一位置因子和/或第二位置因子，其中位置因子模块具有输入端，在所述输入端处能够输入影响所述位置因子的变量，并且其中
-所述补偿能量的量由所述功率指标的改变与所述第一位置因子的乘积计算，或者此外或替选地
-所述补偿能量的量由所述功率指标与所述第二位置因子的乘积计算。
23.根据权利要求19所述的风能设备，其特征在于，所述风能设备是控制设备。
24.一种具有多个风能设备的风电厂，所述风能设备用于在电网连接点将电功率馈送到供电网中，所述风电厂包括：
-电厂监控机构，用于监控表示在所述供电网中的功率平衡的功率指标，其中所述功率平衡说明功率差，作为-通过能量产生器馈送到所述供电网中的功率与
-从所述供电网中通过消耗器获取的功率之间的差，
其中当馈送的功率比获取的功率更多时，所述功率平衡为正，
-电厂确定机构，用于根据所述功率指标确定补偿能量的量，
-电厂控制设备，用于控制所述风能设备，使得
-所述风能设备根据可用的风力馈送基本电功率，并且使得
-所述风能设备将所述基本电功率的馈送改变特定的补偿能量的量。
25.根据权利要求24所述的风电厂，其特征在于，使用根据权利要求18至23中任一项所述的风能设备。
26.根据权利要求24或25所述的风电厂，其特征在于，设有电厂能量储存器，用于储存用于提供所述补偿能量的量的附加的能量或其一部分，并且可选地设有电厂馈送设备，以便将来自所述电厂能量储存器中的能量馈送所述供电网中。
27.根据权利要求24或25所述的风电厂，其特征在于，
-所述电厂控制设备具有位置因子模块，用于提供第一位置因子和/或第二位置因子，其中所述位置因子模块具有输入端，在所述输入端处能够输入影响所述位置因子的变量，并且其中
-所述补偿能量的量由所述功率指标的改变和所述第一位置因子的乘积计算，或者此外或替选地
-所述补偿能量的量由所述功率指标与所述第二位置因子的乘积计算。
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