DE102013106151B4

DE102013106151B4 - Kaskadierung und Energiespeicher

Info

Publication number: DE102013106151B4
Application number: DE102013106151.6A
Authority: DE
Inventors: Yehia Tarek Fawzy; Daniel Premm; Vitali Sakschewski; Stijn Stevens; Christian Tschendel; Andreas Paetzold
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: CN204243779U; DE102013106151A1

Abstract

Energieerzeugungsanlage (1) mit einer Mehrzahl von eingangsseitig an jeweils eine Stromquelle (30) und ausgangsseitig an einen gemeinsamen Netzübergabepunkt (12) angeschlossenen Wechselrichtern (2 bis 11),- wobei jeder Wechselrichter (2 bis 11) von einer Steuereinrichtung (32) gesteuert wird, wobei die Steuereinrichtungen (32) die Wechselrichter (2 bis 11) gemäß Steuerkurven und an den Wechselrichtern (2 bis 11) gemessenen elektrischen Größen ansteuern,- wobei die Steuereinrichtungen (32) einer ersten Gruppe (27) der Wechselrichter (2 bis 4) einer ersten Gruppensteuereinrichtung (18) unterstellt sind,- wobei die erste Gruppensteuereinrichtung (18) auf die Steuereinrichtungen (32) der Wechselrichter (2 bis 4) der ersten Gruppe (27) einwirkt, um Vorgaben für eine kollektive Gruppenstromausgabe aller Wechselrichter (2 bis 4) der ersten Gruppe (27) zu erfüllen,- wobei mindestens die Steuereinrichtungen (32) einer zweiten Gruppe (28) der Wechselrichter (5 bis 7) einer zweiten Gruppensteuereinrichtung (19) unterstellt sind,- wobei die zweite Gruppensteuereinrichtung (19) auf die Steuereinrichtungen (32) der Wechselrichter (5 bis 7) der zweiten Gruppe (28) einwirkt, um Vorgaben für eine kollektive Gruppenstromausgabe aller Wechselrichter (5 bis 7) der zweiten Gruppe (28) zu erfüllen,- wobei die erste Gruppensteuereinrichtung (18) und mindestens die zweite Gruppensteuereinrichtung (19) einer Hauptsteuereinrichtung (15) unterstellt sind,- wobei Messeinrichtungen (14) elektrische Größen einer kollektiven Gesamtstromausgabe aller Wechselrichter (2 bis 11) an dem Netzübergabepunkt (12) messen,- wobei die Hauptsteuereinrichtung (15) auf Grundlage der an dem Netzübergabepunkt (12) gemessenen elektrischen Größen der kollektiven Gesamtstromausgabe auf die ihr unterstellten Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) einwirkt, um Vorgaben für die Gesamtstromausgabe zu erfüllen, und- wobei die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) die Steuerkurven der ihnen unterstellten Steuereinrichtungen (32) festlegen, um festzulegen, wie die ihnen unterstellten Steuereinrichtungen (32) die Wechselrichter (2 bis 10) ansteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) beim Festlegen der Steuerkurve der jeweiligen unterstellten Steuereinrichtung (32) eine Q(U)-Kennlinie, bei der Q einen relativen Blindleistungsanteil einer eingespeisten Leistung und U die Netzspannung wiedergibt, zumindest mit einer Korrekturspannung UKkalibriert, die von einer eingespeisten Wirkleistung Pw des jeweiligen Wechselrichters (2 bis 10) abhängig ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieerzeugungsanlage mit einer Mehrzahl von eingangsseitig an jeweils eine Stromquelle und ausgangsseitig an einen gemeinsamen Netzübergabepunkt angeschlossenen Wechselrichtern.
Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine solche Energieerzeugungsanlage, bei der die einzelnen Wechselrichter von Steuereinrichtungen gesteuert werden, wobei die Steuereinrichtungen zumindest einer Gruppe der Wechselrichter einer Gruppensteuereinrichtung unterstellt sind, wobei Messeinrichtungen elektrische Größen einer kollektiven Gesamtstromausgabe aller Wechselrichter an dem Netzübergabepunkt messen und wobei die Gruppensteuereinrichtung auf die Steuereinrichtungen der Wechselrichter der Gruppe einwirkt, um Vorgaben zumindest für die Gesamtausgabe aller Wechselrichter zu erfüllen.
Die an die einzelnen Wechselrichter angeschlossenen Stromquellen können ganz unterschiedlicher Art sein. Es kann sich insbesondere um reine Generatoren handeln, wie beispielsweise Photovoltaikgeneratoren oder elektrische Maschinen, die von Windrädern oder Brennkraftmaschinen angetrieben werden, oder Brennstoffzellen. Weiterhin können die Stromquellen Speicher für elektrische Energie umfassen, insbesondere Batterien und elektrische Maschinen, die durch Schwungmassen, insbesondere Schwungräder, angetrieben werden, sowie Kombinationen von Wasserstoffspeichern und umkehrbaren Brennstoffzellen oder mit zusätzlichen Hydrolyseuren.
Eine an einen Wechselrichter angeschlossenen Stromquelle kann auch mehrere parallel oder in Reihe geschaltete Teilgeneratoren oder Teilspeicher für elektrische Energie aufweisen, wie dies zum Beispiel bei einem Photovoltaikgenerator mit mehreren zu Teilstrings in Reihe geschalteten Modulen und mehreren parallel geschalteten Teilstrings nicht unüblich ist.
STAND DER TECHNIK
Betreiber von dezentralen Energieerzeugungsanlagen, die elektrische Energie an einem Netzübergabepunkt in ein öffentliches Stromnetz einspeisen, haben bei dieser Einspeisung in der Regel Vorgaben des Netzbetreibers einzuhalten, und zwar an dem Netzübergabepunkt. So reicht es insbesondere nicht aus, diese Vorgaben, beispielsweise hinsichtlich der zur Stabilisierung der Netzspannung einzuspeisenden Blindleistung, am Ausgang eines oder mehrerer Wechselrichter der jeweiligen Energieerzeugungsanlage zu erfüllen, weil dies keinesfalls damit gleichbedeutend ist, dass die Vorgaben auch an dem Netzübergabepunkt erfüllt werden. Ursachen hierfür sind zum Beispiel wechselseitige Beeinflussung der einzelnen Wechselrichter und insbesondere die Effekte von Anschlussanlagen, die die einzelnen Wechselrichter mit dem Netzübergabepunkt und damit auch untereinander verbinden. Die Anschlussanlagen können für unterschiedliche Wechselrichter einer Energieerzeugungsanlage höchst unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, zum Beispiel dann, wenn die Anschlussanlagen räumlich weit verteilte Wechselrichter, wie sie bei Photovoltaikanlagen üblich sind, miteinander und mit dem Netzübergabepunkt verbinden.
Die wechselseitige Beeinflussung von Wechselrichtern kann insbesondere dann größere Bedeutung gewinnen, wenn die Wechselrichter und/oder die daran angeschlossenen Stromquellen stärker variieren. Dabei sind eine Stromquelle in Form eines reinen Generators einerseits und andererseits eine Stromquelle in Form eines Speichers für elektrische Energie, bei der der angeschlossene Wechselrichter nicht nur Strom ausgeben, sondern auch aufnehmen kann, nur ein Beispiel für eine solche Variation.
Eine weitere Herausforderung wird dadurch gesetzt, dass viele Stromquellen, die auf der Basis regenerativer Energien arbeiten, wie beispielsweise PV-Generatoren und von Windrädern angetriebene elektrische Maschinen, elektrische Energie nicht auf Anforderung, sondern nur nach Angebot der regenerativen Energie bereitstellen können. Energieerzeugungsanlagen, die nur aus Wechselrichtern mit solchen Stromquellen bestehen, können daher Vorgaben für die Einspeiseleistung am Netzübergabepunkt nur in bestimmten Grenzen erfüllen. Abhilfe verspricht hier zwar die bekannte Idee der Kombination von Stromquellen auf der Basis regenerativer Energien einerseits und Speichern für elektrische Energie, insbesondere Batterien, andererseits. Mit dieser Idee allein ist aber die Einhaltung von Vorgaben für die Stromausgabe am Netzübergabepunkt noch keinesfalls erreicht.
Aus den „Erläuterungen zu den Vorgaben der EnBW Regional AG zur Blindleistungs-Spannungskennlinie Q(U) für Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz (Stand 08/2011)“ (http://www.enbw.com/content/de/partner/_media/pdf/tab_mittelspannung/110808_QU_Standar d.pdf) ist es bekannt, dass dann, wenn eine Q(U)-Kennlinie gefordert ist, welche am Netzübergabepunkt zu realisieren ist, die Anschlussanlagen zwischen den Wechselrichtern und dem Netzübergabepunkt berücksichtigt werden müssen. Hierzu werden zwei Konzepte beschrieben. Das erste basiert auf Messungen am Netzübergabepunkt und dem Einbinden aller Wechselrichter in eine Regelschleife. Das andere basiert auf einer Hochrechnung von den Wechselrichtern auf den Netzübergabepunkt. Dazu wird ein Ersatzschaltbild der jeweiligen Anschlussanlage in den einzelnen Wechselrichtern abgelegt und zur derartigen Modifikation von Steuerkurven der Wechselrichter verwendet, dass der Effekt der jeweiligen Anschlussanlage bis zum Netzübergabepunkt kompensiert wird.
Aus der DE 10 2007 022 879 A1 ist es bekannt, die Wechselrichter mehrerer Stromerzeuger über Datenverbindungen an ein Datennetzwerk anzuschließen, um einerseits eine Vielzahl kleiner Stromerzeuger in ein Leitsystem in wirtschaftlicher Weise einzubinden, um eine zuverlässige Energieversorgung sicherzustellen, und um andererseits eine Optimierung einer in ein Stromnetz einzuspeisenden Leistung von Kraftwerken zu ermöglichen. Das Datennetzwerk mit den Wechselrichtern bildet eine Kommunikationseinheit, und die einzelnen Wechselrichter werden durch eine Steuereinheit über die Datenverbindungen so gesteuert, dass eine bezüglich ihrer Einspeiseparameter einheitliche Kraftwerkseinheit vorhanden ist, die in einem Stromverbund als externe Einheit mit zusammengefasster Kontroll- und Steuerstruktur angeschlossen ist. Zur Umsetzung dieses Konzepts kann ein Wechselrichter eines Stromerzeugers als Master ausgeführt sein, während die übrigen als Slaves ausgeführt sind. Einzelheiten zur Steuerung der Wechselrichter über die Datenverbindungen sind jedoch offen gelassen. Auch die Anschlussanlagen der einzelnen Wechselrichter finden keine ausdrückliche Berücksichtigung.
Aus der DE 10 2009 030 725 A1 ist ein Windpark mit einer Vielzahl von Windenergieanlagen bekannt, deren erzeugte elektrische Energie an einem Übergabepunkt an ein elektrisches Stromnetz übergeben wird. Das öffentliche Stromnetz gibt Sollwerte für den Übergabepunkt vor, und ein Messfühler misst elektrische Istwerte am Übergabepunkt. Ein Masterregler ermittelt anhand einer Differenz zwischen Ober-Sollwerten und Ober-Istwerten auf einer ersten Regelebene eine Vorgabe für eine zweite Regelebene. Eine Mehrzahl von Submasterreglern auf der zweiten Regelebene nimmt die Vorgaben als Unter-Sollwerte und macht anhand einer Differenz zwischen dem Unter-Sollwert und einem Unter-Istwert Vorgaben für die Windenergieanlagen. Beispielsweise erhält ein Submasterregler, der für einen Strang mit drei Windenergieanlagen zuständig ist, die Vorgabe, 3/5 einer angeforderten Blindleistung zu liefern. Der Submasterregler verteilt diese Vorgabe wiederum unter den drei Windenergieanlagen. Die Vorgaben der Submasterregler werden von Anlagenreglern der Windenergieanlagen umgesetzt. Jeder der Anlagenregler empfängt Vorgaben von der übergeordneten Regelebene und stellt die Windenergieanlage gemäß den Vorgaben ein. Über alle Regelebenen hinweg besteht ein geschlossener Regelkreis zwischen dem Übergabepunkt und den Windenergieanlagen, dessen fehlerfreier Betrieb davon abhängt, dass den Regelmodulen die richtigen Istwerte zugeführt werden. Die Istwerte können direkt gemessen oder zumindest teilweise aus Messwerten an anderen Stellen berechnet werden, z.B. der für einen der Submasterregler relevante Istwert aus den Istwerten der ihm zugeordneten Windenergieanlagen. Für die Stabilität einer solchen kaskadenartig geschachtelten Regelung wird als vorteilhaft angesehen, wenn die unteren Regelebenen jeweils eine kleinere Zeitkonstante haben als die oberen Regelebenen. Der Submasterregler berücksichtigt bei seinen Vorgaben an die Windenergieanlagen für die Bereitstellung einer Menge an Blindleistung, dass die Windenergieanlagen in unterschiedlichem Abstand zu dem Übergabepunkt angeordnet sind, und passt die Vorgaben an die Windenergieanlagen entsprechend an. In dem bekannten Windpark sind Regelmodule vorgesehen, die wahlweise als Masterregler oder als Submasterregler einsetzbar sind.
Aus der DE 10 2007 044 601 A1 sind ein Windpark sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Windparks mit mehreren Windenergieanlagen bekannt. Ein Parkmaster ist zur Wirk- und Blindleistungskontrolle ausgebildet und übermittelt ein Steuersignal für Blindleistung über ein Kommunikationsnetzwerk an die Windenergieanlagen. Die Windenergieanlagen weisen einen Blindleistungsregler auf, an dessen Eingang ein Blindleistungssollwert angelegt ist. Außer dem Blindleistungsregler ist ein Zusatzregler an den Windenergieanlagen angeordnet, an dessen Eingang ein Signal für eine Sollspannung angelegt ist und der Steuersignale für den Umrichter zur Veränderung der abgegebenen Blindleistung derart ausgibt, dass die abgegebene Spannung der Windenergieanlage auf die Sollspannung geregelt wird. Ein Regelkern des Zusatzreglers weist ein schaltbares Kennlinienglied auf, das eine Schar von verschiedenen Kennlinien implementiert hat. Die Auswahl zwischen den Kennlinien kann durch den Parkmaster bewirkt werden. Die Steigung der Kennlinien kann in einem Hauptbereich so gewählt sein, dass sie einer Kennliniensteigung der in dem Parkmaster implementierten Blindleistungsstatik entspricht. Damit wird erreicht, dass im Fall von Spannungsänderungen die einzelnen Windenergieanlagen mittels des Zusatzreglers autark schnell durch Blindleistungseinspeisung auf die Spannungsänderungen reagieren können, während gleichzeitig im Rahmen der Reaktionszeit des Parkmasters mittels dessen Spannungsstatik korrigierte Sollwerte für die einzelnen Windenergieanlagen berechnet werden, so dass die lokalen Zusatzregler der Windenergieanlagen wieder auf ihren Ausgangswert zurückgeführt werden.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieerzeugungsanlage mit einer Mehrzahl von eingangsseitig an jeweils eine Stromquelle und ausgangsseitig an einen gemeinsamen Netzübergabepunkt angeschlossenen Wechselrichtern aufzuzeigen, deren Aufbau es grundsätzlich erleichtert, eine Vielzahl von unterschiedlichen Wechselrichtern mit unterschiedlichen Stromquellen und unterschiedlichen Anschlussanlagen bezüglich ihrer Gesamtstromausgabe so zu steuern, dass Vorgaben an einem gemeinsamen Netzübergabepunkt eingehalten werden.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 20 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Energieerzeugungsanlage. Der nebengeordnete Patentanspruch 21 ist auf ein Steuergerät zur Verwendung in der Energieerzeugungsanlage gerichtet.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage weist eine Mehrzahl von eingangsseitig an jeweils eine Stromquelle und ausgangsseitig an einen gemeinsamen Netzübergabepunkt angeschlossenen Wechselrichtern auf. Messeinrichtungen messen elektrische Größen einer kollektiven Gesamtstromausgabe aller Wechselrichter an dem Netzübergabepunkt. Jeder Wechselrichter wird von einer Steuereinrichtung gesteuert. Die Steuereinrichtungen sind gruppenweise Gruppensteuereinrichtungen unterstellt, die festlegen, wie die ihnen unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern, um Vorgaben für eine kollektive Gruppenstromausgabe aller Wechselrichter der jeweiligen Gruppe zu erfüllen. Dies impliziert, dass die verschiedenen Gruppen der Wechselrichter, die verschiedenen Gruppensteuereinrichtungen unterstellt sind, keine Überschneidungen aufweisen, das heißt, dass beispielsweise kein Wechselrichter sowohl einer ersten als auch einer zweiten Gruppe zugeordnet ist. Die Gruppensteuereinrichtungen sind ihrerseits einer Hauptsteuereinrichtung unterstellt, die auf Grundlage der an dem Netzübergabepunkt gemessenen elektrischen Größen der kollektiven Gesamtstromausgabe auf die ihr unterstellten Gruppensteuereinrichtungen einwirkt, um Vorgaben für die Gesamtstromausgabe zu erfüllen.
Die Steuerung der Mehrzahl von Wechselrichtern weist bei der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage einen kaskadierten Aufbau auf, aber ohne geschachtelte Regelung. Der Hauptsteuereinrichtung sind verglichen mit der Mehrzahl der Wechselrichter wenige Einheiten, insbesondere Gruppensteuereinrichtungen, direkt unterstellt. Hierdurch kann die Komplexität der Hauptsteuereinrichtung auch bei einer sehr großen Gesamtzahl der Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage begrenzt werden. Jeder der der Hauptsteuereinrichtung unterstellten Gruppensteuereinrichtungen sind dann mehrere Steuereinrichtungen einzelner Wechselrichter unterstellt. Auch hier ist die Anzahl der unterstellten Einheiten verglichen mit der Gesamtzahl der Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage jeweils klein, was die Komplexität der Gruppensteuereinrichtung begrenzt. Für sehr große Energieerzeugungsanlagen kann dieses kaskadierte Konzept um eine weitere Kaskadenstufe erweitert werden, indem beispielsweise mehrere Hauptsteuereinrichtungen einer übergeordneten Steuereinrichtung unterstellt werden oder indem ein Wechselrichter in mehrere parallel geschaltete Teilwechselrichter mit eigenen Teilstromquellen und Teilsteuereinrichtungen unterteilt wird. Zumindest weist die Kaskade der Steuerung der Energieerzeugungsanlage für die Mehrzahl der Wechselrichter, die an einen einzigen Netzübergabepunkt angeschlossen sind, zwei Stufen auf.
An dem Netzübergabepunkt werden von der Energieerzeugungsanlage Vorgaben für die kollektive Gesamtstromausgabe aller Wechselrichter erfüllt. Dies wird durch Messen der elektrischen Größen der kollektiven Gesamtstromausgabe überwacht und kann bei Bedarf auch protokolliert werden. Diese Überwachung der Gesamtstromausgabe durch ihre gemessenen elektrischen Größen bedeutet bei der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage aber nicht zwingend, dass die Steuerung der Mehrzahl von Wechselrichtern eine Regelschleife umfasst, weil die gesamte Steuerung als Feed Forward-Steuerung ohne Rückkopplung und ohne Soll/Ist-Vergleich, d. h. nicht als Regler sondern als Steller aufgebaut sein kann. Zumindest die Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage sind nicht als Regler ausgebildet, sondern allenfalls als Steller, der gemäß Vorgaben der zugehörigen Gruppensteuerung arbeitet. Dabei steuern die Steuereinrichtungen die Wechselrichter gemäß Steuerkurven und an den Wechselrichtern gemessenen elektrischen Größen ansteuern. Die Gruppensteuereinrichtungen legen die Steuerkurven der ihnen unterstellten Steuereinrichtungen fest, um festzulegen, wie die ihnen unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern. Die Gruppensteuerungen selbst und die Hauptsteuereinrichtung können ebenfalls als reine Steller ausgeführt sein. Grundsätzlich kann jedoch zumindest die Hauptsteuereinrichtung, die die gemessenen elektrischen Größen der kollektiven Gesamtstromausgabe sowieso berücksichtigt, auch einen Soll/Ist-Vergleich zwischen den Vorgaben für die Gesamtstromausgabe und entsprechenden elektrischen Größen der kollektiven Gesamtstromausgabe durchführen.
Es versteht sich, dass die hier offenbarte Energieerzeugungsanlage nicht nur zwei, sondern auch noch weitere Gruppen der Wechselrichter, die jeweils einer weiteren Gruppensteuereinrichtung unterstellt sind, umfassen kann, wobei auch diese weiteren Gruppensteuereinrichtungen der Hauptsteuereinrichtung unterstellt sind, so dass die Hauptsteuereinrichtung auf die Gruppensteuereinrichtungen einwirkt, um die Vorgaben für die Gesamtstromausgabe zu erfüllen.
Die Vorgaben für die Gesamtstromausgabe am Netzübergabepunkt kann die Hauptsteuereinrichtung direkt von einem Netzbetreiber eines an den Netzübergabepunkt angeschlossenen Wechselstromnetzes beispielsweise über eine drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationsverbindung empfangen. Zu derartigen Telekommunikationsverbindungen zählt auch eine Power Line-Kommunikation über das Wechselstromnetz. Alternativ kann die Hauptsteuereinrichtung die Vorgaben aus den gemessenen elektrischen Größen an dem Netzübergabepunkt ermitteln. Hiermit ist in Abgrenzung zu einer Power Line-Kommunikation über das Wechselstromnetz beispielsweise eine Q(U)-Kennlinienvorgabe oder auch eine P(f)-Kennlinie, die eine Abhängigkeit der auszugebenden Wirkleistung P von der Netzfrequenz f vorgibt, ohne separate Übertragung von Kommunikationssignalen gemeint.
In der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage können auch weitere Messeinrichtungen vorgesehen sein, die elektrische Größen der Gruppenstromausgaben einzelner Gruppen und/oder von Stromausgaben einzelner Wechselrichter messen. Diese Messeinrichtungen können insbesondere an Gruppenübergabepunkten gemessen werden, wenn die Stromausgaben der einzelnen Wechselrichter der einzelnen Gruppen an solchen Gruppenübergabepunkten zusammengeführt werden. Diese weiteren gemessenen elektrischen Größen können dann von der Hauptsteuereinrichtung, aber auch von den Gruppensteuereinrichtungen oder den Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter beim Eingriff in die Gruppensteuereinrichtungen, beim Eingriff in die Steuereinrichtungen bzw. beim Steuern der Wechselrichter berücksichtigt werden. Die weiteren gemessenen elektrischen Größen erlauben es beispielsweise, die Gruppensteuereinrichtungen mit geschlossener Regelschleife bezüglich der von ihnen angestrebten und/oder ihnen vorgegebenen Stromausgaben bzw. Gruppenstromausgaben auszuführen. Darüber hinaus ist im Falle eines Fehlers in Teilen der Energieerzeugungsanlage eine Lokalisierung des Fehlers und ein gezieltes Abschalten bzw. Abkoppeln der betroffenen Bereiche möglich, ohne den Betrieb der Energieerzeugungsanlage insgesamt einstellen zu müssen.
Die Hauptsteuereinrichtung kann auf Basis eines Gesamtmodells der Energieerzeugungsanlage auf die ihr unterstellten Gruppensteuereinrichtungen einwirken. Ein solches Gesamtmodell kann alle Wechselrichter und die daran angeschlossen Stromquellen bezüglich ihrer Stromausgaben am Netzübergabepunkt und/oder an den Gruppenübergabepunkten beschreiben. Diese Beschreibung schließt den Einfluss von Anschlussanlagen ein, über die die einzelnen Wechselrichter an den Netzübergabepunkt angeschlossen sind. Derartige Anschlussanlagen können einen ganz erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften der einzelnen Wechselrichter bezüglich des Netzübergabepunkts haben, insbesondere wenn sie lange Leitungen oder beispielsweise auch einen oder mehrere Transformatoren umfassen. Dabei kann ein am Netzübergabepunkt vorhandener Transformator je nach Definition zur Energieerzeugungsanlage oder zum Wechselstromnetz gezählt werden, während etwaige Transformatoren an den Gruppenübergabepunkten zu den Gruppen selbst oder zu den Anschlussanlagen der Gruppen an dem Netzanschlusspunkt gezählt werden.
Das Gesamtmodell der Energieerzeugungsanlage beschreibt weiterhin die Eigenschaften aller Steuereinrichtungen und aller Gruppensteuereinrichtungen. Diese Eigenschaften schließen die Eigenschaften der Verknüpfungen der Gruppensteuereinrichtungen mit den Steuereinrichtungen der Wechselrichter ein. Mit dem Gesamtmodell verfügt die Hauptsteuereinrichtung daher über Informationen über alle relevanten Eigenschaften der gesamten Energieerzeugungsanlage. Auf diese Weise ist es der Hauptsteuereinrichtung möglich, sehr detailliert in die Gruppensteuereinrichtungen einzugreifen, um diese beispielsweise bezüglich ihres Eingriffs in einzelne Wechselrichter anzusteuern. Die Gruppensteuereinrichtungen können dann vergleichsweise einfach gehalten werden.
Um die Hauptsteuereinrichtung zu entlasten, können die einzelnen Wechselrichter und die daran angeschlossen Stromquellen sowie die zugeordneten Steuereinrichtungen bezüglich ihrer Stromausgaben am Netzübergabepunkt und/oder an den Gruppenübergabepunkten in dem Gesamtmodell auch zu Einzelfunktionsmodellen zusammengefasst sein.
Die Hauptsteuereinrichtung der Energieerzeugungsanlage kann noch weniger komplex gehalten werden, wenn sie nur auf Basis von Gruppenfunktionsmodellen der einzelnen Gruppen auf die unterstellten Gruppensteuerungen einwirkt, die die kollektive Eigenschaften der jeweiligen Gruppe einschließlich ihrer Gruppensteuereinrichtung bezüglich ihrer Gruppenstromausgabe am Netzübergabepunkt beschreiben. Diese Gruppenkollektivfunktionsmodelle umfassen keine Eigenschaften der einzelnen Wechselrichter der einzelnen Gruppen, sondern betrachten die jeweilige Gruppe als funktionelle Einheit. Die einzelnen Gruppenkollektivfunktionsmodelle können in der Hauptsteuereinrichtung zu einem Gesamtfunktionsmodell zusammengefasst werden, das die Funktion der gesamten Energieerzeugungsanlage, d. h. aller Gruppen beschreibt.
Jede Gruppensteuereinrichtung kann ihrerseits auf Basis eines Gruppenmodells festlegen, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern,, wobei das Gruppenmodell die Wechselrichter und die daran angeschlossen Stromquellen bezüglich ihrer Stromausgaben am Netzübergabepunkt und/oder an den jeweiligen Gruppenübergabepunkten und alle Steuereinrichtungen der Gruppe beschreibt. Auch hier gehören die Effekte von Anschlussanlagen der einzelnen Wechselrichter an den Netzübergabepunkt und ggf. an die jeweiligen Gruppenübergabepunkte zu der Beschreibung. Damit verfügt die jeweilige Gruppensteuereinrichtung über sehr detaillierte Informationen über alle Komponenten der Gruppe und kann sehr detailliert in die Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter eingreifen.
In einer solchen Konfiguration können zudem wesentliche Teile herkömmlicher Steuereinrichtungen eines Wechselrichters wie z.B. eine Bestimmung der Netzfrequenz mittels einer PLL, eine Netzüberwachung inklusive Detektion eines Netzfehlers sowie eine Ermittlung von für jedweden Netz- und Betriebszustand geeignete Taktsignale für die Halbleiterschalter des Wechselrichters in der übergeordneten Gruppensteuereinrichtung zentralisiert werden. Dies ermöglicht es, die Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter sehr einfach zu halten. Im Extremfall bestehen diese nur aus Treibern, die Ansteuerbefehle der Gruppensteuereinrichtung direkt umsetzen, insbesondere in Form von Schalthandlungen der von den Treibern angesteuerten Halbleiterschalter innerhalb der einzelnen Wechselrichter. Darüber hinaus können die Messeinrichtungen innerhalb des Wechselrichters erheblich vereinfacht oder zumindest die Anforderungen an ihre Genauigkeit deutlich reduziert werden, so dass die einzelnen Wechselrichter und damit die Gesamtanlage kostengünstiger herstellbar sind/ist.
Umgekehrt können die Gruppensteuereinrichtungen einfacher gehalten werden, wenn sie auf der Basis von Einzelfunktionsmodellen festlegen, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern, wobei die Einzelfunktionsmodelle Eigenschaften des jeweiligen Wechselrichters und der daran angeschlossenen Stromquelle einschließlich der zugehörigen Steuereinrichtung bezüglich ihrer Stromausgabe am Netzübergabepunkt und ggf. an den jeweiligen Gruppenübergabepunkten beschreiben. Hier wird der jeweilige Wechselrichter samt seiner Stromquelle nicht nur einschließlich seiner Anschlussanlage an den Netzübergabepunkt, sondern auch einschließlich der zugehörigen Steuereinrichtung als funktionale Einheit betrachtet, von der die Gruppensteuereinrichtung nur weiß, wie sie mit ihrer Stromausgabe am Netzübergabepunkt auf Eingriffe in ihre Steuereinrichtung reagiert.
Jedes der hier genannten Modelle kann nach einer Art Feed Forward Steuerung Verwendung finden. Das heißt, soweit das Modell korrekt ist und korrekt angewandt wird, führen die Eingriffe der Hauptsteuereinrichtung oder der Gruppensteuereinrichtungen in die ihnen jeweils unterstellten Gruppensteuereinrichtungen bzw. Steuereinrichtungen dazu, dass die Vorgaben an dem Netzübergabepunkt exakt eingehalten werden. Dies setzt jedoch praktisch voraus, dass sehr genaue Modelle vorliegen und dass die hierin enthaltenen Beschreibungen dauerhafte Gültigkeit haben. Sobald sich irgendein realer Parameter ändert, so dass das Modell nicht mehr vollständig korrekt ist, ist diese Abweichung festzustellen und zu korrigieren. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, wenn das jeweilige Modell von der es verwendenden Hauptsteuereinrichtung oder Gruppensteuereinrichtung auf Basis der gemessenen elektrischen Größen überprüft und bei Bedarf aktualisiert wird. Es versteht sich, dass die Überprüfung eines einzelnen Modells umso genauer vorgenommen und auch eine Aktualisierung umso exakter durchgeführt werden kann, desto differenzierter die elektrischen Größen gemessen werden. Dazu zählt es, dass die elektrischen Größen nicht nur am Netzübergabepunkt, sondern auch an Gruppenübergabepunkten einzelner Gruppen oder sogar einzelner Wechselrichter gemessen werden, wie dies bereits oben als Möglichkeit angesprochen wurde.
Die schon zuvor erläuterte Kaskadierung der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage kann mit einer Abstufung bei den Taktraten einher gehen, mit denen in die jeweils unterstellten Steuereinrichtungen eingegriffen wird bzw. mit denen die unterstellten Steuereinrichtungen arbeiten. So kann die Hauptsteuereinrichtung mit einer Taktrate auf die unterstellten Gruppensteuereinrichtungen einwirken, die mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 5 und noch mehr bevorzugt mindestens um einen Faktor 10 kleiner ist als eine Taktrate, mit der die Gruppensteuereinrichtungen festlegen, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern. Weiterhin können die Gruppensteuereinrichtungen mit einer Taktrate festlegen, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern, die mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 5 und noch mehr bevorzugt mindestens um einen Faktor 10 kleiner ist als eine Taktrate, mit der die unterstellten Steuereinrichtungen arbeiten. Die Taktrate der Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter ist damit am höchsten und kann einige 10 kHz betragen. Zugleich ist die Komplexität der von den Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter zu erfüllenden Aufgaben am geringsten, aber zugleich können hier die größten eingangsseitigen Schwankungen auftreten, auf die es zu reagieren gilt, und es werden die höchsten Anforderungen an die Qualität, d. h. beispielsweise eine möglichst genaue Sinusform, des ausgegebenen Wechselstromes gestellt. Über die Gruppensteuereinrichtungen zu der Hauptsteuereinrichtung werden die zu bewältigenden Aufgaben immer komplexer. Zugleich schwanken die zu berücksichtigenden Eingangswerte aufgrund von Mittelungen zumindest relativ gesehen immer weniger schnell. Hierauf abgestimmt kann die Taktrate in dieser Richtung abnehmen.
Neben den Taktraten, mit denen in die jeweils unterstellten Steuereinrichtungen eingegriffen wird können auch die Datenraten von Signalen, mit denen die Vorgaben von der jeweils unterstellten Steuereinrichtung empfangen bzw. von der jeweils übergeordneten Steuereinrichtung gemacht werden, in Richtung von den Wechselrichtern zu der Hauptsteuereinrichtung und darüber abnehmen. Hierdurch können insbesondere lange Signalübertragungsleitungen oder Kommunikationsverbindungen zu der Hauptsteuereinrichtung oder von dieser zu den Gruppensteuereinrichtungen einfach gehalten werden, während höhere Datenraten nur über kürzere Signalübertragungsstrecken zwischen den Gruppensteuereinrichtungen und den Wechselrichtern auftreten.
Zusammenfassend kann bei der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage eine langsame Regelschleife mit der Hauptsteuereinrichtung als Regler mit zu den Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter hin zunehmend schnelleren Stellern kombiniert sein. Mit den schnellen Stellern wird eine hohe Geschwindigkeit der gesamten Steuerung erreicht; von der übergeordnete Regelung werden auftretende Fehler der Steller zwar langsamer aber sicher und mit geringem Aufwand erkannt und korrigiert.
Konkret können die Steuereinrichtungen die Wechselrichter gemäß Steuerkurven und an den Wechselrichtern gemessenen elektrischen Größen mit hoher Taktrate steuern, wobei die Gruppensteuereinrichtungen durch Verändern der Steuerkurven festlegen, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern. Dieses Festlegen geschieht dadurch, dass die Steuerkurven von zusätzlichen elektrischen Größen abhängig gemacht werden. Zusätzlich können diese Abhängigkeiten von den zusätzlichen elektrischen Größen variiert werden. Wie bereits angesprochen wurde, ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtungen die Wechselrichter gemäß festen Vorgaben von den Gruppensteuereinrichtungen steuern. Dies kann so weit gehen, das die Steuereinrichtungen der Wechselrichter Treiber sind, die Steuersignale von den Gruppensteuereinrichtungen nur noch in Ansteuersignale für Schalter der Wechselrichter umsetzen. Umgekehrt können die Gruppensteuereinrichtungen den Steuereinrichtungen der einzelnen Wechselrichter nur generelle Vorgaben bezüglich ihrer Stromausgaben machen, wobei es vollständig in den Bereich der einzelnen Steuereinrichtungen fällt, wie diese Vorgaben umgesetzt werden.
Die einzelnen Gruppen der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage können ausschließlich aus gleichartigen Wechselrichtern und daran angeschlossenen Stromquellen zusammengesetzt sein. Derartige homogene Gruppen können besonders einfach angesteuert werden. Wenn jedoch beispielsweise sämtliche Stromquellen der Wechselrichter einer Gruppe PV-Generatoren sind, fällt diese Gruppe bei Bewölkung teilweise und bei Nacht vollständig aus. Daher kann es günstig sein, die einzelnen Gruppen auch auf möglichst konstante günstige kollektive Eigenschaften abzustimmen, indem beispielsweise unterschiedliche Stromquellen, insbesondere dabei nicht nur reine Generatoren, sondern auch Speicher für elektrische Energie miteinander kombiniert werden. Dabei können dann mehrere solcher Gruppen mit optimierten kollektiven Eigenschaften so ausgebildet sein, dass sie gleichartige kollektive Eigenschaften ihrer Wechselrichter und der daran angeschlossenen Stromquellen bezüglich ihrer kollektiven Gruppenstromausgabe am Netzübergabepunkt aufweisen, weil dies die Aufgaben der Hauptsteuereinrichtung vereinfacht.
Die Stromquellen der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage können reine Generatoren und bei diesen insbesondere PV-Generatoren und/oder elektrische Maschinen mit angeschlossenen Windrädern oder Brennkraftmaschinen umfassen. Weiterhin können die Stromquellen Speicher für elektrische Energie und bei diesen insbesondere Batterien und/oder elektrische Maschinen mit angeschlossenen Schwungmassen umfassen.
Bei der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage kann neben den den Gruppensteuereinrichtungen unterstellten Wechselrichtern mindestens ein weiterer, der Hauptsteuereinrichtung direkt unterstellter Wechselrichter mit daran angeschlossener Stromquelle an den Netzübergabepunkt angeschlossen sein. Das heißt, die Zwischenstufe der Gruppensteuereinrichtungen muss nicht für jeden Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage vorgesehen sein. Dies gilt insbesondere für große Einheiten, wie beispielsweise einen weiteren Wechselrichter, dessen Stromquelle eine Großbatterie, eine Großkapazität oder ein Schwungmassenspeicher ist, und der nahe am Netzübergabepunkt als Energiepuffer vorgesehen sein kann. Durch die direkte Anbindung einer oder mehrerer großer Einheiten an die Hauptsteuereinrichtung ist die Energieerzeugungsanlage insbesondere in der Lage, besonders schnell auf kritische Netzereignisse wie z.B. Netzfehler zu reagieren und beispielsweise eine hohe Blindleistung zur Spannungsstützung einzuspeisen, kurzfristig hohe Wirkleistungen als negative Regelleistung aufzunehmen, oder auch asymmetrisch in ein mehrphasiges Netz einzuspeisen, ohne die dazu alternativ notwendigen Vorgaben für die Stromausgaben der Gruppen oder der einzelnen Wechselrichter an die Gruppensteuereinrichtungen bzw. die einzelnen Wechselrichter weiterzuleiten.
Als günstig erweist es sich, wenn die Steuerung jedes Wechselrichters der Energieerzeugungsanlage, an den ein Speicher für elektrische Energie angeschlossen ist, ein Speichermanagementsystem aufweist, das insbesondere den Füllstand des Speichers und damit seine Kapazität zur Speicherung weiterer elektrischer Energie einerseits und zur Abgabe von elektrischer Energie andererseits dokumentiert.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass Modelle für die gesamte oder Teile der Energieerzeugungsanlage, die Speicher für elektrische Energie einschließen, deren Eigenschaften sowohl bezüglich ihrer Stromausgabe als auch ihrer Stromaufnahme am Netzübergabepunkt, einschließlich ihres aktuellen Ladezustands, beschreiben.
In der hier offenbarten Energieerzeugungsanlage können die Hauptsteuereinrichtung und die Gruppensteuereinrichtung Steuergeräte mit identischer Hardware und auch weitgehend identischer Programmierung sein. Ein solches Steuergerät kann so ausgebildet sein, dass es mit nur geringem oder sogar ohne jeden Software-Anpassungsaufwand wahlweise als Gruppensteuereinrichtung oder als Hauptsteuereinrichtung verwendbar ist. Zum Beispiel kann das Steuergerät einen oder mehrere Eingänge für Messwerte von Messeinrichtungen für elektrische Größen und/oder einen Eingang für eine sichere Kommunikationsverbindung mit einem Netzbetreiber und/oder einen insbesondere langsameren Eingang für den Anschluss an eine übergeordnete Steuereinrichtung und einen insbesondere schnelleren Ausgang für den Anschluss an mehrere unterstellte Steuereinrichtungen und/oder einen oder mehrere Ausgänge zum Festlegen von Steuerkurven unterstellter Steuereinrichtungen und/oder einen oder mehrere Ausgänge zum Übermitteln von Ansteuersignalen für einen Wechselrichter an unterstellte Steuereinrichtungen aufweisen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Wenn hingegen nur die genaue Anzahl eines Merkmals angegeben werden soll, findet das Adjektiv „genau“ vor dem jeweiligen Merkmal Verwendung. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage.
2 ist eine vollständigere schematische Darstellung der Funktionsumgebung eines Wechselrichters der Energieerzeugungsanlage gemäß 1.
3 illustriert einen Messaufbau für ein Kalibrierungsverfahren, das an mehreren Energieerzeugungseinheiten, die an einen gemeinsamen Netzübergabepunkt angeschlossen sind, durchgeführt wird.
4 gibt eine Q(U)-Kennlinie einer der Energieerzeugungseinheiten gemäß 3 wieder.
5 gibt eine von der Wirkleistung der jeweiligen Energieerzeugungseinheit abhängige Korrekturspannung für die Anwendung der Kennlinie gemäß 4 wieder; und
6 gibt eine von der Wirkleistung der jeweiligen Energieerzeugungseinheit abhängige zusätzliche Korrekturblindleistung wieder, die ebenfalls bei der Umsetzung der Kennlinie gemäß 4 in einer Steuerkurve zu berücksichtigen ist.

FIGURENBESCHREIBUNG
Die in 1 dargestellte Energieerzeugungsanlage 1 weist mehrere Wechselrichter 2 bis 11 auf, die über einen gemeinsamen Netzübergabepunkt 12 an ein Wechselstromnetz 13 angeschlossen sind. Hier zeichnerisch nicht weiter differenzierte Messeinrichtungen 14 sind vorgesehen, um elektrische Größen einer kollektiven Gesamtstromausgabe aller Wechselrichter 2 bis 11 an dem Netzübergabepunkt 12 zu messen, wobei diese Messung auf Primär- und/oder Sekundärseite eines Transformators stattfinden kann, wenn ein solcher am Netzübergabepunkt 12 vorhanden ist. Insbesondere kann es sich bei den elektrischen Größen um den Strom, der über den Netzübergabepunkt fließt, die Netzspannung, den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung und/oder die Frequenz des Wechselstromnetzes 13 handeln. Alternativ können auch andere elektrische Größen gemessen werden, die entsprechende Informationen enthalten. Die von den Messeinrichtungen 14 gemessenen elektrischen Größen stehen einer Hauptsteuereinrichtung 15 der Energieerzeugungsanlage zur Verfügung. Die Hauptsteuereinrichtung 15 vergleicht diese elektrischen Größen mit Vorgaben für die kollektive Gesamtstromausgabe über den Netzübergabepunkt 12. Diese Vorgaben können insbesondere Vorgaben für die Wirkleistung P, die Blindleistung Q, den Phasenwinkel cos φ und/oder die Asymmetrie des Einspeisestromes umfassen und von der Hauptsteuereinrichtung 15 mittels vorgegebener funktionaler Zusammenhänge aus den elektrischen Größen selbst abgeleitet werden. Alternativ können ihr die Vorgaben über eine Datenkommunikationsverbindung 16 von einer externen Stelle, insbesondere von einem Netzbetreiber 17 übermittelt werden, der das Wechselstromnetz 13 betreibt. Um die Vorgaben für die kollektive Gesamtstromausgabe umzusetzen, greift die Hauptsteuereinrichtung 15 zum einen in Gruppensteuereinrichtungen 18 bis 20, denen jeweils mehrere Wechselrichter 2 bis 4, 5 bis 7 bzw. 8 bis 10 unterstellt sind, und zum anderen direkt in eine hier nicht zeichnerisch separat dargestellte Steuereinrichtung des Wechselrichters 11 ein. Die Gruppensteuereinrichtungen erhalten von der Hauptsteuereinrichtung 15 beispielsweise eine Vorgabe für eine kollektive Gruppenstromausgabe ihrer Wechselrichter an dem Netzübergabepunkt 12 oder einem jeweiligen Gruppenübergabepunkt 21, 22 bzw. 23. Elektrische Größen der Gruppenstromausgabe an dem jeweiligen Gruppenübergabepunkt 21 bis 23 werden mit Messeinrichtungen 24 bis 26, die auf Primär- und/oder Sekundärseite eines optional am jeweiligen Gruppenübergabepunkt 21 bis 23 vorhandenen Transformators angesiedelt sind, gemessen und stehen der jeweiligen Gruppensteuereinrichtung 18 bis 20 zur Verfügung.
Damit die Gruppenstromausgaben den Vorgaben der Hauptsteuereinrichtung 15 entsprechen, greifen die Gruppensteuereinrichtungen 18 bis 20 in hier nicht separat dargestellte Steuereinrichtungen der Wechselrichter 2 bis 10 ein. Bei dieser Vorgehensweise kann die Hauptsteuereinrichtung 15 jede Gruppe 27 bis 29 von Wechselrichtern 2 bis 4, 5 bis 7 bzw. 8 bis 10 mit der zugehörigen Gruppensteuereinrichtung 18, 19 bzw. 20 und allen weiteren jeweils innerhalb eines mittels gestrichelter Linie umrandeten Kastens enthaltenen Komponenten als funktionale Einheit betrachten, von der sie nur die kollektiven Eigenschaften, beispielsweise in Form eines Gruppenkollektivfunktionsmodells, zu kennen braucht. Umgekehrt ist es auch möglich, dass die Hauptsteuereinrichtung 15 zwar direkt nur auf die Gruppensteuereinrichtungen 18 bis 20 einwirkt, um die Gruppenstromausgaben an den Gruppenübergabepunkten 21 bis 23 zu beeinflussen, aber dabei direkte Vorgaben für die einzelnen Wechselrichter 2 bis 10 macht, die von den Gruppensteuereinrichtungen 18 bis 20 nur noch umzusetzen sind. Dabei kann dann ein Gesamtmodell der Energieerzeugungsanlage 1 zur Anwendung kommen, das der Hauptsteuereinrichtung 15 zur Verfügung steht und alle Komponenten der Energieerzeugungsanlage 1 beschreibt, die sich auf die kollektive Gesamtstromausgabe an dem Netzübergabepunkt 12 auswirken. Im Bereich der einzelnen Gruppen 27 bis 29 bestehen entsprechende Variationsmöglichkeiten. Die Gruppensteuereinrichtungen 18 bis 20 können die einzelnen Wechselrichter 2 bis 10 einschließlich angeschlossener Stromquellen, Anschlussanlagen zwischen den Wechselrichtern und dem Gruppenübergabepunkt 21 oder dem Netzübergabepunkt 12 und einschließlich deren Steuereinrichtungen als funktionale Einheiten betrachten oder alle genannten Komponenten separat berücksichtigen.
In 1 sind die Wechselrichter 2 bis 4, 5 bis 7 und 8 bis 10 jeder Gruppe 27 bis 29 gleich dargestellt, und zwar sowohl bezüglich ihrer Anzahl innerhalb der jeweiligen Gruppe 27 bis 29 als auch bezüglich ihrer Ausbildung innerhalb der Gruppe und über alle Gruppen 27 bis 29 hinweg. Es ist jedoch zu betonen, dass die Anzahl der Wechselrichter der einzelnen Gruppen stark variieren kann und dass zwar grundsätzlich in den Gruppen 27 bis 29 gleiche Wechselrichter zusammengefasst sein können, dass aber die Wechselrichter jeder Gruppe auch unterschiedlich sein können. Konkret können in jeder Gruppe sowohl Wechselrichter mit Stromquellen in Form reiner Generatoren als auch Wechselrichter mit Stromquellen in Form von Speichern für elektrische Energie vorgesehen sein. So kann beispielsweise elektrische Energie von PV-Generatoren als Stromquellen einiger Wechselrichter einer Gruppe, die nicht konstant zur Verfügung steht, in Batterien oder anderen Speichern für elektrische Energie anderer Wechselrichter der Gruppe gepuffert werden. Im Idealfall steht damit von jeder Gruppe 27 bis 29 immer elektrische Energie für eine Stromausgabe an dem Netzübergabepunkt 12 in definiertem Umfang zur Verfügung. Um diese Ziel zu erreichen, können neben reinen Generatoren, die eine Quelle regenerativer Energie nutzen, auch reine Generatoren Verwendung finden, die beispielsweise mit einer Brennkraftmaschine auf fossile Energiequellen zurückgreifen. Ebenso können neben Batterien für eine mittel- bis langfristige Speicherung von elektrischer Energie auch Kondensatoren oder an elektrische Maschinen angeschlossene Schwungmassen für eine kurzfristigere Speicherung von elektrischer Energie eingesetzt werden. Für eine langfristigere Zwischenspeicherung von elektrischer Energie sind auch umkehrbare Brennstoffzellensystem verwendbar, die elektrische Energie in Form von Wasserstoff zwischenspeichern.
Der keiner Gruppensteuereinrichtung unterstellte Wechselrichter 11 gemäß 1 steht beispielhaft für eine große Energieerzeugungseinheit, die unmittelbar an den Netzübergabepunkt 12 angeschlossen sein kann, um dort kurzfristig auf kritische Netzereignisse zu reagieren und/oder Schwankungen der kollektiven Gesamtstromausgabe der Gruppen 27 bis 29 auszugleichen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Wechselrichter handeln, der kurzfristig hohe Wirk- und/oder Blindleistung aus einer Großkapazität oder einem Schwungmassenspeicher abrufen kann oder der an eine Großbatterie als Stromquelle angeschlossen ist, oder um einen Wechselrichter, dessen Stromquelle eine elektrische Maschine mit einer angeschlossenen Brennkraftmaschine in Form eines großen Dieselmotors aufweist.
Im Betrieb der Energieerzeugungsanlage 1 gemäß 1 wird jedwedes zur Anwendung kommende Modell regelmäßig anhand der mit den Messeinrichtungen 14 und 24 bis 26 erfassten elektrischen Größen überprüft und ggf. aktualisiert. Solange die verwendeten Modelle auf diese Weise aktuell gehalten werden, ermöglichen sie es der sie verwendenden Hauptsteuereinrichtung 15 oder Gruppensteuereinrichtung 18 bis 20, die Erfüllung der jeweiligen Vorgabe für die kollektive Gesamtstromausgabe an dem Netzübergabepunkt 12 oder die Gruppenstromausgaben nach dem Konzept einer Feed Forward-Steuerung sicherzustellen. Selbst wenn dabei eine Überwachung des tatsächlich erzielten Ergebnisses erfolgt, kann diese Überwachung daher vergleichsweise langsam bleiben, ohne dass die Gefahr besteht, dass die elektrischen Größen der jeweiligen Stromausgabe zwischenzeitlich stärker abweichen. Innerhalb der untergeordneten funktionalen Einheiten, d. h. der Gruppen 27 bis 29 bzw. der Wechselrichter 2 bis 10, kann es aber sinnvoll sein, die Steuerung und auch eine Anpassung der Steuerung mit einer deutlich höheren Taktrate vorzunehmen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Stromquellen der Wechselrichter solche sind, bei denen sich - wie bei PV-Generatoren - auch kurzfristige erhebliche Schwankungen der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie grundsätzlich nicht vermeiden lassen.
2 zeigt beispielhaft den Wechselrichter 2 gemäß 1 samt ihm zugeordneter Komponenten, die Einfluss auf seine Stromausgabe an den Gruppenübergabepunkt 21 haben und die in 1 nicht separat dargestellt sind. Hierzu zählen die Stromquelle 30, an die der Wechselrichter 2 eingangsseitig angeschlossen ist, die Anschlussanlage 31, die den Wechselrichter an den Gruppenübergabepunkt 21 anschließt, die Steuereinrichtung 32 des Wechselrichters und Messeinrichtungen 33 für elektrische Größen einer Stromausgabe des Wechselrichters 2 an seinem Ausgang. Die Gruppensteuereinrichtung 18 kann den Wechselrichter 2 einschließlich dieser und anderer sich auf die Stromausgabe des Wechselrichter 2 auswirkenden Faktoren als funktionale Einheit 34 betrachten und über ein Einzelfunktionsmodell dieser funktionalen Einheit 34 hinaus nicht weiter berücksichtigen. Umgekehrt kann die Gruppensteuereinrichtung 18 die Berücksichtigung der genannten Komponenten selbst vornehmen und Steuerbefehle an die Steuereinrichtung 32 geben, die von dieser unmittelbar umzusetzen sind.
Die Eigenschaften der Anschlussanlagen, über die die einzelnen Wechselrichter 2 bis 11 an den Netzübergabepunkt 12 und ggf. an die Gruppenübergabepunkte 21 bis 23 angeschlossen sind, können aufgrund der einzelnen Komponenten dieser Anschlussanlagen theoretisch modelliert, d. h. berechnet werden. Vielfach sind die Anschlussanlagen jedoch bezüglich ihrer Komponenten nicht in allen Details vollständig bekannt, oder sie sind aufgrund einer Vielzahl von Komponenten und Verknüpfung oder Vermaschung derselben nur schwer oder gar nicht theoretisch zu modellieren, was auch eine Folge der über die Anschlussanlagen miteinander verknüpften Vielzahl von Wechselrichtern sein kann, die sich gegenseitig beeinflussen. Um dennoch mit Vorgaben für die Stromausgaben der einzelnen Wechselrichter oder auch mit Vorgaben für die Gruppenstromausgaben der Gruppen dieser Wechselrichter definiert Einfluss auf die kollektive Gesamtstromausgabe am Netzübergabepunkt 12 gemäß 1 ausüben zu können, kann eine Kalibrierung durchgeführt werden, für die ein Messaufbau in 3 dargestellt ist. 3 zeigt eine Mehrzahl von Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38, die über den gemeinsamen Netzübergabepunkt 12 an das Wechselstromnetz 13 angeschlossen sind. Die Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 können Wechselrichter 2 bis 11 oder Gruppen von Wechselrichtern 27 bis 29 gemäß 1 sein, und sie können einer übergeordneten Steuereinrichtung 39, d. h. einer der Gruppensteuereinrichtungen 18 bis 20 oder der Hauptsteuereinrichtung 15 gemäß 1 unterstellt sein. Jede Energieerzeugungseinheit 35 bis 38 weist Messeinrichtungen 40 bis 43 für ihre Stromausgabe und eine Steuereinrichtung 44 bis 47 auf. Eine Kalibrierungseinrichtung 48 wird vorübergehend für die Kalibrierung der Anschlussanlagen der Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 vorgesehen, oder sie ist dauerhaft vorhanden, um auch ein regelmäßiges Nachkalibrieren zu ermöglichen. Als Beispiel für eine Komponente der Anschlussanlagen der Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 an den Netzübergabepunkt 12, die zu deren Komplexität beiträgt, ist in 3 ein Transformator 49 dargestellt.
Über die Messeinrichtungen 14 erfasst die Kalibrierungseinrichtung 48 die elektrischen Größen der kollektiven Gesamtstromausgabe an dem Netzübergabepunkt 12 und gleicht sie mit den von den Messeinrichtungen 40 bis 43 gemessenen elektrischen Größen der Stromausgaben der einzelnen Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 ab. Um auf diese Weise den Effekt der Anschlussanlagen einzelner Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 auflösen zu können, greift die Kalibrierungsvorrichtung 48 in die Steuereinrichtungen 44 bis 47 entweder direkt oder über die übergeordnete Steuereinrichtung 39 ein. So kann sie beispielsweise für eine definierte Modulation des Betriebs einer der Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 sorgen, während der Betrieb der anderen Energieerzeugungseinheiten konstant gehalten wird. Es versteht sich, dass die entsprechenden Verfahrensschritte für jede der Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 durchgeführt werden. Zudem kann die Kalibrierungseinrichtung 48 die Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 gezielt auf unterschiedliche elektrische Größen ihrer Stromausgaben ansteuern, und zwar sowohl kollektiv als auch einzeln, um alle Betriebszustände, die bei dem Kollektiv der Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 möglicherweise auftreten, zu berücksichtigen. Aus den so gewonnenen Messwerten leitet die Kalibrierungseinrichtung 48 Modelle der Anschlussanlagen der einzelnen Energieerzeugungseinheiten an den Netzübergabepunkt 12 ab, die an die Steuereinrichtungen 44 bis 47 oder die übergeordnete Steuereinrichtung 39 übermittelt werden, damit sie dort zukünftige Berücksichtigung finden können.
Eine Möglichkeit, die Kalibrierung gemäß 3 in den Steuereinrichtungen 44 bis 47 der Energieerzeugungseinheiten 35 bis 38 umzusetzen, wird anhand der folgenden 4 bis 6 erläutert. Es ist eine bekannte Maßnahme zur Stützung der Spannung in Wechselstromnetzen, dass angeschlossene Energieerzeugungsanlagen Blindleistung Q in Abhängigkeit von der an ihrem Netzübergabepunkt anliegenden Netzspannung U einspeisen. 4 zeigt eine entsprechende Q(U)-Kennlinie, wobei Q einen relativen Blindleistungsanteil der eingespeisten Leistung und U die Netzspannung in Arbeitseinheiten wiedergibt. Wenn die Gesamtstromausgabe am Netzübergabepunkt dieser Kennlinie folgen soll, reicht es aufgrund der Eigenschaften der Anschlussanlagen der einzelnen Energieerzeugungseinheiten an dem Netzübergabepunkt nicht aus, diese Kennlinie ohne Anpassung an den Energieerzeugungseinheiten umzusetzen. Vielmehr muss die Kennlinie in jeder Energieerzeugungseinheit kalibriert werden, um der Anschlussanlage der jeweiligen Energieerzeugungseinheit Rechnung zu tragen. Diese Kalibrierung besteht zumindest in der Berücksichtigung einer Korrekturspannung U_K, die von der von der jeweiligen Energieerzeugungseinheit eingespeisten Wirkleistung Pw abhängig ist, wobei vielfach eine lineare Abhängigkeit angesetzt werden kann, wie sie in 5 dargestellt ist. Diese Korrekturspannung U_K berücksichtigt im Kern Spannungsabfälle zwischen der jeweiligen Energieerzeugungseinheit und dem Netzübergabepunkt aufgrund von ohmschen Widerständen.
Darüber hinaus erweist es sich als sachdienlich, die Kennlinie gemäß 4 auch noch um eine von der eingespeisten Wirkleistung Pw abhängige Korrekturblindleistung Q_K zu korrigieren, für die ein möglicher, durch verschiedene Stützwerte bestimmter Verlauf in 6 dargestellt ist. Weitere Korrekturen können zur vollständigen Berücksichtigung der jeweiligen Anschlussanlage nötig sein. Die Kalibrierung der Kennlinie gemäß 4 zur Kompensation der Anschlussanlagen der jeweiligen Energieerzeugungseinheit führt dazu, dass die jeweilige Energieerzeugungseinheit nicht mehr mit Hilfe einer statischen Steuerkurve angesteuert werden kann, die eine feste Kennlinie widerspiegelt. Vielmehr führen die verschiedenen notwendigen Korrekturen in einer zweidimensionalen Darstellung zu einem Bündel von Kennlinien oder einer durch einen drei- oder mehrdimensionalen Raum verlaufenden zwei- oder mehrdimensionalen Steuerfläche. Praktisch kann jedoch die Steuerkurvensteuerung der Energieerzeugungseinheiten beibehalten werden, wenn die Eingabe- und Ausgabewerte der Steuerkurve zusätzlich modifiziert werden, soweit eine Modifikation des zweidimensionalen Verlaufs der Steuerkurve allein nicht ausreicht.
Bezugszeichenliste

1: Energieerzeugungsanlage
2: Wechselrichter
3: Wechselrichter
4: Wechselrichter
5: Wechselrichter
6: Wechselrichter
7: Wechselrichter
8: Wechselrichter
9: Wechselrichter
10: Wechselrichter
11: Wechselrichter
12: Netzübergabepunkt
13: Wechselstromnetz
14: Messeinrichtungen
15: Hauptsteuereinrichtung
16: Kommunikationsverbindung
17: Netzbetreiber
18: Gruppensteuereinrichtung
19: Gruppensteuereinrichtung
20: Gruppensteuereinrichtung
21: Gruppenübergabepunkt
22: Gruppenübergabepunkt
23: Gruppenübergabepunkt
24: Messeinrichtungen
25: Messeinrichtungen
26: Messeinrichtungen
27: Gruppe
28: Gruppe
29: Gruppe
30: Stromquelle
31: Anschlussanlage
32: Steuereinrichtung
33: Messeinrichtungen
34: funktionale Einheit
35: Energieerzeugungseinheit
36: Energieerzeugungseinheit
37: Energieerzeugungseinheit
38: Energieerzeugungseinheit
39: übergeordnete Steuereinrichtung
40: Messeinrichtungen
41: Messeinrichtungen
42: Messeinrichtungen
43: Messeinrichtungen
44: Steuereinrichtung
45: Steuereinrichtung
46: Steuereinrichtung
47: Steuereinrichtung
48: Kalibrierungseinrichtung
49: Transformator

Claims

Energieerzeugungsanlage (1) mit einer Mehrzahl von eingangsseitig an jeweils eine Stromquelle (30) und ausgangsseitig an einen gemeinsamen Netzübergabepunkt (12) angeschlossenen Wechselrichtern (2 bis 11), - wobei jeder Wechselrichter (2 bis 11) von einer Steuereinrichtung (32) gesteuert wird, wobei die Steuereinrichtungen (32) die Wechselrichter (2 bis 11) gemäß Steuerkurven und an den Wechselrichtern (2 bis 11) gemessenen elektrischen Größen ansteuern, - wobei die Steuereinrichtungen (32) einer ersten Gruppe (27) der Wechselrichter (2 bis 4) einer ersten Gruppensteuereinrichtung (18) unterstellt sind, - wobei die erste Gruppensteuereinrichtung (18) auf die Steuereinrichtungen (32) der Wechselrichter (2 bis 4) der ersten Gruppe (27) einwirkt, um Vorgaben für eine kollektive Gruppenstromausgabe aller Wechselrichter (2 bis 4) der ersten Gruppe (27) zu erfüllen, - wobei mindestens die Steuereinrichtungen (32) einer zweiten Gruppe (28) der Wechselrichter (5 bis 7) einer zweiten Gruppensteuereinrichtung (19) unterstellt sind, - wobei die zweite Gruppensteuereinrichtung (19) auf die Steuereinrichtungen (32) der Wechselrichter (5 bis 7) der zweiten Gruppe (28) einwirkt, um Vorgaben für eine kollektive Gruppenstromausgabe aller Wechselrichter (5 bis 7) der zweiten Gruppe (28) zu erfüllen, - wobei die erste Gruppensteuereinrichtung (18) und mindestens die zweite Gruppensteuereinrichtung (19) einer Hauptsteuereinrichtung (15) unterstellt sind, - wobei Messeinrichtungen (14) elektrische Größen einer kollektiven Gesamtstromausgabe aller Wechselrichter (2 bis 11) an dem Netzübergabepunkt (12) messen, - wobei die Hauptsteuereinrichtung (15) auf Grundlage der an dem Netzübergabepunkt (12) gemessenen elektrischen Größen der kollektiven Gesamtstromausgabe auf die ihr unterstellten Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) einwirkt, um Vorgaben für die Gesamtstromausgabe zu erfüllen, und - wobei die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) die Steuerkurven der ihnen unterstellten Steuereinrichtungen (32) festlegen, um festzulegen, wie die ihnen unterstellten Steuereinrichtungen (32) die Wechselrichter (2 bis 10) ansteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) beim Festlegen der Steuerkurve der jeweiligen unterstellten Steuereinrichtung (32) eine Q(U)-Kennlinie, bei der Q einen relativen Blindleistungsanteil einer eingespeisten Leistung und U die Netzspannung wiedergibt, zumindest mit einer Korrekturspannung U_K kalibriert, die von einer eingespeisten Wirkleistung Pw des jeweiligen Wechselrichters (2 bis 10) abhängig ist.
Energieerzeugungsanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass mindestens die Steuereinrichtungen (32) einer weiteren Gruppe (29) der Wechselrichter (8 bis 10) einer weiteren Gruppensteuereinrichtung (20) unterstellt sind, - wobei die weitere Gruppensteuereinrichtung (20) auf die Steuereinrichtungen (32) der Wechselrichter (8 bis 10) der dritten Gruppe (29) einwirkt, um Vorgaben für eine kollektive Gruppenstromausgabe aller Wechselrichter (8 bis 10) der weiteren Gruppe (29) zu erfüllen, und - dass auch die weitere Gruppensteuereinrichtung (20) der Hauptsteuereinrichtung (15) unterstellt ist.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinrichtung (15) die Vorgaben für die kollektive Gesamtstromausgabe - direkt von einem Netzbetreiber (17) eines an den Netzübergabepunkt (12) angeschlossenen Wechselstromnetzes (13) empfängt und/oder - aus den gemessenen elektrischen Größen an dem Netzübergabepunkt (12) ermittelt.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Messeinrichtungen (24 bis 26, 33) elektrische Größen der Gruppenstromausgaben einzelner Gruppen (27 bis 29) und/oder von Stromausgaben einzelner Wechselrichter (2 bis 11) messen und dass die Hauptsteuereinrichtung (15) und/oder die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) und/oder die Steuereinrichtungen (32) diese gemessenen elektrischen Größen berücksichtigen.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinrichtung (15) durch Übermittlung der Vorgaben für die kollektive Gruppenstromausgabe auf die ihr unterstellten Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) einwirkt.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinrichtung (15) auf Basis eines Gesamtmodells auf die ihr unterstellten Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) einwirkt, wobei das Gesamtmodell alle Wechselrichter (2 bis 11) und die daran angeschlossen Stromquellen (30) bezüglich ihrer Stromausgaben am Netzübergabepunkt (12), alle Steuereinrichtungen (32) und alle Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) beschreibt.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinrichtung (15) auf Basis von Gruppenkollektivfunktionsmodellen der einzelnen Gruppen (27 bis 29) auf die unterstellten Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) einwirkt, wobei die Gruppenkollektivfunktionsmodelle kollektive Eigenschaften der jeweiligen Gruppe (27 bis 29) einschließlich ihrer Gruppensteuereinrichtung (18 bis 20) bezüglich ihrer Gruppenstromausgabe am Netzübergabepunkt (12) beschreiben.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppensteuereinrichtung (18 bis 20) auf Basis eines Gruppenmodells festlegt, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen (32) die Wechselrichter (2 bis 10) ansteuern, wobei das Gruppenmodell die Wechselrichter (2 bis 10) und die daran angeschlossen Stromquellen (30) bezüglich ihrer Stromausgaben am Netzübergabepunkt (12) und/oder an einem jeweiligen Gruppenübergabepunkt (21 bis 23) und alle Steuereinrichtungen (32) der Gruppe (27 bis 29) beschreibt.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) auf Basis von Einzelfunktionsmodellen festlegen, wie die ihnen unterstellten Steuereinrichtungen (32) die Wechselrichter (2 bis 10) ansteuern, wobei die Einzelfunktionsmodelle die Eigenschaften des jeweiligen Wechselrichters (2 bis 10) und der daran angeschlossen Stromquelle (30) einschließlich der zugehörigen Steuereinrichtung (32) bezüglich ihrer Stromausgabe am Netzübergabepunkt (12) und/oder an einem jeweiligen Gruppenübergabepunkt (21 bis 23) beschreiben.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Modell von der es verwendenden Hauptsteuereinrichtung (15) oder Gruppensteuereinrichtung (18 bis 20) auf Basis der gemessenen elektrischen Größen überprüft und bei Bedarf aktualisiert wird.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinrichtung (15) mit einer Taktrate auf die unterstellten Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) einwirkt, die mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 5 und noch mehr bevorzugt mindestens um einen Faktor 10 kleiner ist als eine Taktrate, mit der die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) festlegen, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) mit einer Taktrate festlegen, wie die ihr unterstellten Steuereinrichtungen die Wechselrichter ansteuern, die mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 5 und noch mehr bevorzugt mindestens um einen Faktor 10 kleiner ist als eine Taktrate, bei der die unterstellten Steuereinrichtungen (32) arbeiten.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gruppe (27 bis 29) nur gleichartige Wechselrichter (2 bis 10) und daran angeschlossenen Stromquellen (30) umfasst.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gruppen (27 bis 29) gleichartige kollektive Eigenschaften ihrer Wechselrichter (2 bis 10) und der daran angeschlossenen Stromquellen (30) der jeweiligen Gruppe bezüglich ihrer kollektiven Gruppenstromausgabe am Netzübergabepunkt (12) aufweisen.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellen (30) Generatoren, optional PV-Generatoren und/oder elektrische Maschinen mit angeschlossenen Windrädern oder Brennkraftmaschinen und/oder Brennstoffzellen, und Speicher für elektrische Energie, optional Batterien und/oder elektrische Maschinen mit angeschlossenen Schwungmassen und/oder umkehrbare Brennstoffzellen oder Brennstoffzellen/Hydrolyseurkombinationen mit angeschlossenen Wasserstoffspeichern, umfassen.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben den den Gruppensteuereinrichtungen (18 bis 20) unterstellten Wechselrichtern (2 bis 10) mindestens ein weiterer, der Hauptsteuereinrichtung (15) direkt unterstellter Wechselrichter (11) mit daran angeschlossener Stromquelle an den Netzübergabepunkt (12) angeschlossen ist.
Energieerzeugungsanlage (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle des weiteren Wechselrichters (11) eine Großbatterie, eine Großkapazität und/oder eine elektrische Maschinen mit angeschlossener Schwungmasse aufweist.
Energieerzeugungsanlage (1) nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung jedes Wechselrichters (2 bis 11), an den ein Speicher für elektrische Energie angeschlossen ist, ein Speichermanagementsystem aufweist.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 und einem der Ansprüche 15, 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Modelle für Speicher für elektrische Energie deren Eigenschaften sowohl bezüglich ihrer Stromausgabe als auch ihrer Stromaufnahme am Netzübergabepunkt (12) beschreiben.
Energieerzeugungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptsteuereinrichtung (15) und die Gruppensteuereinrichtung (18 bis 20) Steuergeräte mit identischer Hardware sind.
Steuergerät zur Verwendung in einer Energieerzeugungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, - wobei das Steuergerät so ausgebildet ist, dass es wahlweise als Gruppensteuereinrichtung (18 bis 20) oder als Hauptsteuereinrichtung (15) verwendbar ist, und - wobei das Steuergerät - einen oder mehrere Eingänge für Messwerte von Messeinrichtungen (14) für elektrische Größen und - einen Eingang für den Anschluss an eine übergeordnete Steuereinrichtung (32) und einen Ausgang für den Anschluss an mehrere unterstellte Steuereinrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät einen oder mehrere Ausgänge zum Festlegen von Steuerkurven unterstellter Steuereinrichtungen (32) aufweist, wobei beim Festlegen der Steuerkurve der jeweiligen unterstellten Steuereinrichtung (32) eine Q(U)-Kennlinie, bei der Q einen relativen Blindleistungsanteil einer eingespeisten Leistung und U die Netzspannung wiedergibt, zumindest mit einer Korrekturspannung U_K kalibriert wird, die von einer eingespeisten Wirkleistung Pw abhängig ist.