CN114498657A - 用于提供无功功率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制电设施的方法，所述电设施尤其是风能设施或风电场，所述方法包括如下步骤：确定在供电网内特定位置，电设施与所述特定位置经由供电网电连接；确定电变量，所述电变量描绘在电设施和特定位置之间的电距离；根据电变量为特定位置求取电设施的潜在无功功率，所述电变量描述在电设施和特定的位置之间的电距离。

Description

用于提供无功功率的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制电设施的方法，所述电设施尤其是风能设施，以及涉及一种用于控制供电网的方法。
背景技术
供电网及其运行管理、尤其是通过电网运营商的运行管理通常是已知的。
此外，对于供电网的正常运行管理需要在供电网内的足够的无功功率或足够的无功功率补偿。
发明内容
因此，本发明的目的是，解决上述问题中的一个问题。尤其应当实现能以简单的方式为电网运营商提供无功功率的可能性。优选地，应当为限定的地区提供技术方面可能的无功功率的尽可能准确的预告。然而，至少应当提供一种对至今为止的已知方案的替选方案。
因此，根据本发明提出一种用于控制电设施的方法，所述电设施尤其是风能设施和风电场，所述方法包括如下步骤：确定在供电网内特定位置，电设施与所述特定位置经由供电网电连接；确定电变量，所述电变量描绘在电设施和特定位置之间的电距离；根据电变量为特定位置求取电设施的潜在无功功率，所述电变量描绘在电设施和特定位置之间的电距离。
因此，尤其提出一种用于在供电网内技术聚合无功功率的方法，其中尤其为供电网中的特定位置或点确定电设施的潜在的或技术上可能的无功功率。
将电设施在此尤其理解为电运行机构的联合，其作为整体或在个别部分中用于应用电能，即尤其产生、分配和储存能量。将其尤其也理解为所有设立为用于尤其借助于交流变流器与供电网交换电功率的馈入器，即发生器，储存器和转换器。因此，在此所描述的电设施尤其是风能设施、光伏设施、电存储器和其他基于交流变流器的电网装置，如例如STATCOMS或FACTS及其联合。
在方法的第一步骤中，确定在供电网内特定位置，电设施与所述特定位置例如经由供电网的电线路电连接。
特定位置在此优选是供电网内的点，尤其是电气点，即例如是自由线路的特定的线路部段、变压器、变电站等。尤其，特定位置是如下电气点，所述电气点可以在网络计算和/或负载流研究和/或功率流研究中描绘。
对特定位置的确定例如可以通过电设施和/或通过电网运营商进行。电网运营商例如确定，在供电网内的线路部段具有过低的电压并且将该线路部段选择为特定位置。
在方法的另一步骤中确定电变量，所述电变量描绘在电设施和特定位置之间的电距离。
优选地，所述电变量是在电设施和特定位置之间的尤其有效的阻抗，优选是在电设施和特定位置之间的等效阻抗。因此尤其提出，在提供无功功率时考虑在电设施和特定位置之间的电有效的距离。
位置的确定以及电变量的确定在此可以在电设施内以及由电网运营商进行。电设施也可以确定其中一个而电网运营商可以确定其中另一个。
在一个优选的实施方式中，电网运营商确定位置以及电变量并且将至少一个电变量传送至电设施。
在方法的另一步骤中，根据电变量为特定位置求取电设施的技术上可能的或潜在的无功功率，例如利用简单的两极模型或四极模型或刚性网模型。
因此尤其提出，在考虑电网拓扑的条件下求取技术上可能的或潜在的无功功率。
在此优选地由电设施本身，尤其在考虑电设施的工作点的条件下进行潜在无功功率的求取。
优选地，所述方法还包括如下步骤：将求取的潜在无功功率传送至电网运营商。
因此尤其也提出，将求取的潜在无功功率提供给电网运营商，尤其借此电网运营商在需要时可以在电设施处完全调用所述求取的潜在无功功率。
优选地，所述方法还具有如下步骤：产生潜在无功功率并且馈入到供电网中。
因此也还提出，将求取的潜在无功功率馈入到供电网中，尤其当电网运营商期望这种情况时。
因此，只要电网运营商例如在供电网内的特定位置处需要求取的潜在无功功率以提升电压，那么电网运营商能够在电设施处调用或请求所述潜在无功功率。电设施随后产生尤其由电网运营商请求的所述无功功率并且将所述无功功率随后也馈入到供电网中。
例如也可行的是，电设施具有1.5MVAr的无功功率设置范围，求取1MVar作为潜在无功功率并且报告给电网运营商，电网运营商然而仅需要0.5MVar并且在电设施处请求0.5MVar。
因此尤其也提出，为特定位置确定所需的无功功率并且在其他位置处产生所述无功功率。由电设施产生的和/或消耗的无功功率由此在数值方面总是大于对于特定位置所需的无功功率。
就此而言尤其也提出，在供电网中的特定的点上进行调节。
优选地，附加地根据电设施的工作点求取潜在无功功率。
因此尤其也提出，在考虑电设施的工作点的条件下求取潜在无功功率。
因此，将潜在无功功率尤其理解为电设施的技术上可能的无功功率，即尤其电设施准备好为供电网提供的无功功率。例如在电设施的变流器由于有功功率馈入已经利用了百分之80的变流器额定功率的情况下是这样。电设施随后可以仅提供变流器额定功率的百分之20作为用于供电网的无功功率。在其他情况下，例如存在无风，并且呈风能设施的形式的电设施根本不能产生电功率进而也不能产生无功功率，并且就此而言也不能为供电网提供无功功率。
优选地，根据请求的无功功率、尤其由电网运营商请求的无功功率来确定电设施的工作点。
因此尤其也提出，在确定电设施的工作点时同样考虑要求的无功功率或由电网运营商请求的无功功率。
因此，电网运营商尤其在电设施处请求：电设施是否由于存在的情形能够提供特定量的无功功率。电设施在求取无功功率时将其考虑在内。
因此，在所述方法的一个实施方式中，在电网运营商侧请求：在何种程度通过电设施提供无功功率是可能的。
在所述方法的另一实施方式中，在电网运营商侧请求：是否可以通过电设施提供特定量的无功功率。
优选地，由供电网的电网运营商或所述电网运营商预设特定位置。
因此尤其也提出，电网运营商求取在供电网中的如下位置或点，所述位置或点需要无功功率来提升或支持电压。此外，电网运营商随后还在电设施处请求：电设施是否可以和/或在何种程度可以参与对该位置的无功功率提供。
优选地，由风能设施或风电场执行前述方法。
因此尤其提出，电设施构成为风能设施和/或构成为风电场。
根据本发明，还提出一种用于控制供电网的方法，所述方法包括如下步骤：确定在供电网内的位置；为特定位置预设无功功率期望值；可选地：为特定位置在至少一个电设施处请求潜在无功功率；从至少一个电设施为特定位置接收至少一个或所述潜在无功功率；根据预设的无功功率期望值和至少一个接收的潜在无功功率为特定位置在至少一个电设施处请求无功功率。
因此尤其提出，电网运营商借助于技术聚合无功功率来控制供电网，或电网运营商借助于技术聚合无功功率执行在供电网内的电压提升。
这尤其通过开环法进行，其中电网运营商对在供电网中的特定位置或点进行调节。
所述方法在此尤其提出，考虑在电设施和特定位置之间的电有效距离。
由此，电设施在其端子处总是具有无功功率，所述无功功率与在特定位置处所需的无功功率不同。
此外尤其提出，电网运营商在此找到用于电压支持或提升的位置，为这些位置确定无功功率期望值，使得在该位置处电网电压再次提升到例如电网额定电压的0.95p.u.至1.05p.u.的标准范围内，并且根据所述无功功率期望值在供电网内的电设施处请求无功功率。
电设施随后根据在上文中或在下文中描述的方法动作。
优选地，确定无功功率期望值，使得在供电网内的特定的点处出现电压提升。
由此可以出现，电设施，根据需要，将无功功率馈入到供电网中或从供电网中提取无功功率。
优选地，借助于在上文中或在下文中描述的方法来求取潜在无功功率。
优选地，特定位置具有电网电压，所述电网电压低于电网额定电压，尤其低于0.95p.u.的电网额定电压。
在上文中或在下文中描述的方法因此尤其用于供电网中的位置或点，所述位置或点具有低压，即低于额定电压的电压。
优选地，电网电压低于0.95p.u.的电网额定电压。
特别优选地，电网电压在此低于0.9p.u.的电网额定电压。
更特别优选地，电网电压在此低于0.8p.u.或0.85p.u.的电网额定电压。
优选地，在迭代法中进行无功功率的请求。
因此尤其提出，为了聚合无功功率电网运营商和电设施处于持续的交换或迭代进程中，在所述交换或迭代进程中，电网运营商以及电设施在无功功率方面更新其请求和答复。
这种迭代的进程例如可以借助于或类似于功率流研究或负载流研究执行。
因此尤其也提出，借助于数值分析执行迭代法。
根据本发明还提出一种风能设施，所述风能设施包括：控制单元，所述控制单元设立为用于，执行在上文中或在下文中描述的方法，其中控制单元具有接口，所述接口设立为用于，从电网运营商接收数据和/或将数据发送至电网运营商。
根据本发明还提出一种风电场，其包括：风电场控制单元，所述风电场控制单元设立为用于，执行在上文中或在下文中描述的方法，其中风电场控制单元具有接口，所述接口设立为用于，从电网运营商接收数据和/或将数据发送至电网运营商。
附图说明
现在，下面参照附图示例性地根据实施例详细阐述本发明，其中为相同的或相似的组件使用相同的附图标记。
图1示出根据一个实施方式的风能设施的示意图；
图2A示出根据一个实施方式的具有风能设施的供电网的构造。
图2B示出根据一个实施方式的具有风能设施的供电网的另一构造。
图3示出在一个实施方式中的用于控制风能设施的方法的示意流程。
具体实施方式
图1示出根据一个实施方式的风能设施100的示意图。
风能设施100具有塔102和吊舱104。
在吊舱104上设置有空气动力学的转子106，所述转子具有三个转子叶片108和整流罩110。
转子106在运行中由风置于转动运动进而驱动吊舱104中的发电机。
发电机还与在上文中或在下文中描述的变流器连接，风能设施借助于所述变流器与供电网交换电功率。
因此，风能设施尤其构成为基于交流变流器(umrichterbasiert)的馈入器。
为了运行风能设施和尤其变流器还设有在上文中或在下文中描述的控制单元，尤其为了执行在上文中或在下文中描述的方法和/或参与其中。
图2A示出根据一个实施方式的具有风能设施100的供电网2000的构造。
供电网2000包括多条线路L1、L2、L3、L4、L5以及连接于所述线路L1、L2、L3、L4、L5的发生器E1、E2、E3和消耗器V1、V2、V3和风能设施100。
风能设施100如在上文中或在下文中描述的那样构成并且优选代表风电场1000。
供电网2000还由电网运营商3000运行，所述电网运营商例如经由通信线路K1与风能设施100连接，尤其为了交换数据。
此外，供电网2000包括优选由电网运营商3000特定位置P，在所述位置处尤其应当借助于风能设施100提升供电网的实际电压，例如因为特定位置P具有低压。
在例如位于两个电线路的节点上的特定位置P和风能设施100之间存在电距离，所述电距离可以由阻抗Z描述。
尤其有效的阻抗Z在此由线路阻抗ZL4’和线路阻抗ZL5’组成。尤其地，线路L4和L5的部段并联连接确保在特定位置P和风能设施100之间的不同的、尤其有效的阻抗Z。因此，在此情况下，有效阻抗Z小于在图2A中示出的有效阻抗Z。
在特定位置和电设施之间也可以存在网状网络。在这种情况下，网状网络的有效阻抗Z于是用于在上文中和在下文中描述的方法。
为了借助于风能设施100在特定位置P处提升供电网2000的实际电压，执行在上文中或在下文中描述的方法。
图2B示出根据一个实施方式的具有风能设施100的供电网2000的另一构造。
供电网2000包括多条线路L1、L2、L3、L4以及连接于所述线路L1、L2、L3、L4的发生器E1、E2、E3和消耗器V1、V2、V3和风能设施100。
风能设施100如在上文中或在下文中描述的那样构成并且优选代表风电场1000。
供电网2000还由电网运营商3000运行，所述电网运营商例如经由通信线路K1与风能设施100连接，尤其为了交换数据。
此外，供电网2000包括优选由电网运营商3000特定位置P，在所述位置处尤其应当借助于风能设施100提升供电网的实际电压，例如因为特定位置P具有低压。
在例如位于两个电线路的节点上的特定位置P和风能设施100之间存在电距离，所述电距离可以由阻抗Z描述。
尤其有效的阻抗Z在此由线路阻抗ZL4’组成。
为了借助于风能设施100在特定位置P处提升供电网的实际电压，执行在上文中或在下文中描述的方法。
图3示出在一个实施方式中的用于控制风能设施100的方法的示意流程300。
在第一步骤310中，确定在供电网2000内特定位置P，风能设施100与所述特定位置经由供电网、例如经由电线路L4电连接。
在另一步骤320中，确定电变量，尤其是(有效)阻抗Z，所述阻抗描绘在风能设施和特定位置P之间的电距离。
接着，在另一步骤330中，根据电变量，尤其是阻抗Z为特定位置P求取风能设施的潜在无功功率。
所述这样求取的潜在无功功率于是例如可以传送至供电网的电网运营商，所述供电网可以在需要时从风能设施或风能设施的运营商调用潜在无功功率，例如为了在特定位置P处提升供电网的实际电压。
在风能设施100和电网运营商3000之间的通信例如可以有线地或无线地进行。
为了与电网运营商3000通信，风能设施例如具有在上文中描述的控制单元。
在上文中描述的方法也还可以借助风电场执行。在这种情况下，风电场例如具有风电场控制单元，电网运营商于是可以与所述风电场控制单元通信。
在上文中描述的方法在此尤其好地适合于优选在技术上聚合电功率，尤其电无功功率，优选在风能设施或风电场的情况下。
因此，上述方法特别好地适合于：
-将多个风电场聚合成再生发电厂；
-在正常运行中的供电网的电网调节；
-在临界电网情形中的供电网的电网调节；
-供电网的电网运营商的电压调节；
-供电网的电网运营商的优化功率流调节器，
尤其在需要无功功率尤其用于电压设置的方法中。
附图标记列表
100 风能设施
102 塔，尤其是风能设施的塔
104 吊舱，尤其是风能设施的吊舱
106 空气动力学的转子，尤其是风能设施的空气动力学的转子
108 转子叶片，尤其是风能设施的转子叶片
110 整流罩，尤其是风能设施的整流罩
300 用于控制电设施的方法的流程
310 特定位置的确定
320 电变量的确定
330 潜在无功功率的求取
1000 风电场
2000 供电网
3000 电网运营商，尤其是供电网的电网运营商
E1、E2、E3 发生器，尤其是供电网的发生器
K1 通信线路，尤其是供电网的通信线路
L1、L2、…… 电气线路，尤其是供电网的电气线路
L3、L4、L5 电气线路，尤其是供电网的电气线路
P 在供电网内的特定位置
V1、V2、V3 消耗器，尤其是供电网的消耗器
Z 阻抗，尤其是电距离的阻抗
ZL4’、ZL5’ 线路阻抗

Claims (16)

1.一种用于控制电设施的方法，所述电设施尤其是风能设施(100)或风电场(1000)，所述方法包括如下步骤：
-确定在供电网(2000)内的特定位置(P)，所述电设施与所述特定位置经由所述供电网(2000)电连接；
-确定电变量(Z)，所述电变量描绘在所述电设施和所述特定位置(P)之间的电距离；
-根据所述电变量(Z)为所述特定位置(P)求取所述电设施的潜在无功功率(330)，所述电变量描绘在所述电设施和所述特定位置(P)之间的电距离。
2.根据权利要求1所述的用于控制电设施的方法，其中
-所述电变量是在所述电设施和所述特定位置(P)之间的尤其有效的阻抗(Z)，优选是在所述电设施和所述特定位置(P)之间的等效阻抗(Z)。
3.根据权利要求1或2所述的用于控制电设施的方法，所述方法还包括如下步骤：
-将求取的所述潜在无功功率传送至电网运营商(3000)。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的用于控制电设施的方法，所述方法还包括如下步骤：
-产生所述潜在无功功率并且馈入到所述供电网(2000)中。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的用于控制电设施的方法，其中
-附加地根据所述电设施的工作点来求取所述潜在无功功率(330)。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的用于控制电设施的方法，其中
-根据尤其由电网运营商(3000)请求的无功功率来确定所述电设施的工作点。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的用于控制电设施的方法，其中
-由所述供电网(2000)的一电网运营商或所述电网运营商(3000)来预设所述特定位置(P)。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的用于控制电设施的方法，其中
-在与电网运营商(3000)的迭代法中求取所述潜在无功功率(330)。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的用于控制电设施的方法，其中
-所述方法由风能设施(100)或风电场(1000)执行。
10.一种用于控制供电网(2000)的方法，所述方法包括如下步骤：
-确定在所述供电网(2000)内的位置(P)；
-为所述特定位置(P)预设无功功率期望值；
-可选地：为所述特定位置(P)在至少一个电设施处请求潜在无功功率(330)；
-从至少一个电设施为所述特定位置(P)请求至少一个潜在无功功率或所述潜在无功功率；
-根据预设的无功功率期望值和至少一个已接收的潜在无功功率为所述特定位置(P)在所述至少一个电设施处请求无功功率。
11.根据权利要求10所述的用于控制供电网(2000)的方法，其中
-确定所述无功功率期望值，使得在所述供电网(2000)内的所述特定位置(P)处出现电压提升。
12.根据权利要求10或11所述的用于控制供电网(2000)的方法，其中
-借助于根据权利要求1至8所述的方法来求取所述潜在无功功率。
13.根据权利要求10至12中至少一项所述的用于控制供电网(2000)的方法，其中
-所述特定位置(P)具有电网电压，所述电网电压低于电网额定电压，尤其低于0.95p.u.的电网额定电压。
14.根据权利要求10至13中至少一项所述的用于控制供电网(2000)的方法，
-其中以迭代法请求所述无功功率。
15.一种风能设施(100)，所述风能设施包括：
-控制单元，所述控制单元设立为用于，执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中
-所述控制单元具有接口，所述接口设立为用于，从电网运营商(3000)接收数据和/或将数据发送至所述电网运营商(3000)。
16.一种风电场(1000)，所述风电场包括：
-风电场控制单元，所述风电场控制单元设立为用于，执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中
-所述风电场控制单元具有接口，所述接口设立为用于，从电网运营商(3000)接收数据和/或将数据发送至所述电网运营商(3000)。
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