DE102011115189A1 - PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz - Google Patents

PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz Download PDF

Info

Publication number
DE102011115189A1
DE102011115189A1 DE102011115189A DE102011115189A DE102011115189A1 DE 102011115189 A1 DE102011115189 A1 DE 102011115189A1 DE 102011115189 A DE102011115189 A DE 102011115189A DE 102011115189 A DE102011115189 A DE 102011115189A DE 102011115189 A1 DE102011115189 A1 DE 102011115189A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inverter
power
photovoltaic generator
point
supply network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011115189A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernhard Beck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Belectric GmbH
Original Assignee
Adensis GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adensis GmbH filed Critical Adensis GmbH
Priority to DE102011115189A priority Critical patent/DE102011115189A1/de
Priority to JP2014532270A priority patent/JP2014534794A/ja
Priority to EP12778948.5A priority patent/EP2761716A2/de
Priority to PCT/EP2012/004002 priority patent/WO2013045072A2/de
Publication of DE102011115189A1 publication Critical patent/DE102011115189A1/de
Priority to IL231553A priority patent/IL231553A0/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/12The local stationary network supplying a household or a building
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Eine Photovoltaikanlage umfasst einen Photovoltaikgenerator (1), der mit dem Gleichspannungseingang eines Wechselrichters (3) verbunden ist, dessen Wechselspannungsausgang mit einem Versorgungsnetz und mit mindestens einer Verbrauchsstelle (V) verbunden ist. Eine Blockiereinrichtung (5) verhindert einen Leistungsfluss vom Photovoltaikgenerator zum Versorgungsnetz verhindert. Diese Maßnahme verhindert einen Leistungsfluss seitens des Photovoltaikgenerators in das Versorgungsnetz hinein und ermöglicht damit eine leichtere Stabilisierung der Netzspannung gegenüber Überspannungen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Photovoltaikanlage, die einen Photovoltaikgenerator umfasst, der mit dem Gleichspannungseingang eines Wechselrichters verbindbar ist, dessen Wechselspannungsausgang mit einem Versorgungsnetz und mit mindestens einer Verbrauchsstelle verbindbar ist. Solche Photovoltaikanlagen sind sattsam bekannt, insbesondere als PV-Dachanlagen auf Wohnhäusern, Scheunen, Industriehallen usw. im Betrieb wirkt jede Einspeisung von elektrischer Leistung in das Versorgungsnetz tendenziell spannungserhöhend und jede Entnahme von Energie, also jeder Verbrauch tendenziell spannungssenkend. Insbesondere bei regenerativen Energieerzeugern ist die eingespeiste Leistung sehr unregelmäßig. Je nach Temperatur und Sonnenstand wird bei Photovoltaikanlagen mal mehr oder mal weniger oder gar keine Leistung erzeugt und ggf. in das Netz abgegeben. Die Leistungserzeugung ist also schlecht prognostizierbar, was zu schwierigen Netzverhältnissen bezüglich dessen Stabilität führen kann, wenn Tausende PV-Anlagen kleinerer und mittlerer Größe unabhängig voneinander einspeisen: Der Netzbetreiber weiß nicht, wann an welcher Stelle im Versorgungsnetz eine spannungserhöhende Einspeisung oder ein spannungssenkender Verbrauch erfolgen, so dass er immer nur im Nachhinein reagieren kann. Bei einem drohenden Netzzusammenbruch aufgrund von Überspannung müssen also die beiden Parameter Leistungseinspeisung und Leistungsverbrauch berücksichtigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einstellung der Stabilität des Versorgungsnetzes zu erleichtern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Blockiereinrichtung gelöst, die einen Leistungsfluss vom Photovoltaikgenerator zum Versorgungsnetz verhindert. Diese Maßnahme hat zur Folge, dass die Unwägbarkeiten der vielen spannungserhöhenden Einspeisungen eliminiert werden. Es verbleibt lediglich nur noch ein Parameter, nämlich der Leistungsverbrauch, der bei den anstehenden Stabilitätsmaßnahmen zu berücksichtigen ist. Eine gegebenenfalls erforderliche Spannungsabsenkung kann über einen Blindleistungsbezug mit an sich bekannten Mitteln erreicht werden. Der Blindleistungsbezug und die Ermittlung seiner Höhe können auf einfache Weise, ohne dass auf den störenden Einfluss weiterer Leistungseinspeisungen Rücksicht genommen werden muss, vorgenommen werden. Die Blockiereinrichtung kann zuschaltbar sein, so dass sie nur auf Anforderung seitens des Netzbetreibers aktiv ist. Sie kann aber auch permanent wirksam sein, wenn der Photovoltaikgenerator lediglich zur Eigenversorgung herangezogen werden soll. Eine praktische Ausführungsform der Blockiereinrichtung sieht vor, dass sie ein steuerbares Schaltelement aufweist, welches bei Vorliegen einer höheren Wechselrichter-Ausgangsspannung als die herrschende Netzspannung, eine elektrische Verbindung zwischen dem Wechselrichterausgang und dem Versorgungsneu unterbricht. Da der Leistungsfluss immer nur von einem höheren Potential hin zu einem niedrigeren Potential erfolgt, wird eine Leistungseinspeisung in das Versorgungsnetz vermieden. Praktischerweise ist das Schaltelement unmittelbar hinter einem Leistungszähler angeordnet. Um eine maximal mögliche Ausbeute für den Eigenverbrauch an photovoltaisch erzeugter Leistung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Blockiervorrichtung bei einer drohenden Einspeisung von photovoltaisch generierter Leistung in das Versorgungsnetz ein Steuersignal generiert, welches den maximalen Leistungspunkt (MPP) durch eine gezielte Fehlanpassung auf der Gleichstromseite des Wechselrichters hin zu einem Punkt reduzierter Leistung verschiebt, dessen zugeordneter Spannungswert auf der AC-Seite des Wechselrichters unterhalb der herrschenden Netzspannung liegt oder gleich der herrschenden Netzspannung ist. Diese Maßnahme verhindert eine unerwünschte Einspeisung in das Versorgungsnetz unter gleichzeitiger optimaler Ausnutzung der erzeugten Solarenergie. Die drohende Leistungseinspeisung wird zum Beispiel mit Hilfe eines Vergleichs der herrschenden Netzspannung mit der aktuellen MPP-Spannung auf der Wechselstromseite des Wechselrichters erkannt. Hierbei sind Leitungsverluste mit ihren zugehörigen Spannungsabfällen außer Acht gelassen. Wenn diese berücksichtigt werden sollen, muss die Ausgangsspannung am Wechselrichter mit einem Korrekturfaktor belegt werden, der zu einer entsprechend höhere korrigierten Ausgangsspannung führt. Die korrigierte Ausgangsspannung ist so bemessen, dass sie, ohne dass ein Verbrauch der Verbrauchsstelle vorliegt, unter Berücksichtigung der Leitungsverluste gleich groß ist, wie die Netzspannung an der Leistungs-Zähleinrichtung.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Spannungsvergleich kann die Blockiereinheit auch bei Unterschreiten eines Mindeststroms aus dem Versorgungsnetz zu der Verbrauchsstelle (V) aktiviert werden. Der mit dem Mindeststrom zu vergleichende Strom wird dabei vorteilhafterweise an der Leistungs-Zähleinrichtung gemessen. Unterschreitet der gemessene Strom den Mindestwert von z. B. 0,5 Ampere, so wird von einer drohenden Rückeinspeisung ins Netz ausgegangen und die Blockiereinheit wird aktiviert. Auch hier kann die Aktivierung der Blockiereinheit ein Trennen des Photovoltaikgenerators von dem öffentlichen Versorgungsnetz an einer beliebigen Stelle im Leitungsnetz hinter (vom öffentlichen Netz aus gesehen) der Leistungszähleinrichtung sein, solange nur sichergestellt ist, dass kein photovoltaisch erzeugter Strom in das öffentliche Versorgungsnetz fließt. Eine solche Trennstelle kann sowohl auf der Gleichstromseite, also zwischen dem Wechselrichter und dem Photovoltaikgenerator liegen, als auch auf der Wechselspannungsseite hinter dem Wechselrichter. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Trennstelle so gewählt ist, dass der Photovoltaikgenerator an das übrige Versorgungsnetz für die Verbrauchsstellen angeschlossen bleibt. Alternativ kann eine Reduktion des Wechselrichterausgangsstroms über einen Eingriff in die Arbeitsweise der elektronischen Bauteile (IGBT's) des Wechselrichters erfolgen: Der vom Wechselrichter generierte Strom soll möglichst hoch sein unter der Prämisse, dass er kleiner ist als der von der oder den Verbrauchsstellen entnommenen Strom. So verbleibt immer ein kleiner Versorgungsstrom aus dem öffentlichen Versorgungsnetz. Wenn ohne Reserve gearbeitet werden soll, wenn also kein Strom aus dem Versorgungsnetz zur Verbrauchsstelle fließen soll, ist der Strom an der Wechselausgangsseite des Wechselrichters gleich zu setzen mit dem von den oder der Verbrauchsstelle konsumierten Strom.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform bei Einsatz eines Wechselrichters mit einem dreiphasigen Wechselspannungsausgang sieht vor, dass die Arbeitspunkte der drei Phasen des Wechselrichters getrennt ansteuerbar sind, so dass je nach Belastung der drei Phasen durch die mindestens eine Verbrauchsstelle die vom Photovoltaikgenerator erbrachte Leistung phasenselektiv aufgeteilt wird, bevor der Leistungsfluss zum Versorgungsnetz verhindert wird. Handelt es sich bei der mindestens einen Verbrauchsstelle z. B. um ein Einfamilienhaus mit Drehstromanschluss, so ist es der Normalfall, dass die Phasen L1, L2 und L3 des Drehstromversorgungsnetzes nicht gleichmäßig ausgelastet sind. Ist an einer Phase L1 das Geschirrspülgerät und eine Herdplatte in Betrieb, während eine andere Phase L2 lediglich mit etwas Beleuchtung belastet ist, so wird dieser Situation dadurch Rechnung getragen, dass die erste Phase L1 mehr Strom von der Gleichstromschiene zieht, als die andere Phase L2. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass eine Unterbrechung zwischen dem Photovoltaikgenerator und dem Versorgungsnetz erst dann vorgenommen wird, wenn alle Phasen der Verbrauchsstelle entsprechend ihren jeweiligen Belastungen ausreichend mit Solarenergie versorgt sind. Bei einer Reduzierung der photovoltaisch erzeugten Leistung mittels einer Verschiebung des Arbeitspunktes des Wechselrichters weg vom MPP, wird der Arbeitspunkt nur soweit fehl angepasst, wie es erforderlich ist, um eine reduzierte Leistung zu generieren, die ausreicht, alle Phasen photovoltaisch zu versorgen. Eine praktische Umsetzung hierzu sieht vor, dass der Wechselrichter eine Gleichspannungsschiene aufweist von der aus die elektronischen Teile des Wechselrichters, insbesondere dessen IGBT's, phasenselektiv Zugriff haben, um je nach Bedarf einen Strom in die Gleichstromschiene einzuspeisen oder von ihr zu beziehen. Dabei können alle drei Phasen L1, L2, L3 einen Strom beziehen, oder ein Phase L1 kann einen Strom einspeisen, während zwei andere Phasen L2, L3 einen Strom beziehen.
  • Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich durch eine Messstelle aus, die den Leistungsbezug aus dem Versorgungsnetz misst. Aus dem gemessenen Wert wird ein Signal erzeugt, welches dem Wert des gemessenen Leistungsbezugs entspricht. Dieses Signal wird dem Wechselrichter zur Einstellung eines Arbeitspunktes zur Verfügung gestellt, bei dem die zugeordnete erzeugte Leistung auf der Wechselstromseite des Wechselrichters so eingestellt ist, dass sie kleiner oder insbesondere gleich ist im Vergleich zu der von der mindestens einen Verbrauchsstelle verbrauchten Leistung oder, im Falle von mehreren Verbrauchsstellen im Vergleich zu der Summe von allen in den Verbrauchsstellen verbrauchten Leistungen. Im Ergebnis wird dadurch erreicht, dass eine exakte Anpassung der von der Verbrauchsstelle benötigten und der von der Photovoltaikanlage gelieferten Leistung erfolgt. Zur Vermeidung auch einer geringen Leistungseinspeisung in das Versorgungsnetz sollte der Arbeitspunkt so gelegt werden, dass immer etwas weniger Leistung photovoltaisch generiert wird, als die Verbrauchsstelle verbraucht. So liegt immer ein geringer Strombezug aus dem Netz vor und die Photovoltaikanlage kann zu keiner Spannungserhöhung im Versorgungsnetz beitragen. Das vorzugsweise von der Messstelle erzeugte Signal wird auf eine elektrische Verbindungsleitung zwischen der Messstelle und dem Wechselrichter aufmoduliert und von einer Empfangseinheit für das aufmodulierte Signal, die im Wechselrichter untergebracht oder zumindest diesem zugeordnet ist, zur Ansteuerung desselben verwendet.
  • Wie es bereits ausgeführt wurde, führt die Verschiebung des Arbeitspunktes des Wechselrichters weg vom MPP zu einer Fehlanpassung, bei der weniger Leistung photovoltaisch erzeugt wird, als es unter den gegebenen Wetterverhältnissen sein könnte. Diesem an sich unerwünschte Effekt kann dadurch begegnet werden, dass als eine der Verbrauchsstellen ein Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, vorgesehen ist. Dann wird zunächst der Energiespeicher geladen, bevor die Blockiereinrichtung wirksam wird, indem die Fehlanpassung vorgenommen wird.
  • Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:
  • 1 Eine Photovoltaikanlage mit erfindungsgemäßer Blockiereinrichtung;
  • 2 drei einphasige an eine gemeinsame Gleichstromschiene angeschlossene Wechselrichter;
  • 3 eine Leistungsumschichtung zwischen den Phasen mittels Umrichter.
  • In der 1 ist mit 1 ein Photovoltaikenerator bezeichnet, der auf dem Dach eines Gebäudes angeordnet ist. Der Photovoltaikgenerator 1 ist an die Gleichstromseite eines Wechselrichters 3 angeschlossen, dessen Wechselspannungsausgang über eine Blockiervorrichtung 5 mit einer Zähleinrichtung 7 für elektrische Leistung P verbunden ist. Die Blockiervorrichtung 5 ist unmittelbar hinter (aus Sicht eines Energieversorgers) der Zähleinrichtung 7 vorgesehen, deren Eingangsseite mit einem Versorgungsnetz verbunden ist. Hinter dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters 3 befindet sich noch ein Schaltgerät 8, mit dessen Hilfe der Wechselrichter 3 und damit der Photovoltaikgenerator 1 von dem restlichen Stromversorgungssystem getrennt werden können, um einen Rückstrom in den Photovoltaikgenerator aus dem Versorgungsnetz zu unterbinden. Derselbe Effekt kann mit einer entsprechend gepolten Diode, deren Sperrrichtung zum Wechselrichter 3 weist, erzielt werden. Die Ausgangsseite des Wechselrichters 3 ist über eine Schaltvorrichtung 9 mit der Wechselspannungsseite eines weiteren Wechselrichters 11 verbunden, an dessen Gleichspannungsseite eine Batterie 13 angeschlossen ist. Ferner ist an die Ausgangsseite des Wechselrichters 3 noch mindestens eine Verbrauchsstelle V angeschlossen, wobei in der Regel eine Vielzahl von Verbrauchsstellen (nicht gezeigt), wie angeschlossene Haushaltsgeräte, Klimageräte, TV usw. angeschlossen sind. Die Blockiervorrichtung beinhaltet eine Steuer- und Regeleinheit 15 und eine Schalteinheit 17, mit deren Hilfe ein Stromfluss über die Zählvorrichtung 7 in das Versorgungsnetz hinein verhindert werden kann. Dazu ist die Schließ- und Offenstellung der Schalteinheit 17 über eine Signalleitung S1 der Steuer- und Regeleinheit 15 vorgebbar. An die Steuer- und Regeleinheit 15 ist außerdem eine Signalleitung S2 zu dem Wechselrichter 3 angeschlossen, um dessen Arbeitspunkt einzustellen, sowie eine Signalleitung S3, die zu der Schaltvorrichtung 9 führt, um den weiteren Wechselrichter 11 mit der Wechselspannungsseite des Wechselrichters 3 zu verbinden oder abzukoppeln. Eine vierte Signalleitung S4 führt von der Zähleinrichtung 7 zu der Steuer- und Regeleinheit 15, um sie über den aktuellen Leistungsbezug zu informieren. Schließlich ist noch eine Signalleitung S5 vorgesehen, die zum Schaltgerät 8 führt, damit der Solargenerator 1 bei Bedarf von der Netzversorgung abgekoppelt werden kann. Ein erstes Spannungsmessgerät 19 misst die an der Zähleinrichtung 7 anliegende Netzspannung UNetz und ein zweites Spannungsmessgerät 21 die hinter der Blockiervorrichtung bei zugeschaltetem Photovoltaikgenerator 1 herrschende Spannung UWR auf der Wechselrichterausgangsseite, die bei geschlossenem Schaltgerät 8 auch die Verbraucherseite ist.
  • Das System arbeitet wie folgt, wobei von einer Situation am Morgen ausgegangen wird, bei der der Photovoltaikgenerator 1 noch keine Leistung zur Verfügung stellen kann und die Verbrauchsstelle V alleine aus dem Versorgungsnetz über die Zähleinrichtung bei geschlossener Schalteinheit 17 versorgt wird. Das Schaltgerät 8 war dabei über Nacht geöffnet, so dass kein Rückstrom vom Versorgungsnetz in den Photovoltaikgenerator 1 fließen konnte. Je nach Jahreszeit und Wolkengegebenheit wird der Photovoltaikgenerator 1 im Laufe des Morgens zugeschaltet, indem das Schaltgerät 8 in den geschlossenen Zustand überführt wird. Der Leistungspunkt an dem dem Wechselrichter inhärenten MPP-Regler (Maximum Power Point) wird auf die maximal mögliche Leistung bei der herrschenden Netzspannung UNetz die auch am Wechselrichterausgang anliegt, geregelt, um möglichst viel photovoltaisch erzeugte Energie an die Verbrauchsstellen V abzugeben. Der restliche Bedarf wird weiterhin aus dem Versorgungsnetz über die Zähleinrichtung 7 bezogen. Dieser restliche Bedarf geht, gleiche Verbrauchsleistung vorausgesetzt, mehr und mehr zurück, da der Lichteinfall der Sonnenstrahlen auf den Photovoltaikgenerator 1 steiler und intensiver wird.
  • Dieser Betriebszustand wird solange beibehalten, bis die photovoltaisch erzeugte Leistung den Wert der an der Verbrauchsstelle V bezogenen Leistung erreicht, was mit Hilfe der beiden Spannungsmessgeräte 19, 21 detektiert werden kann oder vom Leistungszählgerät 7 über die Signalleitung S4 der Steuer- und Regeleinheit 15 mitgeteilt wird. Hier setzt die Erfindung ein, indem in einer ersten Variante die Steuer- und Regeleinheit 15 über die Signalleitung S1 die Schalteinheit 17 schließt und damit den Photovoltaikgenerator 1 und die Verbrauchsstelle V vom Versorgungsnetz trennt. Diese Trennung ist möglich, da die vom Photovoltaikgenerator 1 erzeugte Leistung die an der Verbrauchsstelle benötigte Leistung übersteigt oder gleich dieser Leistung ist. Bei einem Überschuss wird von der Steuer- und Regeleinheit 15 über die Signalleitung S3 die weitere Schaltvorrichtung 9 geschlossen und die den aktuellen Bedarf übersteigende photovoltaisch erzeugte Energie wird zur Aufladung der Batterie 13 herangezogen. Ist die Batterie 13 voll aufgeladen, so wird von der Steuer- und Regeleinheit 15 über die Signalleitung S2 der Wechselrichter 3 so angesteuert, dass eine Fehlanpassung an den MPP vorliegt. Die Höhe der Fehlanpassung ist so bemessen, dass die photovoltaisch erzeugte Leistung der von der Verbrauchsstelle V bezogenen Leistung entspricht.
  • Ist keine Batterie 13 mit weiterem Wechselrichter 11 vorgesehen, so kann in einer zweiten Variante die optional vorgesehene Schalteinheit 17 entfallen und die Fehlanpassung am Wechselrichter 3 wird laufend vorgenommen, um einen Fluss an photovoltaisch erzeugter Leistung in das Versorgungsnetz zu verhindern. Es wird also permanent ein Ausgleich zwischen photovoltaisch erzeugter Energie und verbrauchter Energie angestrebt, so lange die erzeugte Solarenergie dies zulässt. Dazu wird in der Steuer- und Regeleinheit 15 die an der ersten Messsteile 19 gemessene Spannung mit der an dem zweiten Spannungsmessgerät 21 erfassten Spannung verglichen. Der Arbeitspunkt am MPP-Regler des Wechselrichters 3 wird immer so fehl angepasst, dass die Spannung an der zweiten Spannungsmessstelle 21 immer etwas geringer ist, z. B. 1 Volt bis 5 Volt geringer, als die vom ersten Spannungsmessgerät 19 gemessene Spannung. Dies kann ggf. unter der Eingangs diskutierten Berücksichtigung von Spannungsabfällen aufgrund von Leitungsverlusten geschehen. Bleibt die photovoltaisch erzeugte Leistung unterhalb der von der Verbrauchsstelle V verbrauchten Leistung ist keine Fehlanpassung erforderlich. Der Photovoltaikgenerator 1 kann immer an seinem MPP betrieben werden und die restliche Energie zur Aufstockung auf die momentan benötigte Energie wird aus dem öffentlichen Versorgungsnetz bezogen.
  • Anstelle der vergleichenden Spannungsmessung mittels des ersten und des zweiten Spannungsmessgeräts 19, 21 kann die Steuer- und Regeleinheit 15 auch über eine Signalleitung S4 von der Leistungs-Zähleinrichtung 7 mit der Information versorgt werden, ob ein Leistungsrückfluss in das Versorgungsnetz droht. Die Steuer- und Regeleinheit 15 bestimmt dann den richtigen Zeitpunkt, um die Trennung des Photovoltaikgenerators vom Versorgungsnetz vorzunehmen. Der richtige Zeitpunkt liegt dann vor, wenn die photovoltaisch erzeugte Energie ausreicht, um den oder die Verbraucher V stabil zu versorgen, aber noch nicht so hoch ist, dass eine Einspeisung in das Versorgungsnetz auftreten kann.
  • In der 2 sind drei einphasige, an eine gemeinsame Gleichstromschiene 23 angeschlossene Wechselrichter 3 gezeigt, deren Ausgangsseite jeweils eine der Phasen L1, L2 bzw. L3 mit Solarenergie speist. Die drei Wechselrichter 3 und die Gleichstromschiene 23 sind Grundbestandteile eines entsprechenden dreiphasigen Wechselrichters 3, die sich in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht gezeigt) befinden. An den drei Phasen L1, L2 und L3 sind entsprechend drei Verbrauchsstellen V1, V2 und V3 angeschlossen, die ein oder mehrere Verbraucher mit verschieden großer oder in der Summe verschieden großer Nennleistungen haben sollen. Es soll also auf einen Zustand eingegangen werden, an dem die drei Phasen L1, L2 und L3 unterschiedlich belastet sind. Die Anordnung nach der 2 weist noch ein dreiphasiges Schaltgerät 8 auf, um den Photovoltaikgenerator 1 vom Versorgungsnetz und der Verbraucherseite zu trennen, damit eine Rückeinspeisung von Energie aus dem Versorgungsnetz in den Photovoltaikgenerator 1 verhindert wird. Eine Leistungs-Zähleinrichtung 7 befindet sich wiederum unmittelbar hinter den Zuführungsleitungen des Netzbetreibers. Zwischen der Zähleinrichtung 7 und den Verbrauchsstellen V1, V2 und V3 ist eine Schalteinheit 17 mit drei Schaltelementen 17a, 17b und 17c angeordnet, die die drei Phasen L1, L2 und L3 selektiv von der Zähleinrichtung 7 trennen kann. Von einer Regel- und Steuereinheit 15 führt eine Signalleitungen S1 zu der Schalteinheit 17, eine Signalleitung S2 zu den Wechselrichtern 3, eine Signalleitung S4 zu der Zähleinrichtung und eine Signalleitung S5 zu dem dreiphasigen Schaltgerät 8. Alle Signalleitungen S1 bis S5 sind gestrichelt gezeichnet.
  • Bei dieser Ausführungsform mit drei unterschiedlich belasteten Phasen L1, L2 und L3 wird jeder Wechselrichter 3, analog wie es zu der 1 beschrieben ist, betrieben. Jede Phase L1, L2 und L3 wird also entsprechend ihrer aktuellen Verbrauchssituation mit photovoltaisch erzeugter Energie versorgt. Eine Einspeisung von photovoltaisch erzeugter Energie in das Versorgungsnetz wird entsprechend auch phasenselektiv verhindert, in dem immer nur dasjenige Schaltelement 17a, 17b, 17c des Schaltgeräts 17 angesteuert wird, bei dessen zugeordneter Phase L1, L2 und L3 eine Einspeisung in das Versorgungsnetz droht. Anstelle der mit Hilfe der 1 beschriebenen phasenselektiven Blockierung von Leistungsfluss in das Versorgungsnetz, kann auch der in der 3 gezeigte Leistungsaustausch unter den Phasen L1, L2 und L3 vorgenommen werden, um eine optimale Aufteilung der photovoltaisch erzeugten Energie auf die unterschiedlich belasteten Phasen L1, L2 und L3 zu erzielen. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei einphasigen Wechselrichtern 3 sinnvoll, dessen Ausgangsseite mit nur einer Phase, im Fall der 3 mit der Phase L1, verbunden ist.
  • Dazu sind zwei Umrichter 25a, 25b vorgesehen, von denen der Umrichter 25a zwischen den Phasen L1 und L2 vorgesehen ist, und der Umrichter 25b zwischen den Phasen L1 und L3. Der Umrichter 25a transformiert die Wechselspannung der Phase L1 zunächst in eine Gleichspannung und dann von der Gleichspannung wieder in eine Wechselspannung mit der Phasenlage und der Spannungshöhe der Phase L2. Analog werden Spannung der Phase L1 und der Phasenausgleichsstrom zwischen den Phasen L1 und Phase L3 zunächst in eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom geformt, bevor sie vom Umrichter 25b an die Verhältnisse der Phase L3 angepasst werden.
  • Abschließend soll noch darauf hingewiesen werden, dass der Photovoltaikgenerator jede Form und Größe aufweisen kann, also auch von einem einzigen Photovoltaikmodul gebildet sein kann, dem ein entsprechend kleiner Wechselrichter zugeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Photovoltaikgenerator
    3
    Wechselrichter
    5
    Blockiervorrichtung
    7
    Leistungs-Zähleinrichtung
    8
    Schaltgerät
    9
    weiterer Wechselrichter
    11
    Schaltvorrichtung
    13
    Batterie
    15
    Steuer- und Regeleinheit
    17, 17a–c
    Schalteinheit
    19
    1. Spannungsmessgerät
    21
    2. Spannungsmessgerät
    23
    Gleichstromschiene
    25a, 25b
    Umrichter
    S1–S5
    Steuersignal
    V1–V3
    Verbrauchsstellen

Claims (10)

  1. Photovoltaikanlage, die einen Photovoltaikgenerator (1) umfasst, der mit dem Gleichspannungseingang eines Wechselrichters (3) verbindbar ist, dessen Wechselspannungsausgang mit einem öffentlichen Versorgungsnetz und mit mindestens einer Verbrauchsstelle (V) verbindbar ist, gekennzeichnet durch eine Blockiereinrichtung (5), die einen Leistungsfluss vom Photovoltaikgenerator zum Versorgungsnetz verhindert.
  2. Photovoltaikgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (5) eine steuerbare Schalteinheit (17) umfasst, welche bei Vorliegen einer höheren Wechselrichter-Ausgangsspannung (UWR) als die herrschende Netzspannung (UNetz), eine elektrische Verbindung zwischen dem Wechselrichterausgang und dem Versorgungsnetz unterbricht.
  3. Photovoltaikgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit unmittelbar hinter einem Leistungszähler (7) angeordnet ist.
  4. Photovoltaikgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiervorrichtung (5) bei einer drohenden Einspeisung von photovoltaisch generierter Leistung in das Versorgungsnetz ein Steuersignal (S2) generiert, welches den maximalen Leistungspunkt (MPP) durch eine gezielte Fehlanpassung auf der Gleichstromseite des Wechselrichters hin zu einem Punkt reduzierter Leistung verschiebt, dessen zugeordneter Spannungswert auf der AC-Seite des Wechselrichters unterhalb der herrschenden Netzspannung liegt oder gleich der herrschenden Netzspannung ist.
  5. Photovoltaikgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die drohende Leistungseinspeisung mit Hilfe eines Vergleichs der herrschenden Netzspannung (UNetz) mit der aktuellen MPP-Spannung auf der Wechselstromseite des Wechselrichters (3) erkannt wird.
  6. Photovoltaikgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem dreiphasigen Wechselrichterausgang, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitspunkte der drei Phasen (L1, L2, L3) des Wechselrichters (3) getrennt ansteuerbar sind, so dass je nach Belastung der drei Phasen durch die mindestens eine Verbrauchsstelle (V) die vom Photovoltaikgenerator (1) erbrachte Leistung phasenselektiv aufgeteilt wird, bevor der Leistungsfluss zum Versorgungsnetz blockiert wird (2).
  7. Photovoltaikgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Messstelle (7) für den Leistungsbezug aus dem Versorgungsnetz, wobei ein Signal (S4), welches dem Wert des gemessenen Leistungsbezugs entspricht, dem Wechselrichter (3) zur Einstellung eines Arbeitspunktes zur Verfügung gestellt wird, dessen zugeordneter Leistungspunkt auf der Wechselstromseite des Wechselrichters kleiner oder insbesondere gleich ist im Vergleich zur von der mindestens einen Verbrauchsstelle (V) verbrauchten Leistung.
  8. Photovoltaikgenerator nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (3) eine Gleichspannungsschiene (23) aufweist, auf die die elektronischen Teile des Wechselrichters, insbesondere dessen IGBT's, phasenselektiv Zugriff haben, um je nach Bedarf einen Strom in die Gleichstromschiene einzuspeisen oder von ihr zu beziehen.
  9. Photovoltaikgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinheit (5) bei Unterschreiten eines Mindeststroms aus dem Versorgungsnetz zu der Verbrauchsstelle (V) aktiviert wird.
  10. Photovoltaikgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Blockiereinheit ein Trennen des Photovoltaikgenerators von dem Versorgungsnetz oder eine Reduktion des Wechselrichterausgangsstroms umfasst.
DE102011115189A 2011-09-28 2011-09-28 PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz Withdrawn DE102011115189A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115189A DE102011115189A1 (de) 2011-09-28 2011-09-28 PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz
JP2014532270A JP2014534794A (ja) 2011-09-28 2012-09-25 公共の電力送電網への供給に対する安全装置を備えた光発電装置
EP12778948.5A EP2761716A2 (de) 2011-09-28 2012-09-25 Pv-anlage mit sicherung gegen einspeisung in ein öffentliches stromversorgungsnetz
PCT/EP2012/004002 WO2013045072A2 (de) 2011-09-28 2012-09-25 Pv-anlage mit sicherung gegen einspeisung in ein öffentliches stromversorgungsnetz
IL231553A IL231553A0 (en) 2011-09-28 2014-03-17 A pv system has protective measures against the feeding of a communication network with public power distribution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011115189A DE102011115189A1 (de) 2011-09-28 2011-09-28 PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011115189A1 true DE102011115189A1 (de) 2013-03-28

Family

ID=47088781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011115189A Withdrawn DE102011115189A1 (de) 2011-09-28 2011-09-28 PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2761716A2 (de)
JP (1) JP2014534794A (de)
DE (1) DE102011115189A1 (de)
IL (1) IL231553A0 (de)
WO (1) WO2013045072A2 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015032572A1 (de) * 2013-09-04 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur adaptiven betriebsführung für ein speichersystem für ein fotovoltaiksystem
WO2015158386A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Abb Technology Ltd Energy storage for balancing phases in a microgrid
EP3082211A4 (de) * 2013-12-10 2017-01-04 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Vorrichtung und programm zur ladungs-/entladungssteuerung
CN110048671A (zh) * 2014-03-03 2019-07-23 太阳能技术有限公司 用于向多个太阳能板施加电场的方法和系统
DE102018111271A1 (de) * 2018-05-11 2019-11-14 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter und Verfahren zur Leistungsverteilung
DE102021004783A1 (de) 2021-09-22 2023-03-23 Wattando GmbH Verfahren zur Regelung einer Einspeiseleistung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018133707A1 (de) * 2018-12-29 2020-07-02 Sma Solar Technology Ag Verfahren zur bereitstellung von regelleistung für ein wechselspannungsnetz mittels einer energieerzeugungsanlage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010012658U1 (de) * 2010-09-15 2010-11-18 Mürle, Udo Steuereinheit zur Regelung, Einspeisung und Speicherung von elektrischer Energie am Stromnetz unter Einbindung regenerativer oder anderer lokaler Energiequellen
EP2348597A1 (de) * 2010-01-20 2011-07-27 SMA Solar Technology AG Angleichung der über die einzelnen Phasen eines mehrphasigen Wechselstroms fließenden Teilleistungen

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19756777B4 (de) * 1997-12-19 2005-07-21 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
US7145265B2 (en) * 2002-11-08 2006-12-05 World Water & Powew Corporation AC/DC hybrid power system
TWI430534B (zh) * 2007-05-08 2014-03-11 American Power Conv Corp 替代來源能量管理技術
US8228697B2 (en) * 2009-07-20 2012-07-24 General Electric Company Systems, methods, and apparatus for operating a power converter
US8253274B2 (en) * 2009-10-10 2012-08-28 Yang Pan Power supply system for electrical appliance
KR101097259B1 (ko) * 2009-12-11 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 전력 저장을 위한 장치 및 제어 방법
US8194375B2 (en) * 2010-01-19 2012-06-05 General Electric Company Open circuit voltage protection system and method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2348597A1 (de) * 2010-01-20 2011-07-27 SMA Solar Technology AG Angleichung der über die einzelnen Phasen eines mehrphasigen Wechselstroms fließenden Teilleistungen
DE202010012658U1 (de) * 2010-09-15 2010-11-18 Mürle, Udo Steuereinheit zur Regelung, Einspeisung und Speicherung von elektrischer Energie am Stromnetz unter Einbindung regenerativer oder anderer lokaler Energiequellen

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015032572A1 (de) * 2013-09-04 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung zur adaptiven betriebsführung für ein speichersystem für ein fotovoltaiksystem
EP3082211A4 (de) * 2013-12-10 2017-01-04 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Vorrichtung und programm zur ladungs-/entladungssteuerung
CN110048671A (zh) * 2014-03-03 2019-07-23 太阳能技术有限公司 用于向多个太阳能板施加电场的方法和系统
CN110048671B (zh) * 2014-03-03 2021-08-10 太阳能技术有限公司 用于向多个太阳能板施加电场的方法和系统
WO2015158386A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Abb Technology Ltd Energy storage for balancing phases in a microgrid
CN106463964A (zh) * 2014-04-17 2017-02-22 Abb瑞士股份有限公司 用于平衡微网中的相的能量存储
US9673628B2 (en) 2014-04-17 2017-06-06 Abb Schweiz Ag Control of a microgrid
CN106463964B (zh) * 2014-04-17 2018-05-11 Abb瑞士股份有限公司 用于平衡微网中的相的能量存储
DE102018111271A1 (de) * 2018-05-11 2019-11-14 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter und Verfahren zur Leistungsverteilung
DE102018111271B4 (de) 2018-05-11 2024-01-11 Sma Solar Technology Ag Wechselrichter und Verfahren zur Leistungsverteilung
DE102021004783A1 (de) 2021-09-22 2023-03-23 Wattando GmbH Verfahren zur Regelung einer Einspeiseleistung
WO2023046778A1 (de) * 2021-09-22 2023-03-30 Wattando GmbH Verfahren zur regelung einer einspeiseleistung einer einspeiseeinrichtung in zumindest eine phase eines zumindest einen elektrischen verbraucher umfassenden elektrischen verbrauchernetzes

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014534794A (ja) 2014-12-18
WO2013045072A2 (de) 2013-04-04
IL231553A0 (en) 2014-04-30
EP2761716A2 (de) 2014-08-06
WO2013045072A3 (de) 2013-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2293410B1 (de) Energiesteuerungsvorrichtung für ein Energienetz mit einer Steuereinheit zum Steuern eines Energieflusses zwischen der Energieerzeugungseinheit, der Energiespeichereinheit, der Lasteinheit und/oder dem Energienetz
EP3950415A1 (de) Verfahren zum betreiben einer ladestation
DE102011115189A1 (de) PV-Anlage mit Sicherung gegen Einspeisung in ein öffentliches Stromversorgungsnetz
EP3022835B1 (de) Wechselrichter mit mindestens zwei gleichstromeingängen, photovoltaikanlage mit einem derartigen wechselrichter und verfahren zur ansteuerung eines wechselrichters
DE102011111192B4 (de) Zeitversetzte Batteriezuschaltung bei Notfallanforderung
EP3195442B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines neben einem netzbildner und mindestens einer last an ein begrenztes wechselstromnetz angeschlossenen kraftwerks fluktuierender leistungsfähigkeit
EP2463980B1 (de) Betrieb eines Energieerzeugers in einem Energieversorgungsnetz
DE202011005048U1 (de) Elektrische Energieverteilungsvorrichtung für ein Gebäude
DE102010047652A1 (de) Photovoltaikanlage mit Wechselrichterbetrieb in Abhängigkeit der Netzspannung
EP3017523B1 (de) Verfahren zum betrieb eines batteriewandlers und bidirektionaler batteriewandler
WO2010031650A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum betreiben eines elektrischen verbrauchers
DE102011085676A1 (de) Einspeiseeinheit und Stromerzeugungs- und Verbrauchsanordnung
DE112013006090T5 (de) Leistungsübertragungssystem
DE102010014146A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Spannungsversorgung
DE102012101928A1 (de) Leistungsmanagement zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes
DE202012101240U1 (de) Energiemanagementsystem
DE102012002599B4 (de) Energieerzeugungsanlage mit Wechselrichter und Energiespeichersystem
DE102011122580B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Versorgungsnetzes und zugehörige Steuereinheit
DE202013105950U1 (de) Anordnung zum Betreiben mindestens eines Verbrauchers mit der elektrischen Leistung einer regenerativen Engergiequelle
WO2020126209A1 (de) Verfahren zur steuerung einer elektrischen anlage mit einer mehrzahl von elektrischen geräten, steuerungseinheit und elektrische anlage mit einer derartigen steuerungseinheit
AT516213B1 (de) Energieversorgungssystem
DE202014101899U1 (de) Speicheranordnung zum Speichern von regenerativer Energie
WO2017220198A1 (de) Energiemanagementeinheit, energieversorgungssystem und energiemanagementverfahren
DE102016005079A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Netzstrom-Speicherung und Inselnetzerzeugung mit gemeinsam genutzten Schaltelementen zur Halbwellen-Polaritätsumschaltung
DE102012100864A1 (de) Verfahren zur Verteilung einer Strommenge eines lokalen Stromerzeugers, Stromverteilungseinrichtung und ein Stromnetzwerk mit einer solchen Stromverteilungseinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R120 Application withdrawn or ip right abandoned
R120 Application withdrawn or ip right abandoned

Effective date: 20140918