DE102014223853A1 - Use of a LIDAR system for the short-term prediction of expected wind conditions and as a basis for power plant management and power plant management process based on a signal available and expected wind conditions from a LIDAR system - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen werden die Verwendung eines LIDAR-Systems (20) zur Kurzzeitvorhersage in einem Vorhersagehorizont von 1–10 Minuten, insbesondere 1–5 Minuten, erwarteter Windverhältnisse am Ort eines Windkraftwerks (12) und zum Kraftwerksmanagement auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse sowie ein Verfahren zum Kraftwerksmanagement einer Stromnetzeinheit (10), in welche zumindest ein Windkraftwerk (12) elektrische Energie einspeist und wobei an die Stromnetzeinheit (10) zumindest ein weiterer Energieerzeuger (14) aktivierbar angeschlossen ist, mit folgenden Schritten: Mittels des LIDAR-Systems (20) erfolgt eine Kurzzeitvorhersage in einem Vorhersagehorizont von 1–10 Minuten, insbesondere 1–5 Minuten, erwarteter Windverhältnisse am Ort des Windkraftwerks (12) und auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse erfolgt eine Aktivierung weiterer Energieerzeuger (14) oder eines weiteren Energieerzeugers (14). It proposes the use of a LIDAR system (20) for short-term forecasting in a 1-10 minute forecast horizon, in particular 1-5 minutes, expected wind conditions at the location of a wind power plant (12) and power plant management based on the calculated expected wind conditions, and a method for Power plant management of a power grid unit (10), in which at least one wind power plant (12) feeds electrical energy and wherein at least one further power generator (14) is activably connected to the power grid unit (10), with the following steps: By means of the LIDAR system (20) a short-term forecast in a prediction horizon of 1-10 minutes, in particular 1-5 minutes, expected wind conditions at the location of the wind power plant (12) and on the basis of the determined expected wind conditions, activation of further energy generator (14) or another energy generator (14).

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Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Vorhersage einer zukünftigen Situation als Basis für eine optimierte Verwendung regenerativer Energien, wie zum Beispiel Windenergie. Im Speziellen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vorhersage erwarteter Windverhältnisse und ein Verfahren zur Verwendung eines diesbezüglichen Signals zum Kraftwerksmanagement. The invention relates generally to a method for predicting a future situation as the basis for optimized use of renewable energy, such as wind energy. In particular, the invention relates to a method of predicting expected wind conditions and a method of using a related power plant management signal.

Unabhängig davon, welche Energiequelle/-träger oder welche Energiequellen/-träger, also zum Beispiel Treibstoffe auf Basis fossiler Energieträger oder regenerative Energiequellen wie Windkraft, genutzt werden, besteht stets die Notwendigkeit, die Erzeugung von Energie, hier elektrischer Energie, so genau wie möglich an den jeweiligen Energiebedarf anzupassen. Die schlechte Vorhersagbarkeit eines jeweiligen Beitrags zur insgesamt zur Verfügung stehenden Energiemenge aufgrund regenerativer Energien ist dabei ein Problem. Bei sogenannten Island-grids, also kleineren, unabhängigen Stromnetzen, können einzelne oder wenige Windenergie- und/oder Photovoltaikanlagen einen wesentlichen Anteil der innerhalb des Stromnetzes verfügbaren elektrischen Energie ausmachen. Dann führen lokale Variationen zum Beispiel in der für die Energieerzeugung nutzbaren Windkraft zu erheblichen Schwankungen der innerhalb des Stromnetzes verfügbaren elektrischen Energie, die nicht ohne Weiteres durch entsprechende Schwankungen an anderer Stelle ausgeglichen werden. Auf der anderen Seite sind aber gerade in solchen kleineren Stromnetzeinheiten regenerative Energien auch hinsichtlich der Kosten konkurrenzfähig gegenüber fossilen Energieträgern, im Besonderen gegenüber einer typischen Energieerzeugung mittels zum Beispiel Dieselgeneratoren. Regardless of which energy source / carriers or which energy sources / carriers, for example fuels based on fossil fuels or regenerative energy sources such as wind power, are used, there is always the need to generate energy, in this case electrical energy, as accurately as possible to adapt to the respective energy requirements. The poor predictability of a respective contribution to the total available amount of energy due to renewable energy is a problem. In so-called Iceland grids, ie smaller, independent power grids, individual or few wind energy and / or photovoltaic systems can make up a significant proportion of the electrical energy available within the power grid. Then, local variations, for example, in the wind energy that can be used for power generation, lead to considerable fluctuations in the electrical energy available within the power grid, which are not readily compensated by corresponding fluctuations elsewhere. On the other hand, however, especially in such smaller power grids, renewable energies are also competitive in terms of cost compared to fossil fuels, in particular compared to a typical power generation by means of, for example, diesel generators.

Ein optimaler Ausgleich eines jeweiligen Beitrags der einzelnen Energiequellen in einem Stromnetz erfordert eine Vorausschau. Dies ist speziell dann der Fall, wenn Energiequellen hinzukommen, die auf Basis von Windkraft- und/oder Sonnenenergie elektrische Energie in das jeweilige Stromnetz einspeisen. Bei den Randbedingungen für eine solche Vorausschau ist zu berücksichtigen, dass ein Dieselgenerator üblicherweise eine Vorlaufzeit von 1–5 Minuten benötigt, bis mittels des Dieselgenerators elektrische Energie in das jeweilige Stromnetz eingespeist werden kann. Der Verlust einer jeweils verfügbaren Energiemenge aufgrund zum Beispiel einer plötzlichen Abschattung einer Photovoltaikanlage durch eine Wolkenschicht oder einer Flaute bei einer Windkraftanlage kann zwar grundsätzlich durch Zuschalten eines Dieselgenerators kompensiert werden, während des Einschaltens und der Vorlaufzeit des Dieselgenerators steht aber zunächst nur eine aufgrund des verringerten Beitrags der Photovoltaikanlage bzw. Windkraftanlage resultierende Mindermenge zur Verfügung. Wünschenswert wäre also, meteorologische Einflüsse wie Wolken und wechselnde Windverhältnisse auf die innerhalb des Stromnetzes jeweils verfügbare Energie ausreichend rechtzeitig zu erkennen und vorherzusagen, um gegebenenfalls noch Maßnahmen einleiten zu können, mit denen ein Rückgang, aber auch eine Zunahme der eingespeisten Energie an anderer Stelle kompensiert werden kann. An optimal balancing of a respective contribution of the individual energy sources in a power grid requires a foresight. This is especially the case when energy sources are added, which feed electrical energy into the respective power grid on the basis of wind power and / or solar energy. In the boundary conditions for such a forecast, it should be borne in mind that a diesel generator usually requires a lead time of 1-5 minutes until electrical energy can be fed into the respective power grid by means of the diesel generator. Although the loss of each available amount of energy due to, for example, a sudden shading of a photovoltaic system by a cloud layer or a doldrums in a wind turbine can be compensated in principle by connecting a diesel generator, while switching on and the lead time of the diesel generator is initially only one due to the reduced contribution the photovoltaic system or wind turbine resulting reduced amount available. It would therefore be desirable to be able to detect and predict meteorological influences such as clouds and changing wind conditions on the energy available within the power grid in sufficient time, if necessary, to take measures to compensate for a decline or an increase in the energy input elsewhere can be.

Von besonderer Bedeutung ist dabei auch die Windkraft. Bei einer Änderung der Windverhältnisse werden bekanntlich die Anstellwinkel der Rotorblätter (pitch) einer Windkraftanlage angepasst, woraus Fluktuationen in der jeweils in das Stromnetz eingespeisten Energiemenge resultieren können. In größerem Umfang Einfluss auf die jeweils eingespeiste Energiemenge haben allerdings Windböen, die zum Beispiel auch zu einer Notabschaltung einer Windkraftanlage führen können, so dass innerhalb kürzester Zeit der bisherige Energiebeitrag der Windkraftanlage oder einer Gruppe von Windkraftanlagen verschwindet und andernorts kompensiert werden muss. Ähnliche Auswirkungen gehen grundsätzlich mit Wetterfronten einher. Weniger drastisch sind zwar die Auswirkungen von Windstille oder einem plötzlichen Rückgang der Windstärke. Aber auch der dadurch bedingte Rückgang eingespeister Energie muss aber an anderer Stelle kompensiert werden. Umgekehrt muss auch bei plötzlichem Auffrischen des Windes eine resultierende erhöhte Energieeinspeisung an anderer Stelle kompensiert werden. Of particular importance is the wind power. When changing the wind conditions, the pitch of the rotor blades (pitch) are known to be adapted to a wind turbine, resulting in fluctuations in the amount of energy each fed into the power grid can result. However, wind gusts, which can also lead to an emergency shutdown of a wind turbine, for example, have a greater influence on the amount of energy fed in, so that the previous energy contribution of the wind power plant or a group of wind turbines disappears within a very short time and must be compensated elsewhere. Similar effects are generally associated with weather fronts. The effects of calm or a sudden decrease in wind force are less drastic. But the resulting decline in energy fed in must also be compensated for elsewhere. Conversely, even when the wind is suddenly refreshed, a resulting increased energy input must be compensated for elsewhere.

Wünschenswert wäre also eine Möglichkeit, die am Ort einer Windkraftanlage oder einer Gruppe von Windkraftanlagen zukünftig herrschenden Windverhältnisse ausreichend sicher vorhersagen zu können, um darauf eine Strategie zum Kraftwerksmanagement, nämlich zum Lastausgleich innerhalb des Stromnetzes, stützen zu können. Die Vorhersage muss dabei nicht sehr weit in die Zukunft zu reichen. Ausreichend ist zum Beispiel eine Vorhersage für die jeweils kommenden fünf oder zehn Minuten, wobei sich dieser Zeitwert (Zeithorizont der Vorhersage) zum Beispiel nach einer Einschalt- und Vorlaufzeit anderer, zu Kompensationszwecken zuschaltbarer Energieerzeuger/quellen, wie zum Beispiel einem Dieselgenerator, richtet. It would therefore be desirable to be able to predict with sufficient certainty the prevailing wind conditions at the location of a wind power plant or a group of wind power plants in order to be able to support a strategy for power plant management, namely for load balancing within the power grid. The prediction does not have to reach very far into the future. Sufficient is, for example, a prediction for each coming five or ten minutes, with this time value (time horizon of the prediction), for example, after a switch-on and lead time of other, for compensation purposes switchable energy generator / sources, such as a diesel generator, directed.

Für Messungen in der Atmosphäre sind sogenannte LIDAR-Systeme bekannt. Diese senden bekanntlich Laserpulse aus und detektieren das aus der Atmosphäre zurückgestreute Licht. Aus der Laufzeit der Signale und der Lichtgeschwindigkeit lässt sich die Entfernung zum Ort der Streuung und damit zum Beispiel auch eine Entfernung einer Wetterfront oder einer Wolke berechnen. Mittels variierender Strahlrichtungen (Abtastrichtungen) lässt sich ein dreidimensionales Modell der Atmosphärenverhältnisse in der untersuchten Richtung erstellen. Mittels zeitlich gestaffelter Abtastungen lässt sich auch eine Geschwindigkeit von Wolkenbewegungen und daraus die am Abtastort herrschende Windgeschwindigkeit ermitteln. For measurements in the atmosphere so-called LIDAR systems are known. These are known to emit laser pulses and detect the backscattered from the atmosphere light. From the transit time of the signals and the speed of light, the distance to the location of the scattering and thus, for example, a distance of a weather front or a cloud can be calculated. By means of varying beam directions (scanning directions) a three-dimensional model of the atmospheric conditions in the investigated direction can be created. Using temporally staggered scans, it is also possible to determine a speed of cloud movements and from this the wind speed prevailing at the scanning location.

Die Erfindung ist einerseits die Verwendung eines LIDAR-Systems für ein Windkraftwerk für eine Kurzzeitvorhersage zu erwartender Windverhältnisse und andererseits die Verwendung eines solchen Systems und der damit erhältlichen Vorhersageergebnisse für ein optimiertes Management (Kraftwerksmanagement) der in ein jeweiliges Stromnetz einspeisenden Energieerzeuger/Kraftwerke. Als Kurzzeitvorhersage ist dabei eine Vorhersage zu verstehen, welche die zu erwartenden Windverhältnisse und die daraufhin zu erwartende Energieeinspeisung der jeweiligen Windkraftanlage oder einer Gruppe von Windkraftanlagen – einzeln und zusammen hier und im Folgenden als Windkraftwerk bezeichnet – der jeweils kommenden etwa 5–10 Minuten, insbesondere der jeweils kommenden 1–5 Minuten, betrifft. The invention is on the one hand the use of a LIDAR system for a wind power plant for a short-term forecast of expected wind conditions and on the other hand the use of such a system and the resulting forecast results for an optimized management of the power plants / power plants feeding into a respective power grid. A short-term prediction is to be understood as a prediction which predicts the wind conditions to be expected and the energy input of the respective wind power plant or a group of wind turbines individually and together here and hereinafter referred to as the wind power plant of the next approximately 5-10 minutes, in particular each coming 1-5 minutes, concerns.

Das Kraftwerksmanagementverfahren bezieht sich vornehmlich, aber nicht notwendig ausschließlich auf eine Stromnetzeinheit der eingangs genannten Art, also eine kleinere, unabhängige Stromnetzeinheit, in die zumindest ein Windkraftwerk elektrische Energie einspeist und an das zumindest ein weiterer Energieerzeuger, zum Beispiel ein Dieselgenerator, aktivierbar angeschlossen ist, und umfasst die folgenden Schritte: Mittels eines LIDAR-Systems erfolgt eine Kurzzeitvorhersage für in einem Vorhersagehorizont von 1–10 Minuten, insbesondere einem Vorhersagehorizont von 1–5 Minuten, erwartete Windverhältnisse am Ort des Windkraftwerks. Auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse und/oder einer aufgrund der erwarteten Windverhältnisse erwarteten Energieeinspeisung erfolgt zum Beispiel eine Aktivierung weiterer Energieerzeuger oder eines weiteren Energieerzeugers, wenn aufgrund der erwarteten Windverhältnisse von einem abnehmenden Energiebeitrag des Windkraftwerks auszugehen ist, oder zum Beispiel eine Aktivierung von Energiespeichern, wie zum Beispiel Batterien oder dergleichen, wenn aufgrund der erwarteten Windverhältnisse von einem zunehmenden Energiebeitrag des Windkraftwerks auszugehen ist. The power plant management process relates primarily, but not necessarily exclusively to a power grid unit of the type mentioned, ie a smaller, independent power grid unit, in which at least one wind power plant feeds electrical energy and to which at least one other power generator, for example a diesel generator, is activated connected, and comprises the following steps: By means of a LIDAR system, a short-term forecast for wind conditions expected in a forecast horizon of 1-10 minutes, in particular a forecast horizon of 1-5 minutes, takes place at the location of the wind power plant. On the basis of the calculated expected wind conditions and / or expected due to the expected wind energy input, for example, an activation of further energy producers or another energy producer, if due to the expected wind conditions of a decreasing energy contribution of the wind power plant is assumed, or for example an activation of energy storage, such as batteries or the like, if based on the expected wind conditions from an increasing energy contribution of the wind power plant is expected.

Beim Betrieb eines Windkraftwerks werden bereits bisher Vorhersagewerte ermittelt und verwendet. So ist es üblich, langfristige Vorhersagen von bis zu vier Tagen mit einer 30- oder 60-minütigen Auflösung auf Basis numerischer Wettervorhersagen zu verwenden. Außerdem kann innerhalb eines Windkraftwerks mit mehreren Windkraftanlagen der aufgrund einer Windkraftanlage zukünftig resultierende Energiebeitrag anhand eines momentanen Energiebeitrags einer luvseitigen Windkraftanlage desselben Windkraftwerks geschätzt werden. Dabei werden die bekannten Abstände der Windkraftanlagen untereinander und der Energiebeitrag der jeweils entfernten Windkraftanlage oder eine dort gemessene Windgeschwindigkeit berücksichtigt. Ein sogenannter Vorhersagehorizont solcher Vorhersagen ist von der jeweiligen Windgeschwindigkeit abhängig und bei einem Windkraftwerk mit einem Durchmesser von zum Beispiel 1 km und einer Windgeschwindigkeit von 25 m/s ergibt sich ein Vorhersagehorizont von ca. 40 Sekunden. Des Weiteren werden für eine Steuerung oder Regelung einer einzelnen Windkraftanlage schon die Messwerte eines LIDAR-Systems für luvseitige Messungen mit Distanzen von bis zu 200 m verwendet. Dies führt für die jeweilige einzelne Windkraftanlage zu einem Vorhersagehorizont in der Größenordnung von 20 Sekunden. When operating a wind power plant, predictive values are already being determined and used. So it is common to use long-term forecasts of up to four days with a 30- or 60-minute resolution based on numerical weather forecasts. In addition, within a wind power plant with several wind turbines, the future resulting from a wind turbine energy contribution based on a momentary energy contribution of a windward wind turbine of the same wind power plant can be estimated. The known distances of the wind turbines with each other and the energy contribution of each remote wind turbine or a wind speed measured there are taken into account. A so-called forecast horizon of such predictions is dependent on the respective wind speed, and in the case of a wind power plant with a diameter of, for example, 1 km and a wind speed of 25 m / s, the forecast horizon is approximately 40 seconds. In addition, the measured values of a LIDAR system for windward measurements with distances of up to 200 m are used to control or regulate a single wind turbine. This leads to a forecast horizon of the order of 20 seconds for the respective individual wind turbine.

Solche Vorhersagen sind allesamt nicht oder zumindest nicht gut als Basis für ein Kraftwerksmanagement geeignet, weil gerade der Zeitabschnitt der jeweils kommenden 1–10 Minuten, insbesondere der Zeitabschnitt der jeweils kommenden 1–5 Minuten, nicht abgedeckt ist. Ohne eine belastbare Vorhersage genau für diesen Zeitbereich muss bisher im Rahmen des Kraftwerksmanagements (häufig unnötig) eine große Menge schnell verfügbarer Reserveenergie vorgehalten werden. Zu diesem Zweck ist es zum Beispiel notwendig, dass Dieselgeneratoren, auf die im Rahmen des Kraftwerksmanagements zurückgegriffen werden kann, bereits laufen oder dauerhaft laufen und damit jederzeit für eine zusätzliche Energieeinspeisung zur Verfügung stehen und/oder dass eventuell ebenfalls für eine Energieeinspeisung nutzbare Batterien oder dergleichen geladen sind und auf einem ausreichenden Ladezustand gehalten werden. Diese Notwendigkeiten begrenzen den im Rahmen einer hybriden Energieerzeugung verwendbaren Windkraftanteil üblicherweise auf etwa 30 %. Such predictions are all not or at least not well suited as a basis for power plant management, because just the period of each coming 1-10 minutes, especially the period of each coming 1-5 minutes, is not covered. Without a reliable prediction precisely for this time range, a large amount of reserve energy, which is often unnecessary, has to be maintained within the scope of power plant management. For this purpose, it is necessary, for example, that diesel generators, which can be used in the context of power plant management, already running or running permanently and thus at any time for an additional energy supply available and / or that may also be used for an energy feed batteries or the like are charged and maintained at a sufficient state of charge. These requirements usually limit the amount of wind energy usable in the context of hybrid power generation to about 30%.

Unabhängig davon werden LIDAR-Messungen auch für eine Planung von Windkraftanlagen, nämlich zur Auswahl eines Standorts einer Windkraftanlage und/oder für standortspezifische Anpassungen der Windkraftanlage, verwendet. Weitere Anwendungsfälle sind eine Leistungsüberwachung (performance monitoring) einer Windkraftanlage und Steuerungen oder Regelungen für einen optimierten Betrieb einer einzelnen Windkraftanlage innerhalb eines jeweils betrachteten ultrakurzen Zeitraums von weniger als 20 Sekunden und einem Erfassungsbereich von etwa 200 m (siehe oben). Schließlich werden LIDAR-Messungen auch bei der Projektierung von Windkraftanlagen und bei der Grundlagenforschung für die Entwicklung von Windkraftanlagen verwendet, zum Beispiel zur Validierung numerischer Simulationen der Strömungsverhältnisse sogenannter Wirbelschleppen der Rotorblätter (wake field). Irrespective of this, LIDAR measurements are also used for planning of wind power plants, namely for selecting a location of a wind power plant and / or for location-specific adaptations of the wind power plant. Further applications are a performance monitoring of a wind turbine and controls or arrangements for optimized operation of a single wind turbine within each considered ultrashort period of less than 20 seconds and a detection range of about 200 m (see above). Finally, LIDAR measurements are also used in the design of wind turbines and in basic research for the development of wind turbines, for example for the validation of numerical simulations of the flow conditions of so-called wake wake turbulence.

Der Vorteil des hier vorgeschlagenen Ansatzes besteht darin, dass unter Verwendung eines LIDAR-Systems auch für den für das Kraftwerksmanagement so wesentlichen Zeitbereich von 1–10 Minuten, insbesondere 1–5 Minuten, eine belastbare Aussage hinsichtlich der innerhalb dieses Zeitbereichs zu erwartenden Windverhältnisse und eines daraufhin zu erwartenden Energiebeitrags des Windkraftwerks oder einzelner oder mehrerer davon umfasster Windkraftanlagen ermitteln lässt. The advantage of the approach proposed here is that using a LIDAR system also for the for the Power plant management so essential time range of 1-10 minutes, especially 1-5 minutes, a reliable statement in terms of expected within this time range wind conditions and a subsequently expected energy contribution of the wind power plant or single or multiple wind turbines comprising it can be determined.

Die im Rahmen der Kraftwerkssteuerung verwendeten und von dem LIDAR-System generierten Ausgangssignale können dabei einen ganz unterschiedlichen Informationsinhalt aufweisen. Dies geht von einfachen binären Signalen, die zum Beispiel eine „Änderung der Windverhältnisse innerhalb der nächsten 1–5 Minuten“ anzeigen, bis hin zu konkreten numerischen Schätzwerten, wie zum Beispiel „Änderung der Windverhältnisse in drei Minuten“, „Energiebeitrag erhöht sich um 1 MW/s innerhalb der nächsten 3 Minuten“ oder „Energiebeitrag in Höhe von 8,3 MW in 5 Minuten“. The output signals used as part of the power plant control and generated by the LIDAR system can have a very different information content. This goes from simple binary signals that indicate, for example, a "change in wind conditions within the next 1-5 minutes" to concrete numerical estimates, such as "changing wind conditions in three minutes", "energy contribution increases by 1 MW / s within the next 3 minutes "or" Energy contribution of 8.3 MW in 5 minutes ".

Zur automatischen Generierung eines einfachen binären Signals, das zum Beispiel eine Änderung der Windverhältnisse innerhalb des jeweiligen Vorhersagehorizonts anzeigt, wird zum Beispiel ein vorgegebener oder vorgebbarer Schwellwert verwendet und sobald eine aufgrund einer LIDAR-Messung erwartete zukünftige Windstärke die momentane Windstärke um mehr als den Schwellwert über- oder unterschreitet, wird ein solches Signal erzeugt. Bei einer besonderen Ausführungsform solcher binären Signale wird ein erstes Binärsignal erzeugt, wenn die zukünftige Windstärke die momentane Windstärke um mehr als den Schwellwert überschreitet und ein zweites Binärsignal, wenn die zukünftige Windstärke die momentane Windstärke um mehr als den Schwellwert unterschreitet. Dann kann anhand des jeweiligen Binärsignals unmittelbar eine entsprechende Ansteuerung eines weiteren Energieerzeugers derselben Kraftwerksanlage, also zum Beispiel eines Dieselgenerators, erfolgen. Ein Beispiel für eine derartige Ansteuerung besteht darin, dass bei einem Binärsignal, das eine zukünftige Windstärke anzeigt, welche die momentane Windstärke um mehr als den Schwellwert unterschreitet, der Dieselgenerator gestartet wird, so dass in dem Moment, wenn sich die verringerte Windstärke auf den Energiebeitrag des Windkraftwerks oder einzelner Windkraftanlagen auswirkt, der Dieselgenerator zur Einspeisung der dann fehlenden Energie zur Verfügung steht. For example, to automatically generate a simple binary signal indicating, for example, a change in wind conditions within the respective forecast horizon, a predetermined or predeterminable threshold is used and, as soon as a future wind force expected due to a LIDAR measurement transduces the instantaneous wind force by more than the threshold - or falls below, such a signal is generated. In a particular embodiment of such binary signals, a first binary signal is generated when the future wind strength exceeds the instantaneous wind force by more than the threshold and a second binary signal when the future wind force falls below the instantaneous wind force by more than the threshold. Then, based on the respective binary signal directly a corresponding control of another power generator of the same power plant, so for example a diesel generator done. An example of such a drive is that with a binary signal indicating a future wind speed which is less than the current wind speed by more than the threshold, the diesel generator is started, so that the moment the reduced wind strength affects the energy contribution the wind power plant or individual wind turbines, the diesel generator is available for feeding the then lack of energy.

Je genauer ein auf Basis von LIDAR-Messungen erzeugtes Signal die zukünftigen Windverhältnisse oder davon abhängige Größen (Energiebeitrag pro Zeiteinheit; Energiebeitrag pro Zeitraum absolut; Energiebeitrag ab Zeitpunkt absolut; etc.) wiedergibt, desto spezifischer kann im Rahmen des automatischen Kraftwerksmanagements reagiert werden. Wenn zum Beispiel ein numerischer Schätzwert für einen zukünftig erwarteten verringerten Energiebeitrag zur Verfügung steht, können rechtzeitig vorher eine zur Kompensation des verringerten Energiebeitrags notwendige Anzahl von Dieselgeneratoren oder ein Dieselgenerator mit einer ausreichenden Leistung gestartet oder vergleichbare Maßnahmen ausgelöst werden. The more accurately a signal generated on the basis of LIDAR measurements reflects the future wind conditions or their dependent variables (energy contribution per time unit, energy contribution per period absolute, energy contribution from time to absolute, etc.), the more specific can be reacted in the context of automatic power plant management. If, for example, a numerical estimated value is available for a future expected reduced energy contribution, a number of diesel generators or a diesel generator with sufficient power required to compensate for the reduced energy contribution can be started in good time or comparable measures can be initiated.

Zur Generierung eines auf LIDAR-Messungen basierenden Signals (Steuersignal) ist eine im Folgenden auch als Steuerungseinheit bezeichnete Vorrichtung bestimmt und eingerichtet, die einerseits zumindest ein LIDAR-System zur Generierung von Laserstrahlen und zur Auswertung der in der Atmosphäre reflektierten Anteile der Laserstrahlen nach dem LIDAR-Prinzip und andererseits eine Signalaufbereitungseinheit umfasst. Die Signalaufbereitungseinheit erzeugt zum Beispiel die oben erwähnten Binärsignale und/oder die oben erwähnten numerischen Schätzwerte. In order to generate a signal based on LIDAR measurements (control signal), a device which is also referred to below as the control unit is determined and set up, on the one hand at least one LIDAR system for generating laser beams and for evaluating the portions of the laser beams reflected in the atmosphere according to the LIDAR Principle and on the other hand comprises a signal conditioning unit. The signal conditioning unit generates, for example, the above-mentioned binary signals and / or the above-mentioned numerical estimates.

Bei einer besonderen Ausführungsform kann die Signalaufbereitungseinheit auch einen oder mehrere Filter, zum Beispiel auf Basis neuronaler Netzwerke, genetischer Algorithmen und dergleichen, umfassen, die das oder ein vom LIDAR-System jeweils erhältliches Signal (LIDAR-Signal) zum Beispiel anhand historischer Daten optimieren. Diese Optimierung erfolgt, indem der Filter anhand historischer LIDAR-Signale und zeitlich korrelierter Daten für tatsächliche Windverhältnisse und/oder Energiebeiträge usw. trainiert wird, so dass das von der Steuerungseinheit ausgegebene Steuersignal mit fortschreitendem Training des Filters immer besser die tatsächlichen zukünftigen Verhältnisse repräsentiert. Zusätzlich oder alternativ kann bei einem solchen Filter auch ein Modell berücksichtigt werden, zum Beispiel ein Modell, das die umgebende Topographie und/oder Vegetation, den oder die Orte einer Windkraftanlage oder einzelner Windkraftanlagen, die Effekte einer Abschattung und/oder eine sogenannte CFD-Simulation berücksichtigt. Bei dem Modell kann es sich um ein Modell handeln, dem die jeweils berücksichtigten Randbedingungen in einer eher feinen Auflösung, also zum Beispiel in einem 1 m-, 2 m- oder 5 m-Raster, oder in einer mittleren Auflösung, zum Beispiel einem 100 m-Raster, zugrunde liegen. Weiter zusätzlich oder auch alternativ kann ein solcher Filter auch ein Wettermodell auf einer Makroebene (1–50 km-Raster) berücksichtigen, um die lokalen LIDAR-Messungen mit regionalen langfristigen Wettereffekten zu kombinieren. In a particular embodiment, the signal conditioning unit may also comprise one or more filters, for example based on neuronal networks, genetic algorithms and the like, which optimize the signal or LIDAR signal available from the LIDAR system, for example on the basis of historical data. This optimization is done by training the filter on the basis of historical LIDAR signals and time correlated data for actual wind conditions and / or energy contributions, etc. so that the control signal output by the control unit progressively better represents the actual future conditions as the filter progresses. Additionally or alternatively, such a filter can also take into account a model, for example a model, the surrounding topography and / or vegetation, the location (s) of a wind turbine or individual wind turbines, the effects of shading and / or a so-called CFD simulation considered. The model can be a model that has the respective boundary conditions considered in a rather fine resolution, for example in a 1 m, 2 m or 5 m grid, or in a medium resolution, for example a 100 m-raster, underlying. Additionally or alternatively, such a filter may also take into account a weather model on a macro level (1-50 km grid) to combine the local LIDAR measurements with regional long term weather effects.

Innerhalb des Kraftwerksmanagements fungiert die Steuerungseinheit als Steuerung, die auf Basis eines von der Steuerungseinheit jeweils erzeugten Steuersignals das automatische Zu- oder Abschalten weiterer Energieerzeuger, wie zum Beispiel eines Dieselgenerators oder mehrerer Dieselgeneratoren, bewirkt. Within the power plant management, the control unit acts as a controller which, on the basis of a control signal generated by the control unit, automatically activates or deactivates further energy producers, such as a diesel generator or several diesel generators.

Die Erfindung ist damit ebenfalls eine solche Steuerungseinheit und eine insbesondere in Form von Software vorliegende Implementation des hier und im Folgenden beschriebenen Verfahrens, also ein entsprechendes Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, sowie eine Steuerungseinheit mit einer Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors und einem Speicher, in den ein solches Computerprogramm als Mittel zur Implementation und Ausführung des Verfahrens geladen und durch die Verarbeitungseinheit ausführbar ist und beim Betrieb der Steuerungseinheit durch die Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. The invention is thus likewise such a control unit and an implementation of the method described here and hereinafter, in particular in the form of software, ie a corresponding computer program with program code instructions executable by a computer and a storage medium with such a computer program, and a control unit with a processing unit in Form of or in the manner of a microprocessor and a memory in which such a computer program is loaded as means for implementing and executing the method and executable by the processing unit and executed in the operation of the control unit by the processing unit.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Corresponding objects or elements are provided in all figures with the same reference numerals.

Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Ergänzungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen. The embodiment is not to be understood as limiting the invention. Rather, additions and modifications are quite possible in the context of the present disclosure, in particular those, for example, by combination or modification of individual in conjunction with the described in the general or specific description part and in the claims and / or the drawing features or method steps for those skilled in the art with regard to the solution of the problem can be removed and lead by combinable features to a new subject or to new process steps or process steps.

Es zeigen Show it

1 eine Stromnetzeinheit mit einem die Stromnetzeinheit speisenden Windkraftwerk sowie einem aktivierbar an die Stromnetzeinheit angeschlossenen Dieselgenerator und ebenfalls daran angeschlossenen Verbrauchern, 1 a power grid unit with a wind power plant supplying the power grid unit as well as a diesel generator which can be activated and connected to the power grid unit and likewise connected consumers,

2 eine Steuerungseinheit mit einem LIDAR-System zur automatischen Aktivierung des Dieselgenerators in Abhängigkeit von zukünftig erwarteten Windverhältnissen, 2 a control unit with a LIDAR system for the automatic activation of the diesel generator depending on future expected wind conditions,

3, 4 und 5 Illustrationen zur Erläuterung einer Ermittlung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit mittels eines LIDAR-Systems, 3 . 4 and 5 Illustrations explaining a determination of wind direction and wind speed using a LIDAR system,

6 Momentaufnahmen bei sich ändernden Windverhältnissen, 6 Snapshots of changing wind conditions,

7 eine alternative Ausführungsform der Steuerungseinheit aus 2 sowie 7 an alternative embodiment of the control unit 2 such as

8 eine Illustration zur Erläuterung eines physikalischen Modells für die Ermittlung zukünftig erwarteter Windverhältnisse. 8th an illustration to explain a physical model for the determination of future expected wind conditions.

1 zeigt in schematisch vereinfachter Form eine kleinere Stromnetzeinheit 10 (island grid) mit einzelnen davon umfassten Kraftwerken/Energieerzeugern. Demnach umfasst die Stromnetzeinheit 10 zumindest ein Windkraftwerk 12 mit zumindest einer Windkraftanlage oder einer Mehrzahl von Windkraftanlagen und zumindest einen weiteren Energieerzeuger 14, zum Beispiel einen Dieselgenerator 14. An die Stromnetzeinheit 10 ist neben diesen speisenden Einheiten zumindest ein Verbraucher 16, üblicherweise eine Mehrzahl von Verbrauchern 16, angeschlossen. 1 shows in a simplified schematic form a smaller power grid unit 10 (island grid) with individual power plants / energy producers included. Accordingly, the power grid unit includes 10 at least one wind power plant 12 with at least one wind turbine or a plurality of wind turbines and at least one further power generator 14 , for example a diesel generator 14 , To the power grid unit 10 is at least one consumer in addition to these dining units 16 , usually a plurality of consumers 16 , connected.

Aufgrund des Energiebedarfs des oder jedes an die Stromnetzeinheit 10 angeschlossenen Verbrauchers 16 ergibt sich eine in der Stromnetzeinheit 10 notwendige Energiemenge. Für einfache Verhältnisse wird für die weitere Beschreibung davon ausgegangen, dass das Windkraftwerk 12 diese Energiemenge normalerweise zur Verfügung stellen kann. Wenn die von dem Windkraftwerk 12 erzeugte Energiemenge, etwa aufgrund momentan ungenügender Windverhältnisse, nicht ausreicht, wird der jeweilige weitere Energieerzeuger 14, hier also der Dieselgenerator 14 oder ein Dieselgenerator 14, zugeschaltet, der daraufhin zusätzliche elektrische Energie in die Stromnetzeinheit 10 einspeist und damit die Verfügbarkeit der notwendigen Energiemenge sicherstellt. Due to the energy demand of the or each to the power grid unit 10 connected consumer 16 results in a in the power grid unit 10 necessary amount of energy. For simple conditions it is assumed for the further description that the wind power plant 12 can normally provide this amount of energy. If that of the wind power plant 12 produced amount of energy, for example, due to currently insufficient wind conditions, not sufficient, is the respective other energy producer 14 , so here's the diesel generator 14 or a diesel generator 14 , then connected, which then additional electrical energy in the power grid unit 10 feed and thus ensure the availability of the necessary amount of energy.

Eine solche automatische Einflussnahme auf das Windkraftwerk 12 und/oder den Dieselgenerator 14 wird entsprechend der üblichen Terminologie als Kraftwerksmanagement bezeichnet und zum automatischen Kraftwerksmanagement ist eine Steuerungseinheit 18 vorgesehen. Diese umfasst in an sich bekannter Art und Weise Mittel zum Erfassen der jeweils von dem Windkraftwerk 12 bereitgestellten elektrischen Energie sowie Mittel zum Erfassen des jeweiligen Energiebedarfs des Verbrauchers 16 oder der Verbraucher 16. Wenn der Energiebedarf die von dem Windkraftwerk 12 bereitgestellte Energiemenge überschreitet, erfolgt durch die Steuerungseinheit 18 eine automatische Aktivierung des Dieselgenerators 14. Such an automatic influence on the wind power plant 12 and / or the diesel generator 14 is referred to in accordance with the usual terminology as power plant management and automatic power plant management is a control unit 18 intended. This includes in a conventional manner means for detecting each of the wind power plant 12 provided electrical energy and means for detecting the respective energy needs of the consumer 16 or the consumer 16 , When the energy needs of the wind power plant 12 provided amount of energy exceeds, carried out by the control unit 18 an automatic activation of the diesel generator 14 ,

Bei dem hier vorgestellten Ansatz für ein optimiertes Kraftwerksmanagement besteht der zentrale Aspekt darin, dass die Steuerungseinheit 18 den Dieselgenerator 14 oder andere Energieerzeuger rechtzeitig aktiviert, wenn die von dem Windkraftwerk 12 bereitgestellte elektrische Energie zum Beispiel aufgrund einer abnehmenden Windstärke zurückgeht. Bisher aktiviert die Steuerungseinheit 18 automatisch den Dieselgenerator 14, wenn eine aus diesem Grunde zurückgehende Menge eingespeister elektrischer Energie den Energiebedarf des oder jedes Verbrauchers 16 unterschreitet. Die bloße Aktivierung des Dieselgenerators 14 führt aber nicht unmittelbar zur Bereitstellung der jetzt in der Stromnetzeinheit 10 fehlenden elektrischen Energie, denn der Dieselgenerator 14 benötigt eine gewisse Anlauf- und Vorlaufzeit, bis eine Energieeinspeisung erfolgen kann. Folglich müsste der Dieselgenerator 14 zeitlich ausreichend vor demjenigen zukünftigen Zeitpunkt aktiviert werden, ab dem die von dem Windkraftwerk 12 bereitgestellte elektrische Energie zurückgeht. Eine übliche Anlauf- und Vorlaufzeit eines Dieselgenerators 14 liegt im Bereich von 3–5 Minuten. Die automatische Aktivierung eines Dieselgenerators 14 aufgrund einer zurückgehenden Menge von durch das Windkraftwerk 12 eingespeister elektrischer Energie durch die Steuerungseinheit 18 muss also entsprechend zumindest 3–5 Minuten vor dem tatsächlichen Rückgang der eingespeisten Energiemenge erfolgen. In the approach for optimized power plant management presented here, the central aspect is that the control unit 18 the diesel generator 14 or other power generators activated in time if that of the wind power plant 12 provided electrical energy, for example due to a decreasing wind strength decreases. So far, the control unit activated 18 automatically the diesel generator 14 if a quantity of injected electrical energy for that reason is the energy requirement of the or each consumer 16 below. The mere activation of the diesel generator 14 But does not directly lead to the provision of the now in the power grid unit 10 lack of electrical energy, because the diesel generator 14 requires a certain startup and lead time until a power supply can take place. Consequently, the diesel generator would have to 14 be activated sufficiently in advance of that future time, starting from that of the wind power plant 12 provided electrical energy returns. A typical startup and lead time of a diesel generator 14 is in the range of 3-5 minutes. The automatic activation of a diesel generator 14 due to a decreasing amount of through the wind power plant 12 fed electrical energy through the control unit 18 must be done accordingly at least 3-5 minutes before the actual decrease in the amount of energy fed.

Dazu umfasst die Steuerungseinheit 18 weitere Funktionseinheiten und entsprechend ist die Steuerungseinheit 18 in der Darstellung in 2 mit weiteren Details gezeigt. Demnach umfasst die Steuerungseinheit 18 ein grundsätzlich an sich bekanntes und hier daher auch nicht konkret dargestelltes LIDAR-System 20 zur Generierung von Laserstrahlen und zur Auswertung der in der Atmosphäre reflektierten Anteile der Laserstrahlen nach dem LIDAR-Prinzip und andererseits eine Signalaufbereitungseinheit 22. Das LIDAR-System 20 erzeugt kontinuierlich oder regelmäßig zumindest ein LIDAR-Signal 24 als Maß für am Abtastort ermittelte Windverhältnisse und damit auch als Maß für eine innerhalb eines Vorhersagehorizonts erwartete Änderung der Windstärke oder als Maß für innerhalb eines Vorhersagehorizonts am Ort des Windkraftwerks 12 erwartete Windverhältnisse. Der Vorhersagehorizont ist eine Zeitspanne und hier wird von einem Vorhersagehorizont von bis zu zehn Minuten, insbesondere 1–5 Minuten, ausgegangen. Mittels des LIDAR-Systems 20 ist in den dafür notwendigen Entfernungen eine Abtastung der atmosphärischen Verhältnisse möglich. Die Signalaufbereitungseinheit 22 erzeugt zum Beispiel auf Basis des LIDAR-Signals 24 ein oder mehrere Binärsignale 26, 28, zum Beispiel ein erstes Binärsignal 26, wenn die durch das LIDAR-Signal 24 kodierte, innerhalb des Vorhersagehorizonts erwartete Windstärke eine momentane Windstärke um einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert überschreitet und ein zweites Binärsignal 28, wenn die durch das LIDAR-Signal 24 kodierte, innerhalb des Vorhersagehorizonts erwartete Windstärke die momentane Windstärke zumindest um den Schwellwert unterschreitet. Das zweite Binärsignal 28 oder ein auf Basis des zweiten Binärsignals 28 generiertes Steuersignal 30 kann dann zur Aktivierung des Dieselgenerators 14 verwendet werden. Der Steuerungseinheit 18 oder der Signalaufbereitungseinheit 22 werden dafür ein die momentane Windstärke kodierendes Signal 32 und ein den Schwellwert kodierendes Signal 34 zugeführt. This includes the control unit 18 further functional units and accordingly is the control unit 18 in the illustration in 2 shown with further details. Accordingly, the control unit comprises 18 a fundamentally known and therefore not specifically illustrated LIDAR system 20 for the generation of laser beams and for the evaluation of the portions of the laser beams which are reflected in the atmosphere according to the LIDAR principle and on the other hand a signal conditioning unit 22 , The LIDAR system 20 generates continuously or regularly at least one LIDAR signal 24 as a measure of wind conditions determined at the sampling location and thus also as a measure of a change in the wind force expected within a forecast horizon or as a measure of within a forecast horizon at the location of the wind power plant 12 expected wind conditions. The forecast horizon is a time span and is based on a forecast horizon of up to ten minutes, in particular 1-5 minutes. By means of the LIDAR system 20 is in the necessary distances a sampling of the atmospheric conditions possible. The signal conditioning unit 22 generated, for example, based on the LIDAR signal 24 one or more binary signals 26 . 28 , for example, a first binary signal 26 when through the LIDAR signal 24 encoded within the prediction horizon expected wind strength exceeds a momentary wind strength by a predetermined or predeterminable threshold and a second binary signal 28 when through the LIDAR signal 24 coded, within the forecast horizon expected wind speed falls short of the current wind strength at least by the threshold. The second binary signal 28 or one based on the second binary signal 28 generated control signal 30 can then activate the diesel generator 14 be used. The control unit 18 or the signal conditioning unit 22 become a signal that encodes the current wind force 32 and a signal encoding the threshold 34 fed.

Die Signalaufbereitungseinheit 22 kann – wie bisher erläutert – nur das LIDAR-Signal 24 oder Steuersignale vom LIDAR-System 20 auswerten oder zusätzlich neben dem LIDAR-Signal 24 auch noch – wie zuvor anhand von 1 erläutert – ein Signal vom Windkraftwerk 12 auswerten, welches die momentane Energieeinspeisung kodiert, so dass aufgrund einer in der Signalaufbereitungseinheit 22 entsprechend angelegten Verknüpfung das zweite Binärsignal 28 und das Steuersignal 30 zur Ansteuerung des Dieselgenerators 14 immer dann erzeugt werden, wenn entweder die durch das LIDAR-Signal 24 kodierte, innerhalb des Vorhersagehorizonts erwartete Windstärke eine momentane Windstärke um den Schwellwert unterschreitet oder die durch das vom Windkraftwerk 12 erhaltene Signal kodierte Energieeinspeisung unter den Energiebedarf des Verbrauchers 16 oder der Verbraucher 16 fällt. The signal conditioning unit 22 can - as previously explained - only the LIDAR signal 24 or control signals from the LIDAR system 20 evaluate or in addition to the LIDAR signal 24 also still - as before by means of 1 explained - a signal from the wind power plant 12 Evaluate, which encodes the current energy supply, so that due to a in the signal conditioning unit 22 correspondingly applied link the second binary signal 28 and the control signal 30 for controlling the diesel generator 14 whenever generated either by the LIDAR signal 24 encoded within the forecast horizon expected wind strength falls below a momentary wind strength around the threshold value or that by the wind power plant 12 received signal coded energy input under the energy needs of the consumer 16 or the consumer 16 falls.

Neben solchen zu Erläuterungszwecken gewählten, einfachen Ausgangssignalen, wie zum Beispiel den erwähnten Binärsignalen 26, 28, kann die Steuerungseinheit 18 und speziell die Kombination aus LIDAR-System 20 und Signalaufbereitungseinheit 22 auch grundsätzlich beliebig komplexe Ausgangssignale als Basis für ein Kraftwerksmanagement liefern. Einzelne Beispiele sind nachfolgend, aber ausdrücklich ohne Anspruch auf Vollständigkeit genannt:

  • – bei einem zum Beispiel eine prozentuale Abnahme der Windstärke kodierenden LIDAR-Signal wird auf Basis des LIDAR-Signals oder einer auf Basis des LIDAR-Signal ermittelten erwarteten Energiemenge ein Zeitpunkt zum Aktivieren eines Dieselgenerators oder dergleichen ermittelt;
  • – und/oder bei einem zum Beispiel eine prozentuale Abnahme der Windstärke kodierenden LIDAR-Signal wird auf Basis des LIDAR-Signals oder einer auf Basis des LIDAR-Signal ermittelten erwarteten Energiemenge eine notwendige Energiemenge und eine zum Einspeisen der notwendigen Energiemenge erforderliche Anzahl von zum Beispiel Dieselgeneratoren ermittelt und der oder jeder Dieselgenerator wird gestartet;
  • – und/oder bei einem zum Beispiel eine prozentuale Abnahme der Windstärke kodierenden LIDAR-Signal werden auf Basis des LIDAR-Signals eine minimal notwendige Reserveenergiemenge und/oder eine minimal notwendige Schwungmasse und auf deren Basis bevorzugte Betriebsmodi (netzgeführt, netzbildend, aus) von in der Stromnetzeinheit 10 vorhandenen Umrichtern von zum Beispiel Photovoltaikanlagen oder Batterieanlagen ermittelt, um einen kostenoptimalen Betrieb bezüglich eines Hilfsenergieverbrauchs und/oder einer Komponentenalterung zu erreichen.
In addition to such, for explanatory purposes selected, simple output signals, such as the mentioned binary signals 26 . 28 , the control unit can 18 and especially the combination of LIDAR system 20 and signal conditioning unit 22 also basically provide arbitrarily complex output signals as a basis for power plant management. Individual examples are given below, but expressly without any claim to completeness:
  • - For example, in a LIDAR signal encoding a percentage decrease in wind force, a time to activate a diesel generator or the like is determined based on the LIDAR signal or an expected amount of energy determined based on the LIDAR signal;
  • - And / or at a, for example, a percentage decrease in the wind force encoding LIDAR signal is based on the LIDAR signal or on the basis of the LIDAR signal determined amount of energy required amount of energy and a number required for feeding the necessary amount of energy, for example Diesel generators determined and the or each diesel generator is started;
  • - And / or at a, for example, a percentage decrease in the wind force encoding LIDAR signal based on the LIDAR signal a minimum amount of reserve energy required and / or a minimum necessary flywheel and based on their preferred operating modes (network-guided, network-forming, off) of in the power grid unit 10 existing converters of, for example, photovoltaic systems or battery systems determined in order to achieve a cost-optimal operation in terms of auxiliary power consumption and / or component aging.

Die Darstellungen in 3, 4 und 5 veranschaulichen prinzipiell die Ermittlung einer Windrichtung und einer Windgeschwindigkeit mittels eines LIDAR-Systems 20. Die Darstellung in 3 zeigt insoweit das LIDAR-System 20, einen von dem LIDAR-System 20 ausgehenden Laserstrahl 36 und einen an einem Aerosol 38 reflektierten Strahl 40. Aus der Laufzeit der beiden Strahlen 36, 40 kann die Entfernung zu der Reflektionsstelle ermittelt werden. Zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit wird eine Frequenzänderung zwischen dem gesendetem und dem an einem sich mit der Windgeschwindigkeit bewegenden Aerosol 38 reflektiertem Strahl 36, 40 ausgewertet (Dopplerverschiebung), wie dies schematisch vereinfacht in der Darstellung in 4 gezeigt ist. Die Darstellung in 5 illustriert, dass zur Ermittlung einer jeweiligen Windrichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten mehrere Messpunkte, hier drei Messpunkte, und die jeweils reflektierten Strahlen 40 betrachtet werden. Tatsächlich ergibt sich ein Vektor als Maß für die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung. The illustrations in 3 . 4 and 5 illustrate in principle the determination of a wind direction and a wind speed by means of a LIDAR system 20 , The representation in 3 shows in this respect the LIDAR system 20 , one from the LIDAR system 20 outgoing laser beam 36 and one on an aerosol 38 reflected beam 40 , From the term of the two rays 36 . 40 the distance to the reflection point can be determined. To determine the wind speed, a frequency change between the transmitted and the moving at a wind speed aerosol 38 reflected beam 36 . 40 evaluated (Doppler shift), as schematically simplified in the representation in 4 is shown. The representation in 5 illustrates that to determine a respective wind direction at different times, several measuring points, here three measuring points, and the respective reflected beams 40 to be viewed as. In fact, a vector is a measure of wind speed and wind direction.

Die Darstellung in 6 illustriert den hier vorgeschlagenen Ansatz nochmals auf andere Weise. Gezeigt sind von oben nach unten gesehen vier Momentaufnahmen bei sich ändernden Windverhältnissen. Links ist jeweils das Windkraftwerk 12 in Form der Turbinen einzelner davon umfasster Windkraftanlagen gezeigt. Die Windverhältnisse sind durch die in Richtung auf das Windkraftwerk 12 weisenden Blockpfeile dargestellt. Unterhalb jeder Momentaufnahme ist darüber hinaus ein die Windgeschwindigkeit darstellender Graph 42 gezeigt, wobei auf der Abszisse die Windgeschwindigkeit und auf der Ordinate der Abstand vom Windkraftwerk 12 abgetragen sind. The representation in 6 illustrates the approach proposed here in another way. Shown are seen from top to bottom four snapshots with changing wind conditions. On the left is the wind power plant 12 shown in the form of the turbines of individual wind turbines included. The wind conditions are due to the wind power plant 12 pointing block arrows shown. Below each snapshot is also a wind speed graph 42 shown, where on the abscissa the wind speed and on the ordinate the distance from the wind power plant 12 are worn off.

In der obersten Darstellung in 6 sind gleichmäßige Windverhältnisse sowohl am Ort des Windkraftwerks 12 wie auch im gesamten für die Darstellung erfassten Entfernungsbereich gezeigt. In der unmittelbar darunter anschließenden Darstellung ist gezeigt, dass sich die Windverhältnisse ändern (kleinere Blockpfeile; fallende Flanke im Graph 42). Diese Änderung hat keinen Effekt am Ort des Windkraftwerks 12 und ist dort noch nicht erkennbar. In den beiden weiteren nachfolgenden Darstellungen wandert die Front mit geringerer Windstärke immer weiter auf das Windkraftwerk 12 zu. In the uppermost illustration in 6 are uniform wind conditions both at the site of the wind power plant 12 as shown throughout the range of coverage covered for illustration. The graph immediately below shows that the wind conditions change (smaller block arrows, falling flank in the graph 42 ). This change has no effect on the location of the wind power plant 12 and is not there yet recognizable. In the two other subsequent illustrations, the front moves with less wind power ever further to the wind power plant 12 to.

Mit dem hier vorgestellten Konzept gelingt mittels des LIDAR-Systems 20 auch eine Ermittlung einer in einer Entfernung vom Ort des Windkraftwerks 12 herrschenden Windstärke. Der dabei berücksichtigte Ort entspricht zum Beispiel dem Ort, der in der dritten der insgesamt vier Darstellungen in 6 durch die vertikale Linie markiert ist. Wenn dort mittels des LIDAR-Systems 20 die hier gezeigte Abnahme der Windgeschwindigkeit detektiert wird, kann mittels der Steuerungseinheit 18 die automatische Aktivierung zum Beispiel des Dieselgenerators 14 erfolgen. Anhand der letzten beiden der insgesamt vier Darstellungen in 6 ist erkennbar, dass zu diesem Zeitpunkt am Ort des Windkraftwerks 12 immer noch die bisherigen Windverhältnisse vorherrschen, so dass sich die Energieeinspeisung in die Stromnetzeinheit 10 noch nicht geändert hat, während gleichzeitig der automatisch aktivierte Dieselgenerator 14 bereits hochläuft und damit spätestens zu dem Zeitpunkt, zu dem die verringerte Windgeschwindigkeit auch zu einer verringerten Energieeinspeisung führt, zur Kompensation der verringerten Einspeisemenge des Windkraftwerks 12 zur Verfügung steht. With the concept presented here succeeds by means of the LIDAR system 20 also a determination of one at a distance from the location of the wind power plant 12 prevailing wind strength. For example, the place taken into account corresponds to the place which is in the third of the four representations in 6 is marked by the vertical line. If there by means of the LIDAR system 20 the decrease in wind speed shown here can be detected by means of the control unit 18 automatic activation, for example, of the diesel generator 14 respectively. Based on the last two of the four representations in 6 is recognizable that at this time at the place of the wind power plant 12 still the prevailing wind conditions prevail, so that the energy feed into the power grid unit 10 has not changed while at the same time the automatically activated diesel generator 14 already starts up and thus at the latest by the time at which the reduced wind speed also leads to a reduced energy supply, to compensate for the reduced feed amount of the wind power plant 12 is available.

Die Darstellung in 7 zeigt eine im Vergleich zu der in 2 gezeigten Situation ergänzte Steuerungseinheit 18. Danach umfasst die Steuerungseinheit 18, zum Beispiel als Funktionalität der Signalaufbereitungseinheit 22, eine Optimierungseinheit 44 und von der Optimierungseinheit 44 verarbeitete zusätzliche Daten 46 oder hat Zugriff auf solche Daten. Bei den zusätzlichen Daten 46 handelt es sich zum Beispiel um historische Daten 46, nämlich historische LIDAR-Signale einerseits und historische, zeitlich korrelierte tatsächliche Windverhältnisse und/oder darauf basierende Daten, wie zum Beispiel ein momentaner Energiebeitrag oder ein Energiebeitrag innerhalb einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitspanne etc. am Ort des Windkraftwerks 12 andererseits. Die Signalaufbereitungseinheit 22 fungiert dann als Filter und generiert mittels der Optimierungseinheit 44 und unter Berücksichtigung zum Beispiel der historischen Daten 46 ein Steuersignal 30 zur Aktivierung zum Beispiel des Dieselgenerators 14. Die jeweils verwendeten Daten 46 erlauben in an sich bekannter Art und Weise ein Trainieren der Optimierungseinheit 44 oder der Signalaufbereitungseinheit 22, so dass die von der Signalaufbereitungseinheit 22 generierten Ausgangssignale mit fortschreitendem Training immer besser die tatsächlichen zukünftigen Verhältnisse repräsentieren. Zusätzlich oder alternativ zu Daten in Form von historischen Daten 46 kann die Optimierungseinheit 44 und/oder die Signalaufbereitungseinheit 22 zum Beispiel auch Daten der folgenden Art berücksichtigen: Topologie der Umgebung des Windkraftwerks 12; Vegetation in der Umgebung des Windkraftwerks 12, ggf. einschließlich jahreszeitlicher Änderungen; Einflüsse der von dem Windkraftwerk 12 umfassten Windkraftanlagen, zum Beispiel in Abhängigkeit von einer Ausrichtung der Windkraftanlagen; längerfristige Wettervorhersagen oder Wettermodelle. Speziell solche Daten wie toplogische Daten, Daten zur Vegetation, Daten zur Jahres- und zur Tageszeit und/oder Daten bezüglich jeweils am Ort der Windkraftanlage vorherrschender Wetterverhältnisse erlauben auch eine Extrapolation des LIDAR-Signals 24 oder anderer vom LIDAR-System 20 gelieferter Signale. Bei einer besonderen Ausführungsform der Optimierungseinheit 44 umfasst diese eine Implementation eines mittels der jeweils verwendeten Daten 46, zum Beispiel der historischen Daten 46, trainierten neuronalen Netzes. The representation in 7 shows one compared to the one in 2 shown supplemented control unit 18 , Thereafter, the control unit includes 18 , for example, as functionality of the signal conditioning unit 22 , an optimization unit 44 and from the optimization unit 44 processed additional data 46 or has access to such data. For the additional data 46 For example, this is historical data 46 , namely historical LIDAR signals on the one hand and historical, temporally correlated actual wind conditions and / or data based thereon, such as a momentary energy contribution or an energy contribution within a predetermined or predefinable time period etc. at the location of the wind power plant 12 on the other hand. The signal conditioning unit 22 then acts as a filter and generated by means of the optimization unit 44 and considering, for example, the historical data 46 a control signal 30 for activation, for example, of the diesel generator 14 , The data used 46 allow in a conventional manner training the optimization unit 44 or the signal conditioning unit 22 so that from the signal conditioning unit 22 generated output signals as training progressively represent the actual future conditions. Additionally or alternatively to data in the form of historical data 46 can be the optimization unit 44 and / or the signal conditioning unit 22 For example, consider data of the following type: Topology of the wind power plant environment 12 ; Vegetation in the vicinity of the wind power plant 12 , if necessary including seasonal changes; Influences of the wind power plant 12 included wind turbines, for example, depending on an orientation of the wind turbines; longer-term weather forecasts or weather models. Specifically, such data as topological data, vegetation data, year and daytime data, and / or data relative to prevailing weather conditions at each site of the wind turbine also allow extrapolation of the LIDAR signal 24 or another one from the LIDAR system 20 supplied signals. In a particular embodiment of the optimization unit 44 this includes an implementation of one of the data used in each case 46 , for example, historical data 46 , trained neural network.

Alternativ umfasst die Optimierungseinheit 44 zum Beispiel eine Implementation eines physikalischen Modells, zum Beispiel eines Modells auf Basis einer schematisch vereinfacht in der Darstellung in 8 gezeigten Fluiddynamiksimulation. Der Raum um das Windkraftwerk 12 oder einzelne davon umfasste die Windkraftanlagen wird rechnerisch mit einem Gitter von Zellen 50, 52 überzogen. Bei den Zellen 50, 52 handelt es sich um Zellen 50 eines meso-skalischen Modells mit zum Beispiel einem Durchmesser/einer Kantenlänge von 30 m sowie um angrenzende Zellen 52 eines makro-skalischen Modells mit zum Beispiel einem Durchmesser/einer Kantenlänge von 3 km. Für jede Zelle 50, 52 werden zumindest Daten zum Luftdruck und zur Windgeschwindigkeit gespeichert. Initialwerte für eine Vorausberechnung der Luftbewegung auf Basis physikalischer Gleichungen, nämlich partieller Differentialgleichungen der Fluiddynamik, könnten durch die LIDAR-Messungen gegeben sein. Die Randbedingungen des meso-skalischen Modells können durch Informationen aus einem makroskopischen Wettermodell der größeren Gitterzellen 52 bestimmt werden. Durch Vorausberechnung der physikalischen Gleichungen (partielle Differentialgleichungen der Fluiddynamik) der Luftbewegung kann nun der Effekt von lokalen Störungen/Windbarrieren, zum Beispiel in Form eines Waldstücks 54, eines Hügels, Bebauung und dergleichen, auf die zukünftigen Windgeschwindigkeiten berechnet werden. Im gezeigten Beispiel würde der angedeutete Wald 54 dazu führen, dass zumindest ein Teil des auf den Wald 54 treffenden Windes um den Wald 54 herum fließen würde, wie dies mittels der eingezeichneten Flusslinien 56 veranschaulicht ist. Bei ungefähr gleichem Druck würde dies aufgrund der Massenerhaltung zu einer deutlich erhöhten Windgeschwindigkeit am Ort des Windkraftwerks 12 führen. Entsprechend würden Änderungen der Windgeschwindigkeit vor einem solchen oder ähnlichen Hindernis wesentlich größere/kleinere Änderungen am Ort des Windkraftwerks 12 bewirken. Alternatively, the optimization unit comprises 44 For example, an implementation of a physical model, for example a model based on a simplified schematic representation in FIG 8th shown fluid dynamics simulation. The room around the wind power plant 12 or any of these included the wind turbines is calculated using a grid of cells 50 . 52 overdrawn. With the cells 50 . 52 they are cells 50 a meso-scaled model with, for example, a diameter / an edge length of 30 m as well as adjacent cells 52 a macro-scale model with, for example, a diameter / edge length of 3 km. For every cell 50 . 52 At least data on air pressure and wind speed are stored. Initial values for a prediction of air movement based on physical equations, namely partial differential equations of fluid dynamics, could be given by LIDAR measurements. The boundary conditions of the meso-scaled model can be obtained by information from a macroscopic weather model of the larger lattice cells 52 be determined. By prediction of the physical equations (partial differential equations of fluid dynamics) of the air movement, the effect of local disturbances / wind barriers, for example in the form of a piece of woodland, can now be considered 54 , a hill, buildings and the like, are calculated on the future wind speeds. In the example shown, the indicated forest 54 cause at least part of the forest 54 apt wind around the forest 54 would flow around like this by means of the drawn flow lines 56 is illustrated. At about the same pressure this would due to the conservation of mass to a significantly increased wind speed at the site of the wind power plant 12 to lead. Accordingly, changes in wind speed before such or similar obstruction would cause significantly larger / smaller changes in the location of the wind power plant 12 cause.

Auf Basis von LIDAR-Signalen 24, zum Beispiel LIDAR-Signalen 24 in Bezug auf die in der Darstellung entlang einer horizontalen Linie angeordneten Blockpfeile angedeuteten Orte/Zellen 50 (Abtastorte; die Richtung und die Länge der Blockpfeile veranschaulicht die Windrichtung bzw. die Windgeschwindigkeit), können mittels des Modells die zukünftig, also innerhalb des Vorhersagehorizonts erwarteten Windverhältnisse am Ort des Windkraftwerks 12 oder auch am Ort einzelner oder aller von dem Windkraftwerk 12 umfassten Windkraftanlagen ermittelt werden. Die ermittelten erwarteten Windverhältnisse und/oder und die daraufhin zu erwartende Energieeinspeisung der Windkraftanlage oder der Windkraftanlagen bilden dann die Basis für ein automatisches Kraftwerksmanagement. Im Rahmen eines solchen automatischen Kraftwerksmanagements erfolgt zum Beispiel die automatische Aktivierung eines weiteren Energieerzeugers 14 oder weiterer Energieerzeuger 14. Based on LIDAR signals 24 , for example LIDAR signals 24 with respect to the indicated in the illustration along a horizontal line block arrows indicated places / cells 50 (Scanning locations, the direction and the length of the block arrows illustrates the wind direction or the wind speed), can use the model, the expected future wind conditions, ie within the forecast horizon at the location of the wind power plant 12 or at the location of individual or all of the wind power plant 12 covered wind turbines. The calculated expected wind conditions and / or the expected energy supply of the wind turbine or wind turbines then form the basis for an automatic power plant management. In the context of such an automatic power plant management, for example, the automatic activation of another energy generator takes place 14 or another energy producer 14 ,

Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. While the invention has been further illustrated and described in detail by the exemplary embodiment, the invention is not limited by the disclosed or disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Vorgeschlagen werden die Verwendung eines LIDAR-Systems 20 zur Kurzzeitvorhersage in einem Vorhersagehorizont von 1–10 Minuten, insbesondere einem Vorhersagehorizont von 1–5 Minuten, erwarteter Windverhältnisse am Ort eines Windkraftwerks 12 und zum Kraftwerksmanagement auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse sowie ein Verfahren zum Kraftwerksmanagement einer Stromnetzeinheit 10, in welche zumindest ein Windkraftwerk 12 elektrische Energie einspeist und wobei an die Stromnetzeinheit 10 zumindest ein weiterer Energieerzeuger 14 aktivierbar angeschlossen ist, mit folgenden Schritten: Mittels des LIDAR-Systems 20 erfolgt eine Kurzzeitvorhersage in einem Vorhersagehorizont von 1–10 Minuten, insbesondere einem Vorhersagehorizont von 1–5 Minuten, erwarteter Windverhältnisse am Ort des Windkraftwerks 12 und auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse erfolgt eine Aktivierung weiterer Energieerzeuger 14 oder eines weiteren Energieerzeugers 14. Individual aspects of the description submitted here can be briefly summarized as follows: The use of a LIDAR system is suggested 20 for short-term forecasting in a forecast horizon of 1-10 minutes, in particular a 1-5 minute forecast horizon, expected wind conditions at the location of a wind power plant 12 and power plant management based on the estimated expected wind conditions and a power plant management process of a power grid unit 10 , in which at least one wind power plant 12 feeds electrical energy and being to the power grid unit 10 at least one other energy producer 14 activated, with the following steps: By means of the LIDAR system 20 a short-term forecast takes place within a forecast horizon of 1-10 minutes, in particular a 1-5 minute forecast horizon, expected wind conditions at the location of the wind power plant 12 and on the basis of the calculated expected wind conditions, an activation of further energy producers takes place 14 or another energy producer 14 ,

Messungen auf Basis eines LIDAR-Systems 20 sind für das hier beschriebene Kraftwerksmanagement gut geeignet, weil der übliche Erfassungsbereich eines LIDAR-Systems 20 von bis zu 12 km bei einer angenommenen mittleren Windgeschwindigkeit von 25 m/s einen Vorhersagehorizont von bis zum 16 Minuten erlaubt und damit das mehrfach erwähnte kritische Zeitfenster für eine rechtzeitige Aktivierung weiterer Energieerzeuger 14 gut abdeckt. Measurements based on a LIDAR system 20 are well suited for the power plant management described here, because the usual coverage of a LIDAR system 20 of up to 12 km, assuming a mean wind speed of 25 m / s, a forecast horizon of up to 16 minutes is allowed and thus the repeatedly mentioned critical time window for a timely activation of additional power generators 14 good coverage.

Wesentliche Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes bestehen speziell in der Möglichkeit der Verringerung der laufenden Betriebskosten (OPEX), weil weitere Energieerzeuger 14, wie zum Beispiel Dieselgeneratoren 14 oder dergleichen, nicht dauerhaft, oder zumindest nicht unnötig früh laufen müssen und jetzt jeweils gezielt bedarfsweise zugeschaltet werden können. Genauso können Energiespeicher, wie zum Beispiel Batterien und dergleichen, bedarfsweise zugeschaltet werden, um zum Beispiel bei Starkwindverhältnissen oder Windböen resultierende erhöhte Einspeisungsmengen gezielt aufzufangen und für Zeiten zukünftiger Mindereinspeisung zu konservieren. Genauso wie mit dem hier vorgestellten Ansatz die laufenden Betriebskosten verringert werden können, lassen sich auch die Investitionskosten (CAPEX) reduzieren, denn auf Basis besserer Vorhersagen der von den Windverhältnissen abhängigen Variation der Einspeisemengen eines Windkraftwerks 12 ist auch eine an die tatsächlichen Kompensationsmengen angepasste Auslegung weiterer Energieerzeuger 14, wie zum Beispiel Dieselgeneratoren 14, und/oder Energiespeicher möglich. Ein in dieser Hinsicht genau passender Dieselgenerator 14 ist preiswerter als ein Dieselgenerator, der aus Sicherheitsgründen größer als ein solcher genau passender Dieselgenerator 14 ausgelegt ist. Significant advantages of the approach described here consist especially in the possibility of reducing ongoing operating costs (OPEX) because more energy producers 14 , such as diesel generators 14 or the like, not permanently, or at least do not need to run unnecessarily early and now each can be selectively connected as needed. In the same way, energy stores, such as batteries and the like, can be switched on as needed in order to specifically absorb, for example, increased feed quantities resulting from strong wind conditions or gusts of wind and to conserve them for periods of future infeed. Just as the current operating costs can be reduced with the approach presented here, the investment costs (CAPEX) can also be reduced, because on the basis of better predictions of the variation of the feed quantities of a wind power plant dependent on the wind conditions 12 is also an adapted to the actual compensation quantities design of other energy producers 14 , such as diesel generators 14 , and / or energy storage possible. An exactly matching diesel generator in this respect 14 is cheaper than a diesel generator, which for safety reasons larger than such a precisely matching diesel generator 14 is designed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10
Stromnetzeinheit Mains unit
12 12
Windkraftwerk Wind power plant
14 14
Energieerzeuger / Dieselgenerator Power generator / diesel generator
16 16
Verbraucher consumer
18 18
Steuerungseinheit control unit
20 20
LIDAR-System LIDAR system
22 22
Signalaufbereitungseinheit Signal conditioning unit
24 24
LIDAR-Signal LIDAR signal
26 26
(erstes) Binärsignal (first) binary signal
28 28
(zweites) Binärsignal (second) binary signal
30 30
Steuersignal control signal
32 32
Windstärkesignal Wind strength signal
34 34
Schwellwert threshold
36 36
Strahl, Laserstrahl Beam, laser beam
38 38
Aerosol aerosol
40 40
reflektierter Strahl reflected beam
42 42
Graph (der Windgeschwindigkeit) Graph (the wind speed)
44 44
Optimierungseinheit optimization unit
46 46
Daten / historische Daten Data / historical data
48 48
(frei) (free)
50 50
Zelle (eines meso-skalischen Modells) Cell (of a meso-scaled model)
52 52
Zelle (eines marko-skalischen Modells) Cell (of a marko-scale model)
54 54
Windbarriere/ Waldstück Wind barrier / woodland
56 56
Flusslinie flow line

Claims (10)

Verwendung eines LIDAR-Systems (20) zur Kurzzeitvorhersage erwarteter Windverhältnisse am Ort eines Windkraftwerks (12) oder mehrerer Windkraftwerke in einem Vorhersagehorizont von einer Minute bis zehn Minuten, insbesondere einem Vorhersagehorizont von einer Minute bis fünf Minuten, und zum Kraftwerksmanagement auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse. Use of a LIDAR system ( 20 ) for the short-term prediction of expected wind conditions at the location of a wind power plant ( 12 ) or several wind power plants in a forecast horizon of one minute to ten minutes, in particular a forecast horizon of one minute to five minutes, and power plant management based on the calculated expected wind conditions. Verwendung eines LIDAR-Systems (20) nach Anspruch 1, wobei das Kraftwerksmanagement auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse die automatische Aktivierung eines weiteren Energieerzeugers (14) oder weiterer Energieerzeuger (14) umfasst, welcher bzw. welche zusammen mit zumindest einem Verbraucher (16) und dem Windkraftwerk (12) aktivierbar an eine das Windkraftwerk (12), den oder jeden Verbraucher (16) und den oder jeden Energieerzeuger (14) umfassende Stromnetzeinheit (10) angeschlossen ist bzw. sind. Use of a LIDAR system ( 20 ) according to claim 1, wherein the power plant management on the basis of the calculated expected wind conditions, the automatic activation of another energy generator ( 14 ) or other energy producers ( 14 ) which together with at least one consumer ( 16 ) and the wind power plant ( 12 ) activatable to a wind power plant ( 12 ), the or each consumer ( 16 ) and the or each energy producer ( 14 ) comprehensive power grid unit ( 10 ) is connected or are. Verwendung eines LIDAR-Systems (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Kraftwerksmanagement auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse die automatische Ermittlung einer notwendigen Energiereserve umfasst. Use of a LIDAR system ( 20 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the power plant management based on the determined expected wind conditions comprises the automatic determination of a necessary energy reserve. Kraftwerksmanagementverfahren, wobei in eine Stromnetzeinheit (10) zumindest ein Windkraftwerk (12) elektrische Energie einspeist und wobei an die Stromnetzeinheit (10) zumindest ein weiterer Energieerzeuger (14) aktivierbar angeschlossen ist, mit folgenden Schritten: mittels eines LIDAR-Systems (20) erfolgt eine Kurzzeitvorhersage in einem Vorhersagehorizont von einer Minute bis zehn Minuten, insbesondere einem Vorhersagehorizont von einer Minute bis fünf Minuten, erwarteter Windverhältnisse am Ort des Windkraftwerks (12), auf Basis der ermittelten erwarteten Windverhältnisse erfolgt eine Aktivierung weiterer Energieerzeuger (14) oder eines weiteren Energieerzeugers (14). Power plant management process, whereby a power grid unit ( 10 ) at least one wind power plant ( 12 ) feeds electrical energy and to the power grid unit ( 10 ) at least one other energy producer ( 14 ) is activably connected, with the following steps: by means of a LIDAR system ( 20 ), a short-term forecast is made within a forecast horizon of one minute to ten minutes, in particular a forecast horizon of one minute to five minutes, expected wind conditions at the location of the wind power plant ( 12 ), on the basis of the calculated expected wind conditions, an activation of further energy generators ( 14 ) or another energy producer ( 14 ). Kraftwerksmanagementverfahren nach Anspruch 4, wobei das LIDAR-Systems (20) eine Funktionseinheit einer Steuerungseinheit (18) ist und eine weitere Funktionseinheit der Steuerungseinheit (18) eine dem LIDAR-System (20) nachgeschaltete Signalaufbereitungseinheit (22) ist und wobei die Signalaufbereitungseinheit (22) aus einem die erwarteten Windverhältnisse am Ort des Windkraftwerks (12) kodierenden LIDAR-Signal (24) des LIDAR-Systems (20) ein Steuersignal (30) zur Aktivierung weiterer Energieerzeuger (14) oder eines weiteren Energieerzeugers (14) generiert. Power plant management method according to claim 4, wherein the LIDAR system ( 20 ) a functional unit of a control unit ( 18 ) and another functional unit of the control unit ( 18 ) a LIDAR system ( 20 ) downstream signal conditioning unit ( 22 ) and wherein the signal conditioning unit ( 22 ) from one of the expected wind conditions at the location of the wind power plant ( 12 ) LIDAR signal ( 24 ) of the LIDAR system ( 20 ) a control signal ( 30 ) for activating further energy producers ( 14 ) or another energy producer ( 14 ) generated. Kraftwerksmanagementverfahren nach Anspruch 5, wobei die Signalaufbereitungseinheit (22) als Filter fungiert und mittels einer Optimierungseinheit (44) und historischer Daten (46) ein Steuersignal (30) zur Aktivierung weiterer Energieerzeuger (14) oder eines weiteren Energieerzeugers (14) generiert. Power plant management method according to claim 5, wherein the signal conditioning unit ( 22 ) acts as a filter and by means of an optimization unit ( 44 ) and historical data ( 46 ) a control signal ( 30 ) for activating further energy producers ( 14 ) or another energy producer ( 14 ) generated. Kraftwerksmanagementverfahren nach Anspruch 6, wobei die Optimierungseinheit (44) eine Implementation eines mittels der historischen Daten (46) trainierten neuronalen Netzes umfasst. Power plant management method according to claim 6, wherein the optimization unit ( 44 ) an implementation of one using the historical data ( 46 ) comprises trained neural network. Kraftwerksmanagementverfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei die Signalaufbereitungseinheit (22) eine Optimierungseinheit (44) mit einer Implementation eines physikalische Modells einer Umgebung des Windkraftwerks (12) umfasst und die Signalaufbereitungseinheit (22) auf Basis des LIDAR-Signals (24) und des Modells ein Steuersignal (30) zur Aktivierung weiterer Energieerzeuger (14) oder eines weiteren Energieerzeugers (14) generiert. Power plant management method according to claim 5, 6 or 7, wherein the signal conditioning unit ( 22 ) an optimization unit ( 44 ) with an implementation of a physical model of an environment of the wind power plant ( 12 ) and the Signal conditioning unit ( 22 ) based on the LIDAR signal ( 24 ) and the model a control signal ( 30 ) for activating further energy producers ( 14 ) or another energy producer ( 14 ) generated. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 4 bis 8 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Steuerungseinheit (18) zum Kraftwerksmanagement ausgeführt wird. A computer program comprising program code means for carrying out all the steps of any one of claims 4 to 8 when the computer program is stored on a control unit ( 18 ) is executed for power plant management. Steuerungseinheit (18) zum Kraftwerksmanagement mit einer Verarbeitungseinheit und einem Speicher, in den ein Computerprogramm nach Anspruch 9 geladen ist, das im Betrieb der Steuerungseinheit (18) zum Kraftwerksmanagement durch die Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. Control unit ( 18 ) for power plant management with a processing unit and a memory in which a computer program is loaded according to claim 9, which in the operation of the control unit ( 18 ) for power plant management by the processing unit.
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