DE102016212726A1 - Regelvorrichtung für große Stromnetze mit einer Vielzahl von kleinen, dezentralen und ggf. volatilen Erzeugern - Google Patents

Regelvorrichtung für große Stromnetze mit einer Vielzahl von kleinen, dezentralen und ggf. volatilen Erzeugern Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Regelvorrichtung zur Bestimmung einer Sekundär-/Tertiärregelleistung eines jeweiligen dezentralen Erzeugers in einem Stromnetz mit einer Vielzahl von Stromerzeugern, bei der ein Subtrahierer derart vorhanden ist, dass zunächst eine Abweichung der lokal gemessenen bzw. geschätzten Frequenz von der Netzfrequenz bestimmt wird, bei der ein Verstärker vorhanden ist, dem ein Integrator mit Begrenzer nachgeschaltet ist, der neben einer Integration dafür sorgt, dass eine am Ausgang eines Integrators gebildete Sekundär-/Tertiärregelleistung begrenzt wird, und bei der der Verstärker ein Totband aufweist und/oder der Ausgang des Integrators mit Begrenzer über eine Rückkoppeleinheit in der eine Multiplikation mit einem Faktor erfolgt, negativ auf den Eingang des Integrators mit Begrenzer rückgekoppelt ist. Die Vorteile der Erfindung liegen in einer nahezu beliebigen Skalierbarkeit, wobei eine Überlast einzelner Teilnehmer beispielsweise Sättigungen verhindert wird, in einem sehr einfachen Eintreten in einen bestehenden Regelleistungspool, in einer großen Robustheit gegen Netzauftrennung großer Stromnetze und gegenüber Kommunikationsausfällen, wobei letzteres insbesondere in Notfallszenarien von großer Bedeutung ist, und in einer guten Kompatibilität zu bereits bestehenden Sekundärregelleistungsstrukturen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für große Stromnetze mit einer Vielzahl von kleinen, dezentralen und ggf. volatilen Erzeugern, bei der ein stabiler Netzbetrieb durch eine dezentrale Bildung einer jeweiligen Sekundär-/Tertiärregelleistung seitens der einzelnen Erzeuger erreicht wird.
  • Seit mehreren Jahren verschiebt sich die Stromerzeugung von wenigen großen, planbaren und konzentrierten Erzeugern, typischerweise thermischen Kraftwerken wie Gasturbinen, Kohle- oder Atomkraftwerken, zu vielen kleinen, dezentralen und volatilen Erzeugern wie Windturbinen oder Photovoltaik-Anlagen. Diese volatile Erzeugung hat zur Folge, dass plötzliche, unvorhergesehene Erzeugungsänderungen zunehmen, d.h. der Bedarf an Primär- und Sekundärregelleistung steigt schon heute stark und in der Zukunft noch vermehrt an. Andererseits nimmt die Zahl der klassische Lieferanden von Primär- und Sekundärregelleistung, nämlich große, thermische Kraftwerke, immer stärker ab. Hieraus ergibt sich ein zunehmender Bedarf an Primär- und Sekundärregelleistungs-Bereitstellung durch kleine, dezentrale und ggf. volatile Erzeuger.
  • Die wesentliche Aufgabe der Primärregelleistung ist es, das Netz nach Last- und Erzeugungsänderungen in einen stabilen Betriebszustand zu überführen. Dies führt oft zu unerwünschten Erzeugungsverschiebungen und einer bleibender Frequenzabweichung, d.h. die Netzfrequenz weicht beispielsweise von einer Nennfrequenz von 50 Hz um 0,1 Hz ab.
  • Die Aufgabe der Sekundärregelleistung ist es, die Netzfrequenz wieder auf die Nennfrequenz zurückzuführen und die Verteilung der Last- und Erzeugungsänderung zwischen den verbliebenen Erzeugern neu zu balancieren.
  • Darüber hinaus kann eine Tertiärregelleistung dazu eingesetzt werden, um die einzelnen Erzeuger wieder möglichst nah an ihren optimalen Betriebspunkt zu bringen.
  • In heutigen Stromnetzen mit vorwiegend thermischer Erzeugung wird die erforderliche Sekundärregelleistung zentral berechnet und an die zugehörigen Komponenten als Erzeugungssollwerte verteilt. Dieses Verfahren ist sehr erfolgreich, da eine zentrale Berechnung grundsätzlich alle Faktoren berücksichtigen kann.
  • Mit der steigenden Zahl an dezentralen Erzeugern wird eine zentrale Berechnung jedoch immer schwieriger. Darüber hinaus können nur jene Erzeuger Sekundärregelleistung liefern, die der Zentrale bekannt sind und die mit der die Zentrale kommunizieren können. Bei einem Ausfall der Zentrale oder der Kommunikation zwischen der Zentrale und den Erzeugern kann keine Sekundärregelleistung mehr bereitgestellt werden.
  • Verschiedene Publikationen stellen diesem traditionellen Konzept ein verteiltes Sekundärregelleistungskonzept entgegen, dass auf einer dauerhaften Kommunikation zwischen den Erzeugern beruht, siehe beispielsweise F. Dörfler, J. W. Simpson-Porco, F. Bullo. Breaking the Hierarchy: Distributed Control & Economic Optimality in Microgrids. arXiv:1401.1767. [Online] 2014. [Cited: 10 27, 2015.] – http://arxiv.org/pdf/1401.1767v2.pdf.
  • Diese Konzepte sind besser skalierbar auf Stromnetze mit vielen Erzeugern die Sekundärregelleistung bereitstellen, haben aber wiederum andere erhebliche Nachteile. Der Ausfall auch nur eines Teils des Kommunikationsnetzes hat erhebliche Auswirkungen auf die Verteilung der Sekundärregelleistung und führt u.U. zu einer bleibenden Frequenzabweichung und somit zu einem bleibenden Erzeugungsungleichgewicht. Neue Erzeuger, die Sekundärregelleistung bereit stellen sollen, müssen in die bestehende Kommunikations- und Regelungsstruktur integriert werden. Darüber hinaus ist nicht klar, ob der Übergang vom heutigen System in dieses neue System ohne eine umfangreiche Neuorganisation möglich ist.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Regelvorrichtung zur Erzeugung eines stabilen, robusten und zuverlässigen Netzbetriebs in großen Stromnetzen mit einer Vielzahl von kleinen, dezentralen und ggf. volatilen Erzeugern anzugeben, bei der eine jeweilige erzeugerseitige Sekundär- und Tertiärregelleistung möglichst ohne explizite Kommunikation zwischen den Erzeugern ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Regelvorrichtung sowie Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung.
  • Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Regelvorrichtung zur Bestimmung einer Sekundär-/Tertiärregelleistung eines jeweiligen dezentralen Erzeugers in einem Stromnetz mit einer Vielzahl von Stromerzeugern, bei der ein Subtrahierer derart vorhanden ist, dass zunächst eine Abweichung der lokal gemessenen bzw. geschätzten Frequenz von der Netzfrequenz bestimmt wird, bei der ein Verstärker vorhanden ist, dem ein Integrator mit Begrenzer nachgeschaltet ist, der neben einer Integration dafür sorgt, dass eine am Ausgang eines Integrators gebildete Sekundär-/Tertiärregelleistung begrenzt wird, und bei der der Verstärker ein Totband aufweist und/oder der Ausgang des Integrators mit Begrenzer über eine Rückkoppeleinheit in der eine Multiplikation mit einem Faktor erfolgt, negativ auf den Eingang des Integrators mit Begrenzer rückgekoppelt ist.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen in einer nahezu beliebigen Skalierbarkeit, wobei eine Überlast einzelner Teilnehmer beispielsweise durch Sättigungen verhindert werden, in einem sehr einfachen Eintreten in einen bestehenden Regelleistungspool, in einer großen Robustheit gegen Netzauftrennung großer Stromnetze und gegenüber Kommunikationsausfällen, wobei letzteres insbesondere in Notfallszenarien von großer Bedeutung ist, und in einer guten Kompatibilität zu bereits bestehenden Sekundärregelleistungsstrukturen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Dabei zeigt
  • 1 ein Prinzipschaltbild einer bekannten Regelvorrichtung zur dezentralen Erzeugung einer Primär- und Sekundärregelleistung mit einer Kommunikation zu den weiteren Erzeugern bzw. deren Regelvorrichtungen,
  • 2 ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung der Leistungsregelung mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung und
  • 3 ein weiteres Prinzipschaltbild zur Erläuterung der Frequenzregelung mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung.
  • Alle Regelvorrichtungen zur dezentralen Erzeugung einer Primär- und Sekundär-/Tertiärregelleistung weisen, wie in 1 bis 3 dargestellt, üblicherweise für jeden Erzeuger einen verteilten primären Regler C1 zur Regelung mit Hilfe einer sogenannten "Statik" (droop) und zusätzlich einen verteilten sekundären Regler C2alt oder C2 auf, wobei dieser als Grundelement einen -I-Regler I bzw. IL beinhaltet, der ggf. einen Begrenzer L aufweist.
  • Um einen stabilen Betrieb von Wechselstromnetzen zu organisieren, wird in der Elektrotechnik bei Stromerzeugern der Einstellwert einer "Statik", englisch "droop", verwendet. Dieses Element ist in 1 entsprechend mit "droop" bezeichnet. Der Kennwert der Statik beschreibt u. a. beispielsweise die negative Steigung der normierten Kennlinie f(P). Dies stellt die Abhängigkeit des Sollwertes der Wirkleistung P von der gemessenen oder geschätzten Frequenz f dar. So eine "Statik" bzw. Reglerkennlinie wird im Verbundbetrieb vieler Kraftwerke zur Koordinierung der Primärregelung von Wirkleistung P über die Netzgrößen als Informationsträger genutzt. Dabei wird in Abhängigkeit von der Netzfrequenz f die Wirkleistung P geregelt, indem beispielsweise bei einem Turbosatz bei abnehmender Netzfrequenz das Drehmoment und damit auch die Leistung erhöht wird und umgekehrt. Grundlastkraftwerke haben eine große Statik, Spitzenlastkraftwerke eine geringe Statik. Eine geringe Statik bedeutet eine flache f(P)-Kennlinie, d.h. schon kleinste Frequenzabweichungen führen zu großen Lastwechselreaktionen (siehe beispielsweise WIKIPEDIA "Statik (Elektrotechnik").
  • 1 zeigt ein Prinzipblockschaltbild einer bekannten Regelvorrichtung zur dezentralen Erzeugung einer Primär- und Sekundärregelleistung mit einer "expliziten" Kommunikation SYNC zwischen einzelnen Erzeugern in einem Stromnetz N. Eine "implizite" Kommunikation findet ja quasi durch die Veränderungen der Leistungs- und Frequenzverhältnisse im Netz statt. Da die verteilten Integratoren sonst mittelfristig gegeneinander arbeiten, weil Frequenzmessungen ungenau sind oder die Takte der Prozessoren, auf denen die Sekundärregelung implementiert ist, nicht genau synchron sind, erfolgt in bekannten Systemen eine Synchronisation des jeweiligen Integrators, z. B. hier des Integrators I des verteilten sekundären Regler C2alt, mit den Integratoren in den Regelvorrichtungen der weiteren im Netz befindlichen Erzeuger.
  • Wesentliche Komponenten dieser bekannten Sekundärregelung C2alt sind die Bestimmung der Abweichung Δfi der lokal gemessenen bzw. geschätzten Frequenz fi von der Netzfrequenz fn, die Verstärkung M dieser Abweichung mit einem Verstärkungsfaktor Ks,i und die Integration I der so verstärkten Abweichung, wobei der Integratorausgang beispielsweise durch einen Begrenzer L noch auf die beiden Grenzwerte Psmin,i < 0 und Psmax,i > 0 begrenzt die jeweilige Sekundär-/Tertiärregelleistung Ps/t,i bzw. Ps,i des sekundären Regler C2alt liefert, die dann dem primären Regler C1 zur Verrechnung zugeführt wird.
  • Im verteilten primären Regler C1 erfolgt ebenfalls zunächst eine Bestimmung der Abweichung Δfi der lokal gemessenen bzw. geschätzten Frequenz fi von der Netzfrequenz fn, die dann jedoch mit Hilfe der Statik, hier eine Frequenz/Leistungs-Kennlinie fP, in eine entsprechende jeweilige Primärleistung Pprim,i umgewandelt wird, die wiederum gemeinsam mit der jeweilige Sekundär-/Tertiärregelleistung Ps/t,i und zusammen mit einer jeweiligen Referenzleistung Pref,i des jeweiligen Erzeugers eine jeweilige einzustellende Generatorleistung Pgen,i ergibt.
  • 2 zeigt ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung der Regelung der Generatorleistung Pgen,i eines verteilten Erzeugers entsprechend dem bekannten Aufbau gemäß 1 jedoch anstelle der bekannten Sekundärregelung C2alt ist hier eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung C2 zur Sekundär-/Tertiärregelleistung vorhanden.
  • Auch bei der Regelvorrichtung C2 wird zunächst wieder die Abweichung Δfi der lokal gemessenen bzw. geschätzten Frequenz fi von der Netzfrequenz fn mit Hilfe eines Subtrahierers S1 bestimmt. Danach wird diese Abweichung in einem Verstärker D mit Totband außerhalb eines Totbands Δfdb für betragsmäßig kleine Werte mit einem Verstärkungsfaktor ks,i verstärkt und innerhalb des Totbands weitgehend auf den Wert Null unterdrückt. Der Ausgang des Verstärkers D mit Totband ist mit einem Eingang eines weiteren Subtrahierers S2 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Integrators IL mit Begrenzer verbunden ist, der neben einer Integration dafür sorgt, dass am Ausgang des Integrators IL die jeweilige Sekundär-/Tertiärregelleistung Ps,i des sekundären Regler C2 auf die beiden Grenzwerte Psmin,i kleiner gleich 0 und Psmax,i größer gleich 0 begrenzt wird. Der Wert für die jeweilige Sekundär-/Tertiärregelleistung Ps,i wird dann in einer Rückkoppeleinheit F mit einem jeweiligen Faktor kt,i multipliziert auf den negativen Eingang des weiteren Subtrahierers S2 geführt, wodurch eine stabilisierende negative Rückkopplung erreicht wird.
  • Um die allmähliche divergierende Integration der verteilten Integratoren zu verhindern, ist erfindungsgemäß lokal ein Korrekturglied vorhanden, dass eine fortlaufende Integration kleiner Abweichungen Δfi verhindert. Dieses Korrekturglied kann beispielsweise optional durch die Rückkoppeleinheit F oder das Totband Δfdb im Verstärker D einzeln oder auch in Kombination realisiert werden.
  • Die Rückkoppeleinheit F dominiert bei kleinen Abweichungen Δfi den Eingang des Integrators und führt den Integrator somit auf betragsmäßig kleine Ausgangswerte zurück. Das Totband Δfdb sorgt dafür, dass der Ausgang des Verstärkers D bei kleinen Abweichungen Δfi null ist und somit der Integrator nicht weiter aufintegriert. In beiden Fällen wird somit eine divergierende Integration, z.B. aufgrund von nicht identischen Prozessortakten der verteilten Integratoren oder aufgrund von Messfehlern der Frequenz fi verhindert. Somit kann auf eine Kommunikation zur Vermeidung der divergierenden Integration verzichtet werden.
  • 3 zeigt ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung der Regelung der Generatorfrequenz fi eines verteilten Erzeugers. Die oben näher beschriebene erfindungsgemäße Regelvorrichtung C2 zur Sekundär-/Tertiärregelleistung kann auch hierfür benutzt werden, wobei hier die Sekundär-/Tertiärregelleistung Ps,i des sekundären Reglers C2 am Eingang des Primärleistungsreglers C1 zu einer jeweiligen Referenzleistung Pref,i des jeweiligen Erzeugers addiert wird und durch Subtraktion einer jeweiligen einzustellenden Generatorleistung Pgen,i eine negative jeweilige Primärleistung Pprim,i ergibt, welche als Eingangsgröße für eine Statik (droop) in Form einer Leistungs-/Frequenz-Kennlinie Pf dient. Mit Hilfe dieser Statik, die auch eine Multiplikation mit dem Faktor 1/kp,i einschließt, wird eine Frequenz-Abweichung Δfi gebildet, zu der dann am Ausgang die Netzfrequenz fn hinzuaddiert und dadurch die einzustellende Generatorfrequenz fi des jeweiligen Erzeugers gebildet wird.
  • Vorteile:
  • – Skalierbarkeit
  • Das Verfahren ist für beliebig viele Erzeuger einsetzbar. Eine Überlast einzelner Teilnehmer wird durch die Sättigungen verhindert. Die entsprechenden Erzeuger liefern die maximal/minimal zulässige Sekundärregelleistung. Die darüber hinaus erforderliche Sekundärregelleistung wird durch alle übrigen Erzeuger bereitgestellt, die nicht in Sättigung sind. Die maximal/minimal verfügbare Gesamtsekundärregelleistung ist somit die Summe der maximalen/minimalen Sekundärregelleistungen der einzelnen Erzeuger.
  • – Anschließen und sofort erzeugen (Plug-and-produce)
  • Neue Teilnehmer können durch Einschalten der "lokalen Sekundärregeleinrichtung" in einen bestehenden Regelleistungspool eintreten, ohne dass dies den übrigen Teilnehmern mitgeteilt werden muss. Lediglich die Verstärkungen ks,i und kt,i sollten in einer ähnlichen Größenordnung liegen bzw. die Totbänder Δfdb müssen abgestimmt werden.
  • – Robust gegenüber Kommunikationsausfällen
  • Da dieses Verfahren völlig ohne explizite Kommunikation auskommt, ist ein beliebig langer Betrieb des Stromnetzes ohne Kommunikation prinzipiell möglich. Dies ist insbesondere in Notfallszenarien von großer Bedeutung.
  • – Kompatibilität zu bestehenden Sekundärregelleistungsstrukturen
  • Das Verfahren kann ohne große Umstellungen in bestehende Strukturen integriert werden. Eine Kombination aus zentralen und dezentralen Sekundärregelungen ist problemlos möglich. Solange die zentrale Sekundärregelung aktiv ist, wird sie die Abweichung der Netzfrequenz zu null regeln. Sobald die zentrale Sekundärregelung ausfällt, übernehmen die dezentralen Sekundärregelungen diese Aufgabe. Durch eine passende Auswahl der Verstärkungsfaktoren lässt sich die Erfindung somit auch als Back-up Lösung für Stromnetze in Notsituationen verwenden.
  • – Robustheit gegen Netzauftrennung großer Stromnetze
  • Das Verfahren ist ebenfalls robust gegen die Auftrennung eines großen Stromnetzes in mehrere Teilnetze. Sofern ein Teilnetz über genügend Primär- und Sekundärregelleistung verfügt, um die Leistungsbilanz, also die Differenz aus Erzeugung und Last, im eigenen Teilnetz auszugleichen, findet dieser Ausgleich automatisch ohne jegliche explizite Kommunikation zwischen den teilnehmenden Erzeugern statt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • F. Dörfler, J. W. Simpson-Porco, F. Bullo. Breaking the Hierarchy: Distributed Control & Economic Optimality in Microgrids. arXiv:1401.1767. [Online] 2014. [Cited: 10 27, 2015.] – http://arxiv.org/pdf/1401.1767v2.pdf [0008]

Claims (8)

  1. Regelvorrichtung (C2) zur Bestimmung einer Sekundär-/Tertiärregelleistung (Ps,i) eines jeweiligen dezentralen Erzeugers in einem Stromnetz (N) mit einer Vielzahl von Stromerzeugern, – bei der ein Subtrahierer (S1) derart vorhanden ist, dass zunächst eine Abweichung (Δfi) der lokal gemessenen bzw. geschätzten Frequenz (fi) von einer Sollfrequenz (fn) bestimmt wird, – bei der ein Verstärker (D) und ein Integrator (IL) in Reihe geschaltet vorhanden sind und – bei der der Integrator ein Korrekturglied aufweist, dass eine fortlaufende Integration kleiner Abweichungen (Δfi) verhindert.
  2. Regelvorrichtung (C2) nach Anspruch 1, bei der das Korrekturglied einen Verstärker mit Totband (Δfdb) aufweist.
  3. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der das Korrekturglied eine Rückkoppeleinheit (F) aufweist.
  4. Regelvorrichtung (C2) nach Anspruch 3, bei der eine Rückkoppeleinheit (F) derart vorhanden ist, dass der Ausgang des Integrators (IL) negativ auf den Eingang des Integrators (IL) rückgekoppelt ist, wobei auch eine Multiplikation mit einem Faktor (kt,i) erfolgt.
  5. Regelvorrichtung (C2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der dem Integrator (IL) ein Begrenzer (L) nachgeschaltet ist, der dafür sorgt, dass eine am Ausgang eines Integrators gebildete Sekundär-/Tertiärregelleistung (Ps,i) begrenzt wird.
  6. Regelvorrichtung (C2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Sollfrequenz (fn) der Netzfrequenz entspricht.
  7. Verfahren zum Betrieb einer Regelvorrichtung (C2) nach Anspruch 1, – bei dem in einem verteilten primären Regler (C1) eine Abweichung (Δfi) der lokal gemessenen bzw. geschätzten Frequenz (fi) von der Netzfrequenz (fn) bestimmt wird, die dann mit Hilfe einer Statik, in Form einer Frequenz/Leistungs-Kennlinie (fP) und bei der eine Multiplikation mit einem Faktor (kp,i) erfolgt, in eine entsprechende jeweilige Primärleistung (Pprim,i) umgewandelt wird, – bei dem als Ergebnis eine jeweilige einzustellende Generatorleistung (Pgen,i) dadurch bestimmt wird, dass eine Referenzleistung (Pref,i) des jeweiligen Erzeugers, zu der im primären Regler (C1) gebildeten jeweiligen Primärleistung (Pprim,i) und zu der in der Regelvorrichtung (C2) gebildeten jeweilige Sekundär-/Tertiärregelleistung (Ps/t,i) addiert wird.
  8. Verfahren zum Betrieb einer Regelvorrichtung nach Anspruch 1, – bei dem eine negative jeweilige Primärleistung (Pprim,i) dadurch gebildet wird, dass am Eingang des Primärleistungsreglers (C1) die in der Regelvorrichtung (C2) bestimmte Sekundär-/Tertiärregelleistung (Ps,i) zu einer jeweiligen Referenzleistung (Pref,i) des jeweiligen Erzeugers addiert und davon eine jeweilige einzustellenden Generatorleistung (Pgen,i) subtrahiert wird, und – bei dem die negative jeweilige Primärleistung (Pprim,i)als Eingangsgröße für eine Statik in Form einer Leistungs-/Frequenz-Kennlinie (Pf) dient, wobei die Statik auch eine Multiplikation mit einem Faktor (1/kp,i) einschließt und am Ausgang eine Frequenz-Abweichung (Δfi) liefert, zu der dann am Ausgang die Netzfrequenz (fn) hinzuaddiert und dadurch die einzustellende Generatorfrequenz (fi) des jeweiligen Erzeugers gebildet wird.
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AU2017295395A AU2017295395B2 (en) 2016-07-13 2017-06-12 Control apparatus for large power supply systems having a multiplicity of small, decentralized and possibly volatile producers
US16/316,368 US20190296554A1 (en) 2016-07-13 2017-06-12 Control apparatus for large power supply systems having a multiplicity of small, decentralized and possibly volatile producers
EP17730450.8A EP3465864A1 (de) 2016-07-13 2017-06-12 Regelvorrichtung für grosse stromnetze mit einer vielzahl von kleinen, dezentralen und ggf. volatilen erzeugern
BR112019000452-1A BR112019000452A2 (pt) 2016-07-13 2017-06-12 aparelho de controle para grandes sistemas de alimentação que possuem uma multiplicidade de pequenos, descentralizados, e possivelmente temporários produtores
CL2019000098A CL2019000098A1 (es) 2016-07-13 2019-01-11 Dispositivo de control para grandes redes eléctricas con una pluralidad de productores pequeños, descentralizados y, opcionalmente, volátiles

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WO (1) WO2018010902A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100008119A1 (en) * 2008-01-31 2010-01-14 General Electric Company Solar power generation stabilization system and method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3905261A1 (de) * 1989-02-21 1990-08-23 Siemens Ag Verfahren und einrichtung zur stabilisation eines elektrischen versorgungsnetzes
US7345373B2 (en) * 2005-11-29 2008-03-18 General Electric Company System and method for utility and wind turbine control
DE102011078895A1 (de) * 2011-07-08 2013-01-10 Rainer Alzinger Energieverbund-System zur Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie sowie Verfahren zur Netzfrequenz-Regelung in einem solchen Energieverbund-System

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100008119A1 (en) * 2008-01-31 2010-01-14 General Electric Company Solar power generation stabilization system and method

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DÖRFLER, F.; SIMPSON-PORCO, J. W. ;BULLO, F.: Breaking the Hierarchy: Distributed Control & Economic Optimality in Microgrids. 2014, arXiv.org [online]. http://arxiv.org/pdf/1401.1767v2.pdf, *
F. Dörfler, J. W. Simpson-Porco, F. Bullo. Breaking the Hierarchy: Distributed Control & Economic Optimality in Microgrids. arXiv:1401.1767. [Online] 2014. [Cited: 10 27, 2015.] – http://arxiv.org/pdf/1401.1767v2.pdf
WIKIPEDIA "Regelleistung (Stromnetz)", Version vom 26.06.2016, https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Regelleistung_%28Stromnetz%29&oldid=155639416 *
WIKIPEDIA "Statik (Elektrotechnik)", Version vom 28.07.2015, https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Statik_%28Elektrotechnik%29&oldid=144485630 *

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