DE10145346A1

DE10145346A1 - Wind park

Info

Publication number: DE10145346A1
Application number: DE10145346A
Authority: DE
Inventors: Jin Shen; Thomas Grieser
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: Renergys GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-04-03
Also published as: WO2003025391A1

Abstract

The invention relates to a wind-energy farm (1) comprising a plurality of wind-energy turbines (2), which are connected to electric generators (12), whose electric output voltages are supplied to an interconnected network (18). In known wind-energy farm systems (1), the electric networks are entirely or partially configured in a tree and/or ring structure. The electric lines (8, 15, 21 and 23) are dimensioned according to the maximum current of all generators (12) and are thus over-dimensioned. The inventive wind-energy farm is sub-divided into rectangular or hexagonal areas (3, 5), which are combined into segments (4, 6) with a star-shaped structure. A respective wind-energy turbine (2) is installed at the centre of said areas (3, 5). The a.c. voltages supplied by the generators (12) of the segments (4, 6) are converted into d.c. voltages and are fed via a common line for high-voltage d.c. transmission (15) to an inverter (16), which is connected to a network link point of an interconnected network (18). The a.c. voltage outputs of all generators (12) of each segment (4, 6) can also be connected to a transformer (10). If this is the case, all transformers (10) of all segments (4, 6) are connected to a rectifier (13), whose output voltage is fed via a line for high-voltage d.c. transmission (15) to an inverter (16), which is connected to a network link point of an interconnected network (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Windparkanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a wind farm system according to the preamble of Claim 1.

Eine solche Windparkanlage findet vorzugsweise bei der Gewinnung von elektrischer Energie mit Hilfe von Windturbinen eine Anwendung. Such a wind farm preferably takes place in the extraction of electrical Energy using wind turbines an application.

Bis jetzt sind Windparkanlagen bekannt, bei denen das gesamte Gelände in einzelne Flächen unterteilt ist. Auf jeder dieser Flächen ist eine Windturbine angeordnet. Diese Flächen sind so bemessen, dass ein vorgeschriebener Mindestabstand zwischen unmittelbar benachbarten Windturbinen eingehalten wird. Die elektrischen Netze dieser Windparkanlagen sind ganz oder teilweise in einer Baum- und/oder Ringstruktur ausgebildet. Die Leitungen dieser Netze werden nach dem maximalen Strom aller Windkraftgeneratoren bemessen. Sie sind deshalb über einen großen Teil ihrer Länge überdimensioniert. Die elektrischen Netze einschließlich ihrer Anbindungen an ein Verbundnetz sind als dreiphasige Wechselstromsysteme ausgebildet. Die Entfernungen zwischen den Windparkanlagen den Verbundnetzen, in welche die Energie eingespeist werden soll, werden immer größer. Dreiphasige Wechselstromsysteme haben jedoch gerade bei großen Entfernungen erhebliche elektrische Verluste. Die zur Ausbildung der Windturbinen verwendeten Generatoren besitzen üblicherweise eine Ausgangsspannung von 690 V. Jedem elektrischen Ausgang eines solchen Generators ist deshalb ein Transformator nachgeschaltet. Up to now, wind farm systems are known in which the entire site is divided into individual ones Areas is divided. A wind turbine is arranged on each of these surfaces. This Areas are dimensioned so that a prescribed minimum distance between immediately adjacent wind turbines is maintained. The electrical networks of this Wind farms are in whole or in part in a tree and / or ring structure educated. The lines of these networks are based on the maximum current of all Dimensioned wind power generators. They are therefore over a large part of their length oversized. The electrical networks including their connections to one Networks are designed as three-phase AC systems. The Distances between the wind farms, the interconnected networks, in which the energy to be fed in are getting bigger. Three-phase AC systems have considerable electrical losses, especially at long distances. The for Formation of the wind turbines used generators usually have one Output voltage of 690 V. Every electrical output of such The generator is therefore followed by a transformer.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Windparkanlage aufzuzeigen, bei der die zur Verfügung stehende Fläche optimal genutzt wird, und das elektrische Netz so ausgebildet ist, dass mit einem Minimum an Bauteilen ein Maximum an elektrischer Energie in ein Verbundnetz eingespeist werden kann. The invention is therefore based on the object of demonstrating a wind farm system, where the available space is used optimally, and the electrical Network is designed so that with a minimum of components a maximum electrical energy can be fed into a network.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the features of patent claim 1.

Erfindungsgemäß ist die Windparkanlage in Flächen unterteilt, die als regelmäßige Rechtecke oder Sechsecke ausgebildet sind. Die Abmessungen aller rechteckigen bzw. sechseckigen Flächen sind gleich groß. Im Mittelpunkt einer jeden Fläche ist eine Windturbine angeordnet. Jede Windturbine ist mit einem Rotor versehen, der durch eine drehbare Antriebswelle gebildet wird, an der rundum mehrere Flügel im Abstand befestigt sind. Der kleinste Abstand vom Mittelpunkt einer Fläche zum Mittelpunkt aller unmittelbar benachbarten Flächen entspricht dem 5- bis 15fachen Durchmesser eines solchen Rotors. Der Durchmesser des Rotors entspricht dem Durchmesser eines Kreises, den die freien Enden der Flügel beschreiben. According to the wind farm is divided into areas that are regular Rectangles or hexagons are formed. The dimensions of all rectangular or hexagonal areas are the same size. At the center of every surface is one Wind turbine arranged. Each wind turbine is equipped with a rotor that passes through a rotatable drive shaft is formed, with several blades spaced all around are attached. The smallest distance from the center of a surface to the center of all immediately adjacent surfaces correspond to 5 to 15 times the diameter of a such a rotor. The diameter of the rotor corresponds to the diameter of one Circle that the free ends of the wings describe.

Eine definierte Anzahl dieser Flächen ist zu jeweils einem Segment zusammengefasst. Vorzugsweise werden sieben sechseckige Flächen oder neun rechteckige Flächen zu jeweils einem Segment zusammengefasst. Mit dieser Anordnung eine bessere Ausnutzung der Windparkanlage möglich. Zudem wird erreicht, dass jedes dieser Segmente eine sternförmige Struktur aufweist, und immer eine Windturbine im Zentrum eines jeden Segments angeordnet ist. Mit dieser Windturbine können dann die äußeren Windturbinen sternförmig verbunden werden. Wenn innerhalb eines dieser Segmente eine Leitung unterbrochen wird, so fällt nur die von einer Windturbine gelieferte elektrisch Energie aus. Damit weist die Windparkanlage eine hohe Verfügbarkeit auf. Zudem können elektrische Leitungen verwendet werden, deren Querquerschnitte wesentlich kleiner ausgebildet sind als vergleichbare elektrische Leitungen in bekannten Windparkanlagen. Die Menge der elektrischen Energie, welche sich durch die Leitungen der erfindungsgemäßen Windparkanlage transportiert lässt, ist dabei jedoch nicht kleiner als bei bekannten Einrichtungen dieser Art. Bei einer Aufteilung der Windparkanlage in sechseckige Flächen wird für die gleiche Anzahl von Windturbinen, die auf rechteckigen Flächen aufgestellt sind, 13% weniger Fläche benötigt. Mit dieser Lösung kann pro Quadratmeter mehr elektrisch Leistung gewonnen werden. Ein Transformator für jede Windturbine ist nicht erforderlich, da die Windturbinen mit elektrischen Generatoren in Verbindung stehen, die eine Ausgangsspannung bis zu 25 kV liefern. Bei der erfindungsgemäßen Windparkanlage wird zudem eine Gleichstromtechnik eingesetzt, um die Übertragungsverluste zu minimieren, und die Stromqualität zu verbessern. Die Sternstruktur der Segmente ermöglicht ferner eine exakte Bemessung aller Betriebsmittel, vermeidet Überdimensionierungen und minimiert die Kosten. Die räumliche Unterteilung der Windparkanlage in Kombination mit einer sternförmigen Verbindung der Windturbinen minimiert zudem die Übertragungsverluste, da nur kurze Leitungswege auf den unteren Spannungsebenen und hohe Spannungen für die großen zu übertragenden Leistungen erforderlich sind. A defined number of these areas is in each case a segment summarized. Preferably seven hexagonal areas or nine rectangular ones Areas combined into one segment each. With this arrangement one better utilization of the wind farm facility possible. It also ensures that each of these Segments has a star-shaped structure, and always a wind turbine in the Center of each segment is arranged. With this wind turbine you can outer wind turbines are connected in a star shape. If inside one of these Segments a line is interrupted, only falls from a wind turbine delivered electrical energy. The wind farm system thus has a high Availability on. In addition, electrical lines can be used Cross-sections are significantly smaller than comparable electrical ones Lines in known wind farms. The amount of electrical energy which is transported through the lines of the wind farm installation according to the invention leaves, but is not smaller than in known devices of this type dividing the wind farm into hexagonal areas will result in the same number of wind turbines installed on rectangular surfaces, 13% less surface needed. With this solution, more electrical power can be generated per square meter be won. A transformer for each wind turbine is not necessary because the Wind turbines are connected to electrical generators, one Deliver output voltage up to 25 kV. In the wind farm system according to the invention DC technology is also used to minimize transmission losses, and improve power quality. The star structure of the segments enables also an exact dimensioning of all equipment, avoids oversizing and minimizes costs. The spatial division of the wind farm in Combination with a star-shaped connection of the wind turbines also minimizes the Transmission losses, since only short cable routes on the lower voltage levels and high voltages are required for the large powers to be transferred.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Further inventive features are characterized in the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of schematic drawings explained.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Windparkanlage, die in sechseckige Flächen unterteilt ist, Fig. 1 shows a wind park, which is divided into six rectangular areas,

Fig. 2 eine Windparkanlage, die in rechteckige Flächen unterteilt ist, Fig. 2 is a wind park, which is divided into rectangular areas,

Fig. 3 die elektrisch Vernetzung einer Windparkanlage mit sechseckigen Flächen, Fig. 3 shows the electrical interconnection of a wind park with hexagonal surfaces,

Fig. 4 die elektrische Vernetzung einer Windparkanlage mit rechteckigen Flächen, Fig. 4 shows the electrical interconnection of a wind park with rectangular faces,

Fig. 5 eine Variante der in Fig. 3 dargestellten Vernetzung, Fig. 5 shows a variant of networking illustrated in Fig. 3,

Fig. 6 eine Variante der in Fig. 4 dargestellten Vernetzung, Fig. 6 shows a variant of networking illustrated in Fig. 4,

Fig. 7 die elektrische Vernetzung von 91 Windturbinen, Fig. 7 shows the electrical interconnection of 91 wind turbines,

Fig. 8 die elektrische Vernetzung von 108 Windturbinen, Fig. 8 shows the electrical interconnection of 108 wind turbines,

Fig. 9 die elektrisch Anbindung einer Windparkanlage an ein Verbundnetz mittels Mittelspannungs- bzw. Hochspannungs-Gleichstromübertragung, Fig. 9, the electrical connection of a wind park to a grid by means of medium or high voltage direct current transmission,

Fig. 10 eine Mittelspannungs-Gleichstromübertragung innerhalb der Windparkanlage und eine Mittelspannungs- bzw. Hochspannungs-Drehstromübertragung zwischen der Windparkanlage und einem Verbundnetz, Fig. 10 is a medium voltage direct current transmission within the wind park and a medium or high voltage AC transmission between the wind park and a composite web,

Fig. 11 eine Variante der in Fig. 10 dargestellten elektrischen Anbindung einer Windparkanlage an ein Verbundnetz, Fig. 11 shows a variant of, shown in FIG. Electrical connection of a wind park to a power grid 10

Fig. 12 eine weitere elektrischen Anbindung einer Windparkanlage an Verbundnetz. Fig. 12 shows a further electrical connection of a wind park of interconnected grid.

Fig. 1 zeigt eine Windparkanlage 1 mit mehreren schematisch dargestellten Windturbinen 2. Die gesamte Fläche der Windparkanlage 1 ist in sieben sechseckige Flächen 3 unterteilt, die zu einem Segment 4 zusammengefasst sind. Im Mittelpunkt einer jeden Fläche 3 ist eine Windturbine 2 angeordnet. Der senkrechte Abstand zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Windturbinen 2 wird so gewählt, dass er dem 5- bis 15fachen Rotordurchmesser 4 einer Windturbine 2 entspricht. Jede Windturbine ist mit einem Rotor (hier nicht dargestellt) versehen, der durch eine drehbare Antriebswelle gebildet wird, an der rundum mehrere gleich lange Flügel in einem definierten Abstand befestigt sind. Alle Windturbinen 2 sind gleich groß. Damit ergibt sich die Größe einer sechseckigen Fläche 3 aus der Gleichung F = √3/4 (k_A.d_R)², wobei k_A eine Zahl zwischen 5 und 15 ist, die je nach den örtlichen Gegebenheiten der Windparks variiert. Die Größe eines jeden Segments 4 wird durch die Größe der siebenfachen Fläche F bestimmt. Fig. 1 shows a wind park having a plurality of 1 schematically illustrated wind turbines 2. The entire area of the wind farm system 1 is divided into seven hexagonal areas 3 , which are combined to form a segment 4 . A wind turbine 2 is arranged in the center of each surface 3 . The vertical distance between two immediately adjacent wind turbines 2 is chosen such that it corresponds to 5 to 15 times the rotor diameter 4 of a wind turbine 2 . Each wind turbine is provided with a rotor (not shown here), which is formed by a rotatable drive shaft, on which several blades of equal length are attached all around at a defined distance. All wind turbines 2 are the same size. The size of a hexagonal surface 3 thus results from the equation F = √ 3.4 (k _A .d _R ) ² , where k _{A is} a number between 5 and 15, which varies depending on the local conditions of the wind farm. The size of each segment 4 is determined by the size of the seven times the area F.

Fig. 2 zeigt eine Windparkanlage 1, die im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten, und in der zugehörigen Beschreibung erläuterten Windparkanlage 1, in gleich große rechteckige Flächen 5 unterteilt ist. Jeweils neun rechteckige Flächen 5 sind zu einem Segment 6 zusammengefasst. Im Mittelpunkt einer jeden Fläche 5 ist eine Windturbine 2 angeordnet. Auch hierbei ist der senkrechte Abstand zwischen dem Mittelpunkt einer Fläche 5 und dem Mittelpunkt einer jeden unmittelbar angrenzenden Fläche 5 so gewählt, dass er dem 5- bis 15fachen Rotordurchmesser einer Windturbine 2 entspricht. Alle Windturbinen 2 sind auch hierbei gleich groß. Damit ergibt sich die Größe einer jeden Fläche 5 aus der Gleichung F = (k_A.d_R)². Auch hier kann die Windparkanlage 1 in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Gesamtfläche in eine entsprechende Anzahl von Segmenten 6 unterteilt werden. Fig. 2 shows a wind park 1, shown in contrast to that in Fig. 1, and in the corresponding description discussed wind park 1 is divided into equal rectangular surfaces 5. Each nine rectangular surfaces 5 are combined to form a segment 6 . A wind turbine 2 is arranged in the center of each surface 5 . Here, too, the vertical distance between the center of a surface 5 and the center of each immediately adjacent surface 5 is selected such that it corresponds to 5 to 15 times the rotor diameter of a wind turbine 2 . All wind turbines 2 are also of the same size here. The size of each surface 5 thus results from the equation F = (k _A .d _R ) ² . Here, too, the wind farm installation 1 can be divided into a corresponding number of segments 6 depending on the total area available.

In Fig. 3 ist beispielsweise eine Windparkanlage 1 mit vier Segmenten 4 schematisch dargestellt. Jeweils sechs Windturbinen 2 eines jeden Segments 4 sind mit der zentral angeordneten siebten Windturbine 2 über elektrische Leitungen 8 verbunden. Der elektrische Ausgang einer jeden zentralen Windturbine 2 eines jeden Segments 4 ist an einen Transformator 10 angeschlossen. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine definierte Anzahl, wie dargestellt, jeweils vier Transformatoren 10, mit einem weiteren Transformator 11 elektrisch verbunden, um ein höheres Spannungsniveau für die Energieübertragung über große Entfernungen zu erreichen. Beim Bau einer jeden Windparkanlage ist es sinnvoll, mit Hilfe einer Wirtschaftlichkeitsprüfung zu entscheiden, ob solche zusätzlichen Transformatoren 11 erforderlich sind. A wind farm installation 1 with four segments 4 is shown schematically in FIG. 3. Six wind turbines 2 of each segment 4 are connected to the centrally arranged seventh wind turbine 2 via electrical lines 8 . The electrical output of each central wind turbine 2 of each segment 4 is connected to a transformer 10 . In the exemplary embodiment shown here, a defined number, as shown, in each case four transformers 10 , are electrically connected to a further transformer 11 in order to achieve a higher voltage level for energy transmission over long distances. When building each wind farm, it makes sense to decide with the help of an economic test whether such additional transformers 11 are required.

Fig. 4 zeigt eine Windparkanlage 1 mit vier Segmenten 6, die jeweils neun Windturbinen 2 umfassen. Auch hierbei sind jeweils acht Windturbinen 2 eines jeden Segments 6 mit der zentral angeordneten Windturbine 2 eines jeden Segments 6 verbunden. Die elektrischen Ausgänge der zentral angeordneten Windturbinen 2 sind in gleichen Wiese an jeweils einen Transformator 10 angeschlossen. Eine definierte Anzahl von Transformatoren 10 kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem weiteren Transformator 11 verbunden werden, um ein höheres Spannungsniveau für die Energieübertragung über große Entfernungen zu erreichen. FIG. 4 shows a wind farm installation 1 with four segments 6 , each of which comprises nine wind turbines 2 . Here, too, eight wind turbines 2 of each segment 6 are connected to the centrally arranged wind turbine 2 of each segment 6 . The electrical outputs of the centrally arranged wind turbines 2 are each connected to a transformer 10 in the same field. In this exemplary embodiment, a defined number of transformers 10 can also be connected to a further transformer 11 in order to achieve a higher voltage level for energy transmission over long distances.

Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils vier unmittelbar benachbarte Segmente 4, 6. Bei jedem Segment 4, 6 sind die sechs bzw. acht außen liegenden Windturbinen 2 eines Segments 4, 6 mit der jeweils zentralen Windturbine 2 des zugehörigen Segments 4, 6 elektrisch verbunden werden. Jeder zentralen Windturbine 2 eines Segments 4, 6 ist ein Transformator 10 nachgeschaltet. Die Transformatoren 10 drei dieser Segmente 4, 6 sind mit dem Transformator 10 des vierten Segments 4, 6 elektrisch leitend verbunden. Dieser vierte Transformator 10 kann, falls erforderlich, an einen Transformator 11 (hier nicht dargestellt) angeschlossen werden, wie er den Fig. 3 und 4 dargestellt und in den zugehörigen Beschreibungen erläutert ist. FIGS. 5 and 6 each show four immediately adjacent segments 4, 6. For each segment 4, 6, the six or eight outer wind turbines 2 of a segment 4, 6 with the respective central wind turbine 2 of the associated segment 4, 6 are electrically connected. Each central wind turbine 2 of a segment 4 , 6 is followed by a transformer 10 . The transformers 10 three of these segments 4 , 6 are electrically conductively connected to the transformer 10 of the fourth segment 4 , 6 . This fourth transformer 10 can, if necessary, be connected to a transformer 11 (not shown here), as shown in FIGS. 3 and 4 and explained in the associated descriptions.

Fig. 7 zeigt eine Windparkanlage 1 mit 91 Windturbinen 2, die auf den sechseckigen Flächen von 13 Segmenten 4, 40 angeordnet sind. Um nur möglichst kurze elektrische Leitungen 8 innerhalb der Windparkanlage 2 verlegen zu müssen, sind hierbei die jeweils sechs außen liegenden Windturbinen 2 eines Segments 4 mit der zentral gelegenen Windturbine 2 dieses Segments 4 über elektrische Leitungen 8 verbunden. Die jeweils zentral gelegenen Windturbinen 2 des Segments 4 sind über einen Transformator 10 an einen Transformator 100 angeschlossen. Dieser ist einem Transformator 10 einer Windturbine 2 nachgeschaltet, welche in einem zentralen Segment 40 angeordnet ist, das von sechs Segmenten 4 umgeben ist. Die Windturbinen 2 von fünf weiteren Segmenten 4, 40 sind in der gleichen Weise elektrisch verschaltet. Der Windturbine 2 des zweiten Segments 40 ist ein Transformator 10 nachgeschaltet, der ebenfalls mit dem Transformator 100 in elektrischer Verbindung steht. Mit Hilfe des Transformators 100 wird die Spannung soweit hoch transformiert, dass die elektrische Energie der Windparkanlage 1 in ein Verbundnetz (hier nicht dargestellt) möglichst effizient eingespeist werden kann. Hierbei kann die geographische Anordnung des Transformators 100 innerhalb der Windparkanlage 1 aufgrund der örtlichen Gegebenheiten variieren. Fig. 7 shows a wind farm system 1 with 91 Wind turbines 2 that are disposed on the hexagonal faces of segments 13 4, 40. In order to have to lay only the shortest possible electrical lines 8 within the wind farm installation 2 , the six external wind turbines 2 of a segment 4 are connected to the centrally located wind turbine 2 of this segment 4 via electrical lines 8 . The centrally located wind turbines 2 of the segment 4 are connected to a transformer 100 via a transformer 10 . This is connected downstream of a transformer 10 of a wind turbine 2 , which is arranged in a central segment 40, which is surrounded by six segments 4 . The wind turbines 2 of five further segments 4 , 40 are electrically connected in the same way. The wind turbine 2 of the second segment 40 is followed by a transformer 10 , which is also in electrical connection with the transformer 100 . With the aid of the transformer 100 , the voltage is transformed to such an extent that the electrical energy of the wind farm installation 1 can be fed into a network (not shown here) as efficiently as possible. Here, the geographical arrangement of the transformer 100 within the wind farm installation 1 can vary based on the local conditions.

In Fig. 8 ist eine Windparkanlage 1 mit 108 Windturbinen 2 dargestellt, die auf rechteckige Flächen 5 von 12 Segmenten 6, 60 verteilt sind. Die Windturbinen 2 sind auch hierbei nach dem gleichen Schema miteinander verschaltet wie die in Fig. 7 dargestellten und in der zugehörigen Beschreibung erläuterten Windturbinen 2. In FIG. 8, a wind park 1 is shown with 108 Wind turbines 2 that are distributed on rectangular surfaces 5 of 12 segments 6, 60. The wind turbines 2 are also interconnected according to the same scheme as the wind turbines 2 shown in FIG. 7 and explained in the associated description.

Fig. 9 zeigt die elektrische Verschaltung der Windturbinen 2 von Segmenten 4, 6, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt und in den zugehörigen Beschreibungen erläutert sind. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind jedoch nur jeweils zwei der jeweils sieben bzw. neun Windturbinen 2 eines Segments 4, 6 dargestellt. Der Antrieb einer jeden Windturbine 2 ist mit einem Generator 12 mechanisch verbunden, der eine dreiphasige Wechselspannung von 0.69 kV bis 25 KV liefert. Der Ausgang eines jeden Generators 12 ist an einen Gleichrichter 13 angeschlossen. Die Ausgänge der Gleichrichter 13, die zu den jeweils sieben bzw. neun Windturbinen 2 eines jeden Segments 4, 6 gehören sind parallel verschaltet und an einen gemeinsamen Gleichspannungsumwandler 14 angeschlossen, dessen Ausgang eine Gleichspannung zwischen 10 kV und 150 kV liefert. Der Gleichspannungsumwandler 14 entspricht dem in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Transformatoren 10. Über eine gemeinsame Übertragungsleitung 15 für Hochspannungsgleichstrom stehen alle Gleichspannungsumwandler 14 mit einem Netzkopplungspunkt eines Verbundnetzes 18 in Verbindung. Diesem ist ein Wechselrichter 16 vorgeschaltet. Zwischen diesen Wechselrichter 16 und den Netzkopplungspunkt des Verbundnetzes 18 kann zusätzlich ein Transformator 17 geschaltet werden kann, sofern dieses technisch notwendig ist. FIG. 9 shows the electrical connection of the wind turbines 2 of segments 4 , 6 , as shown in FIGS. 2 and 3 and explained in the associated descriptions. In the embodiment shown here, however, only two of the seven or nine wind turbines 2 of a segment 4 , 6 are shown. The drive of each wind turbine 2 is mechanically connected to a generator 12 , which supplies a three-phase AC voltage from 0.69 kV to 25 KV. The output of each generator 12 is connected to a rectifier 13 . The outputs of the rectifiers 13 , which belong to the seven or nine wind turbines 2 of each segment 4 , 6 , are connected in parallel and connected to a common DC-DC converter 14 , the output of which supplies a DC voltage between 10 kV and 150 kV. The DC-DC converter 14 corresponds to the transformers 10 shown in FIGS. 3 to 6. All DC-DC converters 14 are connected to a network coupling point of a network 18 via a common transmission line 15 for high-voltage direct current. An inverter 16 is connected upstream of this. A transformer 17 can also be connected between this inverter 16 and the network coupling point of the interconnected network 18 if this is technically necessary.

Fig. 10 zeigt ebenfalls die elektrisch Verschaltung von Windturbinen 2 zweier Segmente 4, 6, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt und in den zugehörigen Beschreibungen erläutert sind. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind jedoch nur jeweils zwei der jeweils sieben bzw. neun Windturbinen 2 eines Segments 4, 6 dargestellt. Der Antrieb einer jeden Windturbine 2 ist mechanisch mit einem Generator 12 verbunden, der eine dreiphasige Wechselspannung zwischen 0.69 kV und 25 KV liefert. Der Ausgang eines jeden Generators 12 ist an einen Gleichrichter 13 angeschlossen. Die Gleichrichter 13 von sieben bzw. neun Windturbinen eines jeden Segments 4, 6 sind an einen Wechselrichter 19 angeschlossen, dem ein Transformator 10 nachgeschaltet ist. Die Transformatoren 10 entsprechen den Transformator 10, die in den Fig. 3 bis 6 dargestellt sind. Die Wechselrichter 19 werden ebenso wie die Transformatoren 10 in der Nähe der jeweils zentralen Windturbine 2 eines jeden Segmentes 4, 6 installiert. Alle Transformatoren 10 sind parallel verschaltet und über lange Drehstromleitungen 23 an einen weit entfernten Transformator 22 angeschlossen, dessen Ausgang an einen Netzkopplungspunkt eines Verbundnetzes 18 angeschlossen ist. FIG. 10 also shows the electrical connection of wind turbines 2 of two segments 4 , 6 , as shown in FIGS. 2 and 3 and explained in the associated descriptions. In the embodiment shown here, however, only two of the seven or nine wind turbines 2 of a segment 4 , 6 are shown. The drive of each wind turbine 2 is mechanically connected to a generator 12 which supplies a three-phase AC voltage between 0.69 kV and 25 KV. The output of each generator 12 is connected to a rectifier 13 . The rectifiers 13 of seven or nine wind turbines of each segment 4 , 6 are connected to an inverter 19 , which is followed by a transformer 10 . The transformers 10 correspond to the transformers 10 shown in FIGS. 3 to 6. The inverters 19 , like the transformers 10, are installed in the vicinity of the respective central wind turbine 2 of each segment 4 , 6 . All transformers 10 are connected in parallel and connected via long three-phase lines 23 to a distant transformer 22 , the output of which is connected to a network coupling point of a network 18 .

Fig. 11 zeigt die Übertragung der elektrischen Energie von den Windturbinen 2 bis zu einem Netzkopplungspunkt eines Verbundnetzes 18 in Form von Drehstrom. Es sind auch hier nur jeweils zwei von sieben bzw. neun Windturbinen 2 zweier Segmente 4, 6, zur Veranschaulichung dargestellt. Die Ausgänge der Generatoren 12 der Windturbinen 2 eines Segments 4, 6 sind mit einem Transformator 10 verbunden, mit dessen Hilfe die Ausgangsspannungen der Generatoren 12 von 0.69 kV bis 25 KV auf eine höhere Spannung von beispielsweise 10 kV bis 150 kV transformiert werden kann. Alle Transformatoren 10 sind über dreiphasige Wechselspannungsleitungen 21 an einen weiteren Transformator 22 angeschlossen, mit dessen Hilfe die an seinem Eingang anstehende Spannung auf beispielsweise 100 kV bis 500 kV erhöht und über Drehstromleitungen 23 an einen Netzkopplungspunkt eines Verbundnetzes 18 weitergeleitet wird. Fig. 11 shows the transmission of electrical energy from the wind turbine 2 to a network interconnection point of a composite network 18 in the form of three-phase. Here too, only two out of seven or nine wind turbines 2 of two segments 4 , 6 are shown for illustration. The outputs of the generators 12 of the wind turbines 2 of a segment 4 , 6 are connected to a transformer 10 , by means of which the output voltages of the generators 12 can be transformed from 0.69 kV to 25 KV to a higher voltage, for example 10 kV to 150 kV. All transformers 10 are connected via three-phase AC voltage lines 21 to a further transformer 22 , with the aid of which the voltage present at its input is increased to, for example, 100 kV to 500 kV and forwarded via three-phase lines 23 to a network coupling point of a network 18 .

Fig. 12 zeigt ebenfalls die Übertragung der elektrischen Energie von Windturbinen 2 bis zu einem Netzkopplungspunkt eines Verbundnetzes 18. Die Wechselspannungsausgänge der Generatoren 12, mit denen die Windturbinen 2 eines jeden Segmente 4, 6 mechanisch verbunden sind, sind an einen Transformator 10 angeschlossen. Jedem Segment 4, 6 ist ein solcher Transformator 10 zugeordnet, der die Ausgangsspannungen der Generatoren 12 auf eine höhere Spannung von 10 kV bis 150 kV transformiert. Die Transformatoren 10 aller Segmente 4, 6 sind an einen Gleichrichter 13 angeschlossen, mit dem die Wechselspannungen der Transformatoren 10 in eine höhere Gleichspannung von 40 kV bis 500 kV umgesetzt wird. Mittels einer Übertragungsleitung für Hochspannungsgleichstrom 15, die an den Ausgang des Gleichrichters 13 angeschlossen ist, wird die elektrische Energie bis zu einem weit entfernten Wechselrichter 16 geleitet, der an den Netzkopplungspunkt eines Verbundnetzes 18 geschaltet ist. Fig. 12 also shows the transfer of the electrical energy of wind turbines 2 to an interconnection point of a composite mains system 18. The AC voltage outputs of the generators 12 , with which the wind turbines 2 of each segment 4 , 6 are mechanically connected, are connected to a transformer 10 . Such a transformer 10 is assigned to each segment 4 , 6 and transforms the output voltages of the generators 12 to a higher voltage of 10 kV to 150 kV. The transformers 10 of all segments 4 , 6 are connected to a rectifier 13 , with which the AC voltages of the transformers 10 are converted into a higher DC voltage of 40 kV to 500 kV. By means of a transmission line for high-voltage direct current 15 , which is connected to the output of the rectifier 13 , the electrical energy is conducted to a distant inverter 16 , which is connected to the network coupling point of a network 18 .

Claims

1. A wind farm system which is divided into areas ( 3 , 5 ), at least one wind turbine ( 2 ) being arranged on each area, the rotatable drive shaft of which is mechanically connected to a generator ( 12 ), characterized in that the areas ( 3 , 5 ) designed as hexagons or rectangles and a defined number of immediately adjacent surfaces ( 3 , 5 ) are assigned to a segment ( 4 , 6 ), and that in each case a wind turbine ( 2 ) is set up in the centers of these surfaces ( 3 , 5 ) ,

2. Wind farm system according to claim 1, characterized in that the surfaces ( 3 , 5 ) are designed as regular hexagons or squares, and each segment ( 4 , 6 ) is provided with a star-shaped structure and with a wind turbine ( 2 ) in the center.

3. Wind farm system according to one of claims 1 or 2, characterized in that each segment ( 4 ) comprises seven hexagonal surfaces ( 3 ) and each segment ( 6 ) nine square surfaces ( 5 ), and the centers of all surfaces ( 3 , 5 ) all have the same distance from the centers of all immediately adjacent surfaces ( 3 , 5 ), and that the drive shaft of each wind turbine ( 2 ) is mechanically connected to a generator ( 12 ).

4. Wind farm system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the AC voltage output of each generator ( 12 ), which is assigned to a segment ( 4 , 6 ), is connected to a rectifier ( 13 ) that all rectifiers ( 13 ) a segment ( 4 , 6 ) is followed by a common DC-DC converter ( 14 ) that the DC-DC converters ( 14 ) of all segments ( 4 , 6 ) are connected via a line for high-voltage DC transmission ( 15 ) to an inverter ( 16 ), the voltage output of which a transformer ( 17 ) is connected to a network coupling point of a network ( 18 ).

5. Wind farm system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the AC voltage output of each generator ( 12 ), which is assigned to a segment ( 4 , 6 ), is connected to a rectifier ( 13 ), that all rectifiers ( 13 ) of a segment ( 4 , 6 ) are connected via a series circuit consisting of an inverter ( 19 ) and a transformer ( 10 ) to a line for three-phase transmission ( 23 ), in which a further transformer ( 22 ) is integrated, the voltage output of which with a Network coupling point of a network ( 18 ) is connected.

6. Wind farm system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the AC voltage output of each generator ( 12 ), which is assigned to a segment ( 4 , 6 ), is connected to a transformer ( 10 ), that all transformers ( 10 ) A three-phase line for AC voltage ( 21 ) is connected to a transformer ( 22 ) common to all segments ( 4 , 6 ), which is connected to a network coupling point of a network ( 18 ) via a line for three-phase transmission ( 23 ).

7. Wind farm system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the alternating voltage output of each generator ( 12 ), which is assigned to a segment ( 4 , 6 ), via a transformer ( 10 ) to one for all segments ( 4 , 6 ) common rectifier ( 13 ) is connected, the voltage output of which is connected via a long line for high-voltage direct current transmission to an inverter ( 16 ) which is connected upstream of a network coupling point of a network ( 18 ).