DE102012215422A1

DE102012215422A1 - Windpark

Info

Publication number: DE102012215422A1
Application number: DE102012215422.1A
Authority: DE
Inventors: Alfred Beekmann
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-06
Also published as: RU2627230C1; AU2013307405B2; TWI524004B; EP2890890A1; AU2013307405A1; AR092391A1; CA2881998A1; MX2015002259A; JP2015532697A; NZ705010A; WO2014033073A1; CN104603456A; US20150226185A1; CL2015000409A1; BR112015003374A2; MX357020B; KR20150042862A; IN2015DN01225A; TW201418574A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Windpark zum Erzeugen elektrischer Energie aus Wind umfassend, wenigstens zwei Windenergieanlagen zum Erzeugen der elektrischen Energie und eine gemeinsame Einspeisevorrichtung zum Einspeisen der erzeugten elektrischen Energie, oder eines Teils davon, in ein elektrisches Versorgungsnetz, wobei die Windenergieanlagen mit der Einspeisevorrichtung über ein elektrisches Gleichspannungsnetz verbunden sind, um mit der jeweiligen Windenergieanlage erzeugte elektrische Energie mittels elektrischen Gleichstroms an die Einspeisevorrichtung zu leiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Windpark zum Erzeugen elektrischer Energie aus Wind und zum Einspeisen erzeugter elektrischer Energie in ein elektrisches Versorgungsnetz. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie, die in einem Windpark mit mehreren Windenergieanlagen erzeugt wird.
Es ist allgemein bekannt, durch Windenergieanlagen elektrische Energie aus Wind zu erzeugen, wobei hier Erzeugen in dem Sinne verwendet wird, dass Energie aus dem Wind in elektrische Energie umgewandelt wird. Häufig werden mehreren Windenergieanlagen in einem Windpark gruppiert. Ein solcher Windpark besitzt dann einen gemeinsamen Einspeisepunkt zum Einspeisen elektrischer Energie in ein damit verbundenes elektrisches Versorgungsnetz. Alle Windenergieanlagen des Parks speisen dann über diesen gemeinsamen Einspeisepunkt elektrische Energie in das elektrische Versorgungsnetz ein.
Das Einspeisen erfolgt hierbei bspw. so, dass jede Windenergieanlage ihre elektrische Leistung als elektrischen Wechselstrom mit an das elektrische Versorgungsnetz angepasster Frequenz, Spannungsamplitude und Phase bereitstellt. Die so bereitgestellten Ströme mehrerer Windenergieanlagen werden am gemeinsamen Einspeisepunkt oder kurz vorher überlagert und können dann gemeinsam in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist werden.
Hierdurch können im Grunde beliebige Windenergieanlagen in einen Windpark zusammen betrieben werden, weil jede Windenergieanalage ihren beigesteuerten elektrischen Strom entsprechenden Vorgaben folgend konditioniert. Es ist dann allenfalls noch eine Koordination der insgesamt bereitgestellten Leistung erforderlich.
Nachteilig ist jedoch, dass hierbei an jeder Windenergieanlage und einem internen Parknetz, das eine Kopplung der Windenergieanlagen zu den gemeinsamen Netzeinspeisepunkt schafft, Verluste auftreten können, die im Ergebnis die Gesamteffizienz des Windparks beeinträchtigen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile möglichst zu verringern. Insbesondere soll die Verlustleistung im Park reduziert und damit die Effizienz des Windparks erhöht werden. Zumindest soll eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird ein Windpark gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein solcher Windpark ist zum Erzeugen elektrischer Energie aus Wind vorbereitet und umfasst wenigstens zwei Windenergieanlagen zum Erzeugen der elektrischen Energie und eine gemeinsame Einspeisevorrichtung zum Einspeisen der erzeugten elektrischen Energie in ein angeschlossenes elektrisches Versorgungsnetz. Es kann auch, insbesondere vorübergehend, vorgesehen sein, dass nur ein Teil der erzeugten oder erzeugbaren elektrischen Energie in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird, wenn dies bspw. aus Gründen einer Stützung des elektrischen Versorgungsnetzes und/oder aufgrund von Vorgaben des Betreibers des elektrischen Versorgungsnetzes geboten ist. Ansonsten wird zur grundsätzlichen Erläuterung der Erfindung etwaige Verlustleistung vernachlässigt. Zur Erläuterung des Grundverständnisses wird somit davon ausgegangen, dass die erzeugte elektrische Leistung im Mittel auch in das Versorgungsnetz eingespeist werden kann. Insoweit es auf Verlustleistung ankommt, werden diese konkret erwähnt.
Bei der vorgeschlagenen Lösung sind dann die Windenergieanlagen mit der Einspeisevorrichtung über ein elektrisches Gleichspannungsnetz verbunden, das auch als Gleichspannungsparknetz bezeichnet werden kann. Die Windenergieanlagen leiten somit ihre elektrische Energie bzw. ihre elektrische Leistung, wenn ein Augenblickszustand betrachtet wird, als elektrischen Gleichstrom in das Gleichspannungsnetz ein und dieser Gleichstrom, bzw. diese Gleichströme aller betroffenen Windenergieanlagen zusammen, wird bzw. werden an die Einspeisevorrichtung geleitet. Die Einspeisevorrichtung erhält nun die gesamte elektrische Leistung des Windparks und kann diese in das elektrische Versorgungsnetz einspeisen.
Hier könnte auch von einem Einspeisen elektrischen Gleichstroms in das elektrische Gleichspannungsparknetz gesprochen werden, wobei die Einspeisevorrichtung die elektrischen Leistung dann aus dem elektrischen Gleichspannungsparknetz entnimmt. Um Verwechslungen mit dem elektrischen Versorgungsnetz zu vermeiden, wird hier aber der Begriff des Einleitens in das Gleichspannungsnetz gewählt.
Es wird somit vorgeschlagen, ein Gleichspannungsparknetz vorzusehen und dass die angeschlossenen Windenergieanlagen auch lediglich einen Gleichstrom mit entsprechender Spannung in dieses Gleichspannungsparknetz einleiten. Das Einspeisen kann dann für den Park und damit für mehrere Windenergieanlagen eine einzige Einspeisevorrichtung übernehmen. Nur diese braucht einen Wechselstrom zu erzeugen, der hinsichtlich Frequenz, Spannungsamplitude und Phase an das elektrische Versorgungsnetz angepasst ist. Etwaige Anforderungen, einschließlich plötzlich geänderter Anforderungen des elektrischen Versorgungsnetzes braucht nur diese Einspeisevorrichtung zu realisieren. Auch das Erfassen des Netzzustandes braucht nur durch diese eine Einspeisevorrichtung durchgeführt werden bzw. nur diese Einspeisevorrichtung braucht entsprechende erfasste Größen spontan zu berücksichtigen. Dabei ist auch zu beachten, dass die Einspeisevorrichtung unmittelbar am Einspeisepunkt oder in dessen Nähe und damit in der Nähe des elektrischen Versorgungsnetzes angeordnet werden kann. Damit ist eine direktere Umsetzung solcher erfasster Messgrößen möglich, weil z. B. keine oder nur geringe Spannungsverluste zwischen der Einspeisevorrichtung und dem elektrischen Versorgungsnetz auftreten.
Somit brauchen auch Spannungsverluste von den jeweiligen Windenergieanlagen zum Einspeisepunkt nicht mehr bei der Einspeisung berücksichtigt zu werden. Nur die Einspeisevorrichtung braucht die Spannung des Stromsignals, das sie erzeugt, an die Spannung des elektrischen Versorgungsnetzes anzupassen. Aufgrund geringerer Entfernungen zwischen dieser Einspeisevorrichtung und dem elektrischen Versorgungsnetz im Vergleich zu einer Windenergieanlage im Park zum elektrischen Versorgungsnetz können auch die Spannungsamplituden ggf. besser an die Bedürfnisse des elektrischen Versorgungsnetzes angepasst werden.
Schließlich können auch bisher benötigte Frequenzwechselrichter in den Windenergieanlagen eingespart werden. Es ist nun nur noch eine Einspeisevorrichtung notwendig.
Diese eine Einspeisevorrichtung muss zwar die gesamte Leistung des Windparks umsetzen und daher entsprechend größer dimensioniert sein, kann dadurch aber mitunter mit einer höheren Effizienz, also einem geringeren relativen Leistungsverlust betrieben werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Gleichspannung des Gleichspannungsnetzes 1 bis 50 kV beträgt, insbesondere 5 bis 10 kV. Dies bezieht sich auf die Spannung zwischen zwei Leitungen bei einer bipolaren Topologie.
Somit leiten die Windenergieanlagen ihre Leistung bereits mit einer entsprechend hohen Spannung, nämlich mit einer Mittelspannung in das Gleichspannungsnetz des Windparks ein. Durch eine solche entsprechend hohe Spannung im Gleichspannungsnetz des Windparks können Übertragungsverluste verringert werden. Außerdem steht die Spannung bereits mit einer gewissen Amplitude bei der gemeinsamen Einspeisevorrichtung zur Verfügung und es kann hierdurch ggf. ein Transformator zum Hochtransformieren elektrischer Spannung im Stromnetz des Windparks eingespart werden. Es kann somit in der Einspeisevorrichtung mit einem Mittelspannungswechselrichter gearbeitet werden, bzw. die gemeinsame Einspeisevorrichtung kann ein Mittelspannungswechselrichter sein, der aufgrund höherer Spannung einen geringeren Materialeinsatz erfordert und ggf. auch einen Mittelspannungstransformator überflüssig machen kann.
Vorzugsweise weist wenigstens eine der Windenergieanlagen, insbesondere aber alle Windenergieanlagen des Windparks, einen Generator, einen Gleichrichter und einen Hochsetzsteller auf. Der Generator ist mit einem aerodynamischen Rotor der Windenergieanlage gekoppelt und kann dadurch aus dem Wind elektrische Leistung erzeugen, die er als elektrischen Wechselstrom bereitstellt. Der elektrische Wechselstrom wird mit dem Gleichrichter in einen ersten Gleichstrom mit einer ersten Gleichspannung gleichgerichtet. Mit dem Hochsetzsteller wird dieser erste Gleichstrom mit der ersten Gleichspannung in einen zweiten Gleichstrom mit einer zweiten Gleichspannung hochgesetzt und die zweite Gleichspannung ist somit höher als die erste Gleichspannung. Die zweite Gleichspannung wird dann vorzugsweise in das Gleichspannungsnetz des Windparks eingeleitet. Der Hochsetzsteller dient somit zum Einen dazu, die erste Gleichspannung zu erhöhen, nämlich auf die im Gleichspannungsnetz vorgesehene Spannungsamplitude. Gleichzeitig kann der Hochsetzsteller die Funktion erfüllen, eine möglichst konstante zweite Gleichspannung bereitzustellen. Die erste Gleichspannung kann nämlich abhängig von Windschwankungen möglicherweise schwanken und bspw. bei schwachem Wind eine geringeren Wert annehmen, als bei stärkerem Wind, insbesondere als bei Nennwind.
Vorzugsweise ist der Gleichrichter in der Nähe des Generators, insbesondere in der Gondel der Windenergieanlage, angeordnet und der erzeugte erste Gleichstrom wird dann durch einen Turm oder ähnliches der Windenergieanlage zu einem Turmfuß bzw. ähnlichem der Windenergieanlage heruntergeleitet, wo der Hochsetzsteller angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass zum Leiten der elektrischen Leistung von der Gondel zum Turmfuß oder ähnlichem eine Gleichspannungsübertragung verwendet werden kann. Gleichzeitig können aber die hohen Mittelspannungen jedenfalls in der Höhe, in der sie im Gleichspannungsnetz des Windparks vorgesehen sind, vermieden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine der Windenergieanlagen, vorzugsweise alle Windenergieanlagen des Windparks, jeweils zum Erzeugen eines bzw. des elektrischen Wechselstroms einen Synchrongenerator aufweisen. Ein solcher Synchrongenerator kann zuverlässig elektrischen Wechselstrom erzeugen und einem Gleichrichter bereitstellen. Vorzugsweise ist der Synchrongenerator als Ringgenerator ausgebildet, weist also seine elektromagnetisch aktiven Elemente nur auf einem äußeren Drittel oder noch weiter außen auf. Vorzugsweise kann ein solcher Synchrongenerator mit einer hohen Polzahl ausgestattet sein, wie bspw. mit 48, 72, 96 oder 144 Polen. Dies ermöglicht eine getriebelose Bauform, bei der ein Läufer des Generators unmittelbar durch einen aerodynamischen Rotor angetrieben wird, nämlich ohne zwischengeschaltetem Getriebe, und dann unmittelbar Wechselstrom erzeugt, der dem Gleichrichter zugeführt wird. Vorzugsweise kann ein Synchrongenerator mit sechs Phasen, also mit zweimal drei Phasen vorgesehen sein. Ein solcher 6-phasiger Wechselstrom kann leichter mit geringeren Oberwellen gleichgerichtet werden, bzw. es können kleinere Filter ausreichen. Vorzugsweise sind die Windenergieanalgen drehzahlvariabel ausgeführt, demnach also die Drehzahl der aerodynamischen Rotoren kontinuierlich an die jeweils vorherrschende Windgeschwindigkeit angepasst werden können
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Einspeisevorrichtung einen mit dem Gleichspannungsnetz verbundenen Wechselrichter auf bzw. die Einspeisevorrichtung ist ein Wechselrichter. Dieser Wechselrichter erzeugt den elektrischen Wechselstrom zum Einspeisen in das elektrische Versorgungsnetz. Vorzugsweise wird hier ein Mittelspannungswechselrichter verwendet.
Günstig ist es, wenn zwischen der Einspeisevorrichtung und dem elektrischen Versorgungsnetz ein Transformator zum Erhöhen der von der Einspeisevorrichtung erzeugten Wechselspannung vorgesehen ist. Bei Verwendung eines Mittelspannungswechselrichters kann hier auf einen Mittelspannungstransformator verzichtet werden. Je nach angeschlossenem elektrischen Versorgungsnetz und der dazwischenliegenden Topologie kommt in Betracht, hier einen Hochspannungstransformator einzusetzen. Ein Hochspannungstransformator kommt insbesondere dann in Betracht, wenn ein Mittelspannungswechselrichter bereits ein Wechselstrom mit einer Mittelspannung, insbesondere mit einer Spannung von 5 bis 10 kV erzeugt, und/oder wenn ein Mittelspannungstransformator eingesetzt wird, der eine möglichst hohe Mittelspannung von bis zu 50 kV erzeugt.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein elektrisches Versorgungsnetz gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen. Demnach wird elektrischer Wechselstrom mittels eines Generators einer Windenergieanlage erzeugt und mittels eines Gleichrichters in einen ersten Gleichstrom mit einer ersten Gleichspannung gleichgerichtet. Diese erste Gleichspannung kann in der Amplitude schwanken. Dieser erste Gleichstrom mit der ersten Gleichspannung wird dann mittels eines Hochsetzstellers in einen zweiten Gleichstrom mit einer zweiten Gleichspannung hochgesetzt. Diese zweite Gleichspannung ist insbesondere in der Amplitude höher als die erste Gleichspannung und an die Spannung im Gleichspannungsparknetz, also dem gemeinsamen Gleichspannungsnetz im Windpark, angepasst.
Dieser zweite Gleichstrom mit der zweiten Gleichspannung wird entsprechend in das Gleichspannungsparknetz eingeleitet. Durch dieses Gleichspannungsparknetz wird diese eingeleitete Energie einem gemeinsamen Wechselrichter, der auch Parkwechselrichter genannt werden kann, bereitgestellt, der diese als Gleichstrom bereitgestellte Energie wechselrichtet und als Wechselstrom in das elektrische Versorgungsnetz einspeist.
Vorzugsweise wird das Erzeugen des elektrischen Wechselstroms, das Gleichrichten desselben in den ersten Gleichstrom, das Hochsetzen des ersten Gleichstroms in einen zweiten Gleichstrom und schließlich das Einleiten des zweiten Gleichstrom in das Gleichspannungsparknetz von mehreren Windenergieanlagen jeweils durchgeführt. Die Begriffe erster Gleichstrom, erste Gleichspannung und zweiter Gleichstrom sind hier als systematische Begriffe zu verstehen und der erste Gleichstrom, die erste Gleichspannung und der zweite Gleichstrom können in ihrer Amplitude von Windenergieanlage zu Windenergieanlage unterschiedlich sein. Selbst bei Verwendung identischer Windenergieanlagen können sich die Werte unterscheiden, z. B. abhängig des vorherrschenden Windes und/oder der Position der betreffenden Windenergieanlage im Windpark. Die zweite Gleichspannung sollte allerdings bei allen Windenergieanlagen jedenfalls in erster Näherung gleich sein und der Gleichspannung im Gleichspannungsparknetz entsprechen.
Die Erfindung wird nun im Detail anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beispielhaft näher erläutert.
1 zeigt eine in einem Windpark einzusetzende Windenergieanlage schematisch in einer perspektivischen Ansicht.
2 zeigt schematisch einen Windpark.
1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an.
2 zeigt einen Windpark 1, der exemplarisch zwei Windenergieanlagen 2 aufweist, von denen eine mit weiteren Details versehen ist, die der Einfachheit halber bei der anderen nicht dargestellt wurden und ggf. auch anders ausfallen können. Beide Windenergieanlagen 2 sind jeweils über eine Gleichspannungsleitung 4 und eine Gleichspannungssammelschiene 6 mit einem gemeinsamen Wechselrichter 8 verbunden. Der gemeinsame Wechselrichter 8 erzeugt aus der Gleichspannung bzw. dem Gleichstrom der Sammelschiene 6 an seinem Ausgang 10 einen Wechselstrom mit einer Wechselspannung und speist diesen über einen Trafo 12, der hier als Mittelspannungstrafo ausgeführt ist, in ein elektrisches Versorgungsnetz 14 ein.
Die grundsätzliche Funktionsweise und die notwendigen Elemente jedenfalls gemäß einer Ausführungsform werden ausgehend von der detaillierter gezeigten Windenergieanlage 2 erläutert. Die Windenergieanlage 2 weist einen aerodynamischen Rotor 16 auf, der vom Wind gedreht wird und dabei einen Läufer eines Synchrongenerators 18 dreht, so dass der Synchrongenerator 18 einen Wechselstrom erzeugt und dem Gleichrichter 20 zuführt. Der Gleichrichter 20 ist in der Gondel 22 der Windenergieanlage 2 angeordnet und erzeugt dort einen ersten Gleichstrom mit einer ersten Gleichspannung. Der erste Gleichstrom mit der ersten Gleichspannung wird mittels einer Gleichstromverbindungsleitung 24 von der Gondel 22 durch den Turm 26 zum Turmfuß 28 geführt. Die Gleichstromverbindungsleitung 24 kann daher auch Gleichsstromturmleitung bezeichnet werden.
Im Turmfuß 28 ist die Gleichstromverbindungsleitung 24 mit einem Hochsetzsteller 30 gekoppelt. Der Hochsetzsteller 30 transformiert den ersten Gleichstrom mit der ersten Wechselspannung in einen zweiten Gleichstrom mit einer zweiten Gleichspannung. Dieser zweite Gleichstrom mit der zweiten Gleichspannung wird am Ausgang 32 des Hochsetzstellers 30 ausgegeben und über die eine Gleichspannungsleitung 4 zur Sammelschiene 6 geleitet.
Die erste Gleichspannung des ersten Gleichstroms, die an der Gleichstromverbindungsleitung 24 bzw. Gleichstromturmleitung 24 und damit am Ausgang des Gleichrichters 20 auftritt, beträgt etwa 5 kV. Die Gleichspannung, die an der Gleichspannungsleitung 4 bzw. Gleichspannungsverbindung 4 zur Sammelschiene 6 anliegt, hat vorzugsweise einen Wert von 5 bis 10 kV. Entsprechend liegt auch dieser Wert an der Sammelschiene 6 und damit am Eingang des gemeinsamen Wechselrichters 8 an. Entsprechend ist in dem gezeigten Beispiel der gemeinsame Wechselrichter 8 für die Transformation einer Gleichspannung von 5 bis 10 kV ausgelegt. Der gemeinsame Wechselrichter 8, der somit im Wesentlichen eine Einspeisevorrichtung ist, ist somit als Mittelspannungswechselrichter ausgelegt.
Durch die gezeigte Topologie kann ein Wechselrichter in jeder der Windenergieanlagen 2 eingespart werden. Der verwendete gemeinsame Wechselrichter 8 kann insbesondere bei Verwendung eines Mittelspannungswechselrichters, wie auch in der gezeigten 2 vorgeschlagen wird, mit höherer Effizienz betrieben werden, als dies für viele einzelne Wechselrichter mit geringerer Spannung möglich wäre. Die 2 zeigt insgesamt zwei Windenergieanlagen 2, wodurch nur angedeutet werden soll, dass mehrere Windenergieanlagen 2 in dem Windpark 1 vorhanden sind. Vorzugsweise weist ein solcher Windpark aber mehr als zwei Windenergieanlagen 2 auf, insbesondere weist er 50 Windenergieanlagen oder mehr auf, die alle über eine Gleichspannungsleitung 4 mit der Sammelschiene 6 verbunden sind. Die Gesamtheit der Gleichspannungsleitung 4 kann somit auch als Gleichspannungsparknetz 4 oder einfach Gleichspannungsnetz 4 im Park bezeichnet werden. Das Gleichspannungsparknetz 4 braucht somit keine direkte Verbindung zwischen einzelnen Windenergieanlagen herzustellen, wobei aber eine indirekten Verbindung vorliegen kann, wie z. B. über die Sammelschiene 6 wie in 2 gezeigt ist.
Je nach Auslegung des Windparks 1 und/oder des elektrischen Versorgungsnetzes 14 kann auf den Mittelspannungstransformator 12 verzichtet werden. Die gesamte von den Windenergieanlagen 2 erzeugte elektrische Leistung wird in dem Gleichspannungsnetz 4 mit möglichst hoher Spannung bereitgestellt und dann möglichst effizient mit dem gemeinsamen Wechselrichter 8 in das elektrische Versorgungsnetz 14 eingespeist.
Hierdurch werden Erhöhungen des Wirkungsgrades des Parks 1 insgesamt ermöglicht, insbesondere durch Reduzierung von Verlusten. Darüber hinaus wird ermöglicht, etwaige zukünftige Netzanforderungen zu adressieren. Solche Netzanforderungen können bspw. sein, dass ein Park sehr deterministisch auf bestimmte Zustände im elektrischen Versorgungsnetz reagieren muss, oder dass er besonders deterministisch und klar vorgegeben auf Anforderungen des Netzbetreibers des elektrischen Versorgungsnetzes reagieren muss. Solche Anforderungen können auch sehr plötzlich durch entsprechende Signale vorgegeben werden. Durch die Verwendung dieses gemeinsamen Wechselrichters 8 kann der Windpark 1 im Sinne eines Windparkkraftwerks auftreten, das von dem elektrischen Versorgungsnetz nur als ein großer Stromerzeuger wahrgenommen wird. Etwaige Unterschiede der Windenergieanlagen 2 im Park 1 wirken sich nicht oder nicht essentiell auf das elektrische Versorgungsnetz 14 aus bzw. können von dem elektrischen Versorgungsnetz 14 nicht wahrgenommen werden. Hierzu gehören insbesondere unterschiedliche Zeitverhalten beim Ansprechen auf geänderte Zustände im elektrischen Versorgungsnetz und/oder geänderte Anforderungen durch das elektrische Versorgungsnetz 14.
Es wird somit insbesondere vorgeschlagen, die gesamte Parkverkabelung des Windparks mit Gleichspannungstechnologie und einem Spannungsbereich im Mittelspannungsbereich, insbesondere von etwa 5 bis 10 kV, vorzusehen. Die Windenergieanlagen werden ohne Wechselrichter ausgestattet. Die Energieübertragung zu einer Netzübergabestation, die in der 2 als Wechselrichter 8 mit Sammelschiene 6 dargestellt ist, erfolgt mittels Gleichspannung. An der Netzübergabestation wird somit ein Mittelspannungswechselrichter für die Einspeisung ins Wechselspannungsnetz, nämlich das elektrische Versorgungsnetz 14 genutzt. Dieser Mittelspannungswechselrichter erfüllt alle Netzanforderungen, also Anforderungen durch das elektrische Versorgungsnetz, und auch etwaige Blindleistungsanforderungen, also Anforderungen hinsichtlich eines einzuspeisenden Blindleistungsanteils.
Somit wird eine Lösung vorgeschlagen, die auch dem Ziele dient, Windkraftwerke möglichst kostengünstig und mit möglichst hohem Wirkungsgrad aufbauen zu können.

Claims

Windpark (1) zum Erzeugen elektrischer Energie aus Wind umfassend, – wenigstens zwei Windenergieanlagen (2) zum Erzeugen der elektrischen Energie und – eine gemeinsame Einspeisevorrichtung (8) zum Einspeisen der erzeugten elektrischen Energie, oder eines Teils davon, in ein elektrisches Versorgungsnetz (14), wobei die Windenergieanlagen (2) mit der Einspeisevorrichtung (8) über ein elektrisches Gleichspannungsnetz (4) verbunden sind, um mit der jeweiligen Windenergieanlage (2) erzeugte elektrische Energie mittels elektrischen Gleichstroms an die gemeinsame Einspeisevorrichtung (8) zu leiten.
Windpark (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichspannungsnetz (4) eine elektrische Gleichspannung im Bereich von 1 bis 50 kV, insbesondere 5 bis 10 kV, aufweist.
Windpark (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Windenergieanlagen (2) jeweils folgendes aufweisen, – einen Generator (18) zum Erzeugen eines elektrische Wechselstroms, – einen Gleichrichter (20) zum Gleichrichten des erzeugten elektrischen Wechselstroms in einen ersten Gleichstrom mit einer ersten Gleichspannung und – einen Hochsetzsteller (30) zum Hochsetzen des ersten Gleichstroms mit erster Gleichspannung in einen zweiten Gleichstrom mit einer zweiten Gleichspannung, die höher ist als die erste Gleichspannung.
Windpark (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Windenergieanlagen (2), vorzugsweise alle Windenergieanlagen (2) des Windparks (1), jeweils zum Erzeugen eines bzw. des elektrischen Wechselstromes einen Synchrongenerator (18) aufweisen.
Windpark (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisevorrichtung (8) einen mit dem Gleichspannungsnetz (4) verbundenen Wechselrichter (8) aufweist zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstroms zum Einspeisen in das elektrische Versorgungsnetz (14).
Windpark (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einspeisevorrichtung (8) und dem elektrischen Versorgungsnetz (14) ein Transformator (12) zum Erhöhen der von der Einspeisevorrichtung (8) erzeugten Wechselspannung vorgesehen ist.
Verfahren zum Einspeisen elektrischer in einem Windpark (1) mit mehreren Windenergieanlagen (2) erzeugter Energie in ein elektrisches Versorgungsnetz (14), umfassend die Schritte (a) Erzeugen eines elektrischen Wechselstroms mittels eines Generators (18) einer Windenergieanlage (2), (b) Gleichrichten des elektrischen Wechselstroms in einen ersten Gleichstrom mit einer ersten Gleichspannung, (c) Hochsetzen des ersten Gleichstroms mit erster Gleichspannung in einen zweiten Gleichstrom mit einer zweiten Gleichspannung, (d) Einleiten des zweiten Gleichstroms in ein Gleichspannungsparknetz (4) zum Bereitstellen an einem Parkwechselrichter (8) zum Einspeisen in das elektrische Versorgungsnetz (14) und (e) Einspeisen elektrischer, in dem Gleichspannungsparknetz (4) breitgestellter Energie in das elektrische Versorgungsnetz (14) durch den Parkwechselrichter (8).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a bis d von mehreren Windenergieanlagen (2) des Windparks (1) ausgeführt werden.