DE102018209056A1 - Power generating device for generating electrical power, power grid with such a power generating device, and method for operating such a power generating device on a power grid - Google Patents

Power generating device for generating electrical power, power grid with such a power generating device, and method for operating such a power generating device on a power grid Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungserzeugungseinrichtung (3), eingerichtet zur Erzeugung elektrischer Leistung, mit einer ersten elektrischem Maschine (5), mit einer Abwärme erzeugenden ersten Antriebseinrichtung (9), die eingerichtet ist, um die erste elektrische Maschine (5) anzutreiben, mit einer zweiten elektrischen Maschine (7), und mit einer zweiten Antriebseinrichtung (11), die eingerichtet ist, um die zweite elektrische Maschine (7) anzutreiben, und um Abwärme der ersten Antriebseinrichtung (9) zum Antreiben der zweiten elektrischen Maschine (7) zu nutzen, wobei die erste elektrische Maschine (5) und die zweite elektrische Maschine (7) mit einem gleichen Stromnetz (1) verbindbar sind. Die Leistungserzeugungseinrichtung (3) zeichnet sich durch eine Fehlerbehandlungseinrichtung (13) aus, die eingerichtet ist, um wenigstens einen bestimmten Fehler in dem Stromnetz (1) zu erkennen, in Reaktion auf den wenigstens einen bestimmten Fehler die zweite elektrische Maschine (7) elektrisch von dem Stromnetz (1) zu trennen, und zugleich die erste elektrische Maschine (5) mit dem Stromnetz (1) elektrisch verbunden zu halten.The invention relates to a power generation device (3), which is set up to generate electrical power, having a first electrical machine (5), having a first drive device (9) which generates waste heat and is set up to drive the first electrical machine (5), having a second electrical machine (7), and with a second drive device (11), which is set up to drive the second electrical machine (7), and to use waste heat from the first drive device (9) to drive the second electrical machine (7) The first electrical machine (5) and the second electrical machine (7) can be connected to the same power network (1). The power generation device (3) is characterized by an error handling device (13), which is set up to detect at least one specific error in the power network (1), in response to the at least one specific error, the second electrical machine (7) electrically to separate the power network (1) and at the same time to keep the first electrical machine (5) electrically connected to the power network (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungserzeugungseinrichtung, ein Stromnetz mit einer solchen Leistungserzeugungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Leistungserzeugungseinrichtung an einem Stromnetz.The invention relates to a power generating device, a power grid with such a power generating device and a method for operating such a power generating device on a power grid.

Eine Leistungserzeugungseinrichtung der hier angesprochenen Art, die eingerichtet ist zur Erzeugung elektrischer Leistung, weist eine erste elektrische Maschine auf, sowie eine erste, Abwärme erzeugende Antriebseinrichtung, wobei die erste Antriebseinrichtung eingerichtet ist, um die erste elektrische Maschine anzutreiben. Die Leistungserzeugungseinrichtung weist außerdem eine zweite elektrische Maschine sowie eine zweite Antriebseinrichtung auf, wobei die zweite Antriebseinrichtung eingerichtet ist, um die zweite elektrische Maschine anzutreiben, und um Abwärme der ersten Antriebseinrichtung zum Antrieb der zweiten elektrischen Maschine zu nutzen. Dabei sind die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine mit einem gleichen, insbesondere mit demselben Stromnetz verbindbar und insbesondere verbunden. Eine solche Kombination einer primären, Abwärme erzeugenden Antriebseinrichtung, die eine elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Leistung antreibt, mit einer sekundären, die Abwärme der primären Antriebseinrichtung nutzenden Antriebseinrichtung, welche eine weitere elektrische Maschine antreibt, dienen insbesondere dazu, den Wirkungsgrad von Leistungserzeugungseinrichtungen zu steigern, wobei die Abwärme der primären Antriebserzeugungseinrichtung nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben, sondern vielmehr zur Gewinnung zusätzlicher elektrischer Leistung genutzt werden kann.A power generating device of the type mentioned here, which is set up to generate electrical power, has a first electric machine and a first, waste heat generating drive device, wherein the first drive device is set up to drive the first electric machine. The power generating device further comprises a second electric machine and a second drive means, wherein the second drive means is arranged to drive the second electric machine, and to utilize waste heat of the first drive means for driving the second electric machine. In this case, the first electric machine and the second electric machine with a same, in particular connected to the same power grid and in particular connected. Such a combination of a primary, waste heat generating drive device, which drives an electric machine for generating electrical power, with a secondary, the waste heat of the primary drive means using drive means which drives a further electric machine, serve in particular to increase the efficiency of power generating devices, wherein the waste heat of the primary drive generating device is not released unused to the environment, but rather can be used to obtain additional electrical power.

Um die Netzstabilität in einem Stromnetz gewährleisten zu können, werden von einem Betreiber des Stromnetzes Anforderungen an die mit dem Stromnetz verbundenen Leistungserzeugungseinrichtungen gestellt. Solche Anforderungen können abhängig von einer Spannungsebene des Stromnetzes, einer Größe und Nennleistung der Leistungserzeuger und deren Bauart variieren. Unterscheiden sich die Nennleistungen der ersten elektrischen Maschine und der zweiten elektrischen Maschine der zuvor beschriebenen Leistungserzeugungseinrichtung deutlich, ergeben sich - insbesondere bauartbedingt - Unterschiede, aufgrund derer die beiden elektrischen Maschinen verschiedene Anforderungen des Netzbetreibers erfüllen müssen. Ein Beispiel sind dynamische Anforderungen der deutschen Netzanschlussrichtlinien. Dabei wird von Leistungserzeugungseinrichtungen zur Erzeugung elektrischer Leistung ein Durchfahren bestimmter Fehlerszenarien gefordert. Die Leistungserzeugungseinrichtungen dürfen sich dabei innerhalb einer sogenannten Fault-Ride-Through-Kurve nicht von dem Stromnetz trennen und müssen zugleich Blindleistung zur Gewährleistung der Netzstabilität zur Verfügung stellen. Dabei unterscheiden sich insbesondere die verschiedenen Fault-Ride-Through-Kurven deutlich zwischen den verschiedenen elektrischen Maschinen, insbesondere abhängig von deren Nennleistung.In order to be able to guarantee the grid stability in a power grid, an operator of the power grid makes demands on the power generating facilities connected to the power grid. Such requirements may vary depending on a voltage level of the power grid, a size and rating of the power generators and their type. Differences between the rated power of the first electric machine and the second electric machine of the power generating device described above, arise - especially due to design - differences, due to which the two electrical machines must meet different requirements of the network operator. An example is the dynamic requirements of the German network connection guidelines. In this case, driving through certain fault scenarios is required by power generating devices for generating electrical power. The power generation facilities must not disconnect from the power grid within a so-called fault-ride-through curve and at the same time have to provide reactive power to ensure grid stability. In particular, the different fault ride-through curves differ significantly between the various electrical machines, in particular depending on their rated power.

Typischerweise ist die Nennleistung der zweiten elektrischen Maschine, die durch Abwärme der ersten Antriebseinrichtung angetrieben wird, verglichen mit der Nennleistung der ersten Antriebseinrichtung und auch der Nennleistung der ersten elektrischen Maschine gering, womit die so produzierte elektrische Leistung spezifisch teuer ist. Wird dann gefordert, dass auch die zweite elektrische Maschine noch die Anforderungen des Stromnetzbetreibers, insbesondere Anforderungen aus den Netzanschlussrichtlinien erfüllt, würde dies die durch die zweite elektrische Maschine erzeugte elektrische Leistung noch stärker verteuern. Hinzu kommt, dass eine auch im Fehlerfall mit dem Stromnetz verbundene zweite elektrische Maschine einen Frequenzumrichter in der elektrischen Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine und dem Stromnetz erfordert, wobei gerade ein solcher Frequenzumrichter eine sehr teure und wesentlich zu den Kosten der durch die zweite elektrische Maschine bereitgestellten elektrischen Leistung beitragende Komponente ist. Weiterhin bedarf es dann einer Netzeinspeiseüberwachung und zusätzlicher Komponenten für die zweite elektrische Maschine.Typically, the rated power of the second electric machine, which is driven by waste heat of the first drive means, compared to the rated power of the first drive means and also the rated power of the first electric machine is low, so that the electric power thus produced is specifically expensive. If it is then demanded that the second electric machine still meets the requirements of the power grid operator, in particular requirements from the grid connection guidelines, this would make the electrical power generated by the second electric machine even more expensive. In addition, a connected even in case of failure with the mains second electric machine requires a frequency converter in the electrical connection between the second electric machine and the power grid, just such a frequency converter is a very expensive and substantially at the cost of the second electrical machine provided electrical power contributing component. Furthermore, it then requires a Netzinspeiseüberwachung and additional components for the second electric machine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungserzeugungseinrichtung, ein Stromnetz mit einer solchen Leistungserzeugungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Leistungserzeugungseinrichtung an einem Stromnetz zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide a power generating device, a power grid with such a power generating device and a method for operating such a power generating device to a power grid, said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Leistungserzeugungseinrichtung der zuvor angesprochenen Art geschaffen wird, welche eine Fehlerbehandlungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um wenigstens einen bestimmten Fehler in dem Stromnetz zu erkennen, wobei die Fehlerbehandlungseinrichtung weiter eingerichtet ist, um in Reaktion auf den wenigstens einen bestimmten Fehler, das heißt dann, wenn der wenigstens eine bestimmte Fehler erkannt wird, die zweite elektrische Maschine elektrisch von dem Stromnetz zu trennen und zugleich die erste elektrische Maschine mit dem Stromnetz elektrisch verbunden zu halten, das heißt die erste elektrische Maschine am Stromnetz zu lassen. Die derart ausgestaltete Leistungserzeugungseinrichtung weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Dadurch, dass die zweite elektrische Maschine gezielt von dem Stromnetz im Fehlerfall getrennt wird, muss sie nicht mehr die Anforderungen des Stromnetzbetreibers erfüllen, sodass sie einfacherer und kostengünstiger ausgestaltet sein kann. Demgegenüber verbleibt die erste elektrische Maschine am Stromnetz und erfüllt insoweit auch die Anforderungen des Netzbetreibers, wobei sie zur Netzstabilität beiträgt und insbesondere Blindleistungen zur Netzstabilisierung bereitstellen kann. Die Anforderungen des Netzbetreibers reduzieren sich auf die Kombination der ersten Antriebseinrichtung mit der ersten elektrischen Maschine, was die Auslegung der gesamten Leistungserzeugungseinrichtung vereinfacht und verbilligt. Besteht der wenigstens eine bestimmte Fehler nicht mehr fort, kann eine Freigabe der zweiten elektrischen Maschine erfolgen, wobei diese wieder elektrisch mit dem Stromnetz verbunden werden kann. Der Aufwand in Zusammenhang mit einer Zertifizierung der gesamten Leistungserzeugungseinrichtung wird deutlich reduziert und insgesamt auf ein geringeres Niveau gebracht, weil lediglich die erste Antriebseinrichtung in Kombination mit der ersten elektrischen Maschine die Anforderungen des Netzbetreibers erfüllen muss. Da die zweite elektrische Maschine im Fehlerfall elektrisch von dem Stromnetz getrennt wird, kann auf Zusatzkomponenten wie beispielsweise einen Wechselrichter, einen Frequenzumrichter, eine Netzeinspeiseüberwachung und dergleichen auf Seiten der zweiten elektrischen Maschine verzichtet werden, wodurch die leistungsspezifischen Kosten in Verbindung mit der von der zweiten elektrischen Maschine erzeugten elektrischen Leistung deutlich reduziert werden. Zugleich wird der Gesamtsystemwirkungsgrad erhöht.The object is achieved in particular by providing a power generating device of the type mentioned above, which has an error handling device that is configured to detect at least one specific fault in the power grid, wherein the fault handling device is further configured to respond in response to the at least one certain errors, that is, when the at least one certain error is detected, to electrically disconnect the second electric machine from the power grid and at the same time to keep the first electric machine electrically connected to the power grid, that is to leave the first electric machine on the power grid , The thus configured Power generating device has advantages compared to the prior art. The fact that the second electric machine is selectively disconnected from the power grid in the event of a fault, it no longer has to meet the requirements of the power grid operator, so that it can be designed simpler and cheaper. In contrast, the first electric machine remains on the power grid and meets the extent of the requirements of the network operator, where it contributes to network stability and in particular can provide reactive power for network stabilization. The requirements of the network operator are reduced to the combination of the first drive device with the first electric machine, which simplifies and reduces the design of the entire power generation device. If the at least one specific error no longer persists, a release of the second electrical machine can take place, whereby it can be electrically connected to the power supply again. The effort in connection with a certification of the entire power generation device is significantly reduced and brought to a lower level overall, because only the first drive device in combination with the first electric machine must meet the requirements of the network operator. Since the second electric machine is electrically disconnected from the mains in the event of a fault, can be dispensed with additional components such as an inverter, a frequency converter, a Netzinspeiseüberwachung and the like on the part of the second electric machine, whereby the performance-specific costs in connection with that of the second electrical Machine generated electrical power can be significantly reduced. At the same time, the overall system efficiency is increased.

Unter einer elektrischen Maschine wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, die eingerichtet ist, um mechanische Energie, insbesondere Rotationsenergie, in elektrische Energie zu wandeln, wobei die elektrische Maschine letztlich eingerichtet ist, um elektrische Leistung zu erzeugen, wenn ihr mechanische Leistung zugeführt wird. Die elektrische Maschine ist also insbesondere als Generator ausgebildet oder betreibbar.An electric machine is understood in particular to mean a device which is set up to convert mechanical energy, in particular rotational energy, into electrical energy, the electric machine finally being set up to generate electrical power when it is supplied with mechanical power. The electric machine is therefore designed or operable in particular as a generator.

Die erste elektrische Maschine ist bevorzugt für eine erste, höhere Nennleistung ausgelegt, wobei die zweite elektrische Maschine vorzugsweise für eine zweite, geringere Nennleistung ausgelegt ist, wobei die zweite Nennleistung geringer ist als die erste Nennleistung, und wobei die erste Nennleistung höher ist als die zweite Nennleistung. Der zweiten elektrischen Maschine wird bevorzugt vermittelt über die zweite Antriebseinrichtung ausschließlich aus der Abwärme der ersten Antriebseinrichtung gewonnene Leistung zugeführt. Dies bedingt bereits vom Prinzip her eine geringere Nennleistung für die zweite elektrische Maschine, da die Abwärmeleistung der ersten Antriebseinrichtung typischerweise geringer ist als deren Nennleistung. Hieraus ergibt sich wiederum, dass es mit Blick auf die Netzstabilität und die Bereitstellung von Blindleistung vergleichsweise unerheblich ist, ob die zweite elektrische Maschine mit dem Stromnetz elektrisch verbunden bleibt, oder ob sie von dem Stromnetz elektrisch getrennt wird. Der Hauptteil der elektrischen Leistung wird ohnehin von der ersten elektrischen Maschine erzeugt und in das Stromnetz eingespeist, wobei auch mit Blick auf die Bereitstellung von Blindleistung zur Gewährleistung der Netzstabilität festgestellt werden kann, dass die Blindleistung, die gegebenenfalls noch von der zweiten elektrischen Maschine bereitgestellt werden könnte, letztlich im Vergleich zu der durch die erste elektrische Maschine bereitgestellten Blindleistung zumindest verzichtbar, insbesondere vernachlässigbar ist. Es entsteht daher aus Sicht des Stromnetzbetreibers kein relevanter Nachteil daraus, dass im Fehlerfall die zweite elektrische Maschine vom Stromnetz getrennt wird. Vielmehr ermöglicht die erste elektrische Maschine eine Bereitstellung von Blindleistung in auch bezogen auf die Gesamtleistung der Leistungserzeugungseinrichtung ausreichender Menge.The first electric machine is preferably designed for a first, higher rated power, wherein the second electric machine is preferably designed for a second, lower rated power, wherein the second rated power is less than the first rated power, and wherein the first rated power is higher than the second Rated capacity. The second electric machine is preferably mediated via the second drive means supplied exclusively from the waste heat of the first drive means power obtained. This already requires a lower nominal power for the second electric machine, since the waste heat output of the first drive device is typically less than its rated power. This in turn implies that, with regard to the grid stability and the provision of reactive power, it is comparatively insignificant whether the second electric machine remains electrically connected to the power grid or whether it is electrically disconnected from the power grid. The majority of the electric power is generated anyway by the first electric machine and fed into the power grid, it can be determined with a view to the provision of reactive power to ensure grid stability that the reactive power, which may still be provided by the second electric machine could ultimately be at least dispensable, in particular negligible compared to the reactive power provided by the first electric machine. From the point of view of the power grid operator, therefore, there is no relevant disadvantage in that, in the event of a fault, the second electrical machine is disconnected from the power grid. On the contrary, the first electric machine makes it possible to provide reactive power in an amount which is also sufficient in relation to the total power of the power generating device.

Bevorzugt ist die Fehlerbehandlungseinrichtung als Steuereinheit der Leistungserzeugungseinrichtung ausgebildet, oder sie ist Teil einer Steuereinheit der Leistungserzeugungseinrichtung. Es ist auch möglich, dass die Fehlerbehandlungseinrichtung - insbesondere in Form einer Steuerungssoftware oder eines Steuerungsmoduls einer Steuerungssoftware - in die Steuereinheit der Leistungserzeugungseinrichtung implementiert ist.Preferably, the error handling device is designed as a control unit of the power generation device, or it is part of a control unit of the power generation device. It is also possible for the error handling device-in particular in the form of a control software or a control module of a control software-to be implemented in the control unit of the power generation device.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leistungserzeugungseinrichtung einen ersten Leistungsschalter aufweist, der eingerichtet ist zum elektrischen Verbinden - und entsprechend Trennen - der ersten elektrischen Maschine mit - von - dem Stromnetz. Die Leistungserzeugungseinrichtung weist außerdem einen zweiten, von dem ersten Leistungsschalter unabhängig betätigbaren Leistungsschalter auf, der eingerichtet ist zum elektrischen Verbinden - und Trennen - der zweiten elektrischen Maschine mit - von - dem Stromnetz. Die Leistungsschalter sind - insbesondere unabhängig voneinander - mit der Fehlerbehandlungseinrichtung wirkverbunden, sodass sie durch die Fehlerbehandlungseinrichtung betätigbar sind. Es ist möglich, dass wenigstens ein Fehler, der von dem wenigstens einen bestimmten Fehler verschieden ist, existiert, bei welchem auch die erste elektrische Maschine durch Öffnen des ersten Leistungsschalters, angesteuert von der Fehlerbehandlungseinrichtung, von dem Stromnetz elektrisch getrennt wird. Dies kann insbesondere geschehen, um die Leistungserzeugungseinrichtung und hier speziell die erste elektrische Maschine vor einer Beschädigung zu schützen. Die Fehlerbehandlungseinrichtung ist insbesondere eingerichtet, um dann, wenn der wenigstens eine bestimmte Fehler auftritt, den zweiten Leistungsschalter anzusteuern, sodass dieser öffnet, wodurch die zweite elektrische Maschine elektrisch von dem Stromnetz getrennt wird. Dagegen wird in diesem Fall der erste Leistungsschalter nicht angesteuert, sodass dieser geschlossen bleibt, oder er wird angesteuert, um geschlossen zu bleiben, sodass die erste elektrische Maschine elektrisch mit dem Stromnetz verbunden bleibt.According to one embodiment of the invention, it is provided that the power generation device has a first power switch which is set up for the electrical connection - and accordingly disconnection - of the first electric machine with - from - the power grid. The power generation device also includes a second power switch operable independently of the first power switch and configured to electrically connect and disconnect the second electric machine to the power grid. The circuit breakers are - in particular independently of each other - operatively connected to the error handling device, so that they can be actuated by the error handling device. It is possible that at least one fault, which is different from the at least one specific fault, exists, in which also the first electric machine is electrically disconnected from the power supply by opening the first power switch, driven by the fault handling device. This can be done in particular to protect the power generating device and here especially the first electrical machine from damage. The error handling device is in particular is arranged to then, when the at least one certain error occurs, to control the second power switch, so that this opens, whereby the second electric machine is electrically disconnected from the mains. In contrast, in this case, the first power switch is not driven so that it remains closed, or it is driven to remain closed, so that the first electric machine remains electrically connected to the mains.

Der zweite Leistungsschalter ist vorzugsweise auf einer Seite der ersten elektrischen Maschine vor dem ersten Leistungsschalter vorgesehen, sodass die erste elektrische Maschine über den ersten Leistungsschalter mit dem Stromnetz verbunden bleiben kann, wobei zugleich die zweite elektrische Maschine elektrisch von dem Stromnetz getrennt werden kann. Zugleich ist es möglich, beispielsweise zum Hochfahren der Leistungserzeugungseinrichtung, den zweiten Leistungsschalter zu schließen, während der erste Leistungsschalter geöffnet ist, sodass die erste elektrische Maschine mit der zweiten elektrischen Maschine elektrisch verbunden ist, wobei die beiden elektrischen Maschinen jedoch über den ersten Leistungsschalter von dem Stromnetz elektrisch getrennt sind. So können beispielsweise beim Hochfahren der Leistungserzeugungseinrichtung zunächst die beiden elektrischen Maschinen elektrisch miteinander verbunden werden, bevor eine Verbindung zum Stromnetz gemeinsam für beide elektrische Maschinen über den ersten Leistungsschalter hergestellt wird.The second power switch is preferably provided on one side of the first electric machine in front of the first power switch, so that the first electric machine can remain connected to the power supply via the first power switch, wherein at the same time the second electric machine can be electrically disconnected from the power grid. At the same time, it is possible, for example, to start the power generating device to close the second power switch, while the first power switch is open, so that the first electric machine is electrically connected to the second electric machine, but the two electric machines via the first power switch of the Electricity supply are electrically isolated. For example, when starting up the power generating device, the two electrical machines can first be electrically connected to one another before a connection to the power network is established jointly for both electrical machines via the first circuit breaker.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Verbindung der zweiten elektrischen Maschine mit dem Stromnetz frei ist von einem Frequenzumrichter. Dies bedeutet insbesondere, dass in der elektrischen Verbindung der zweiten elektrischen Maschine mit dem Stromnetz kein Frequenzumrichter vorgesehen ist. Da die zweite elektrische Maschine im Fehlerfall von dem Stromnetz getrennt wird, kann auf einen Frequenzumrichter vorteilhaft verzichtet werden, wodurch erhebliche Kosten in Verbindung mit der Leistungserzeugung durch die zweite elektrische Maschine eingespart werden können. Vorzugsweise ist in der elektrischen Verbindung der zweiten elektrischen Maschine mit dem Stromnetz auch kein Wechselrichter und/oder keine Netzeinspeiseüberwachung vorgesehen. Dieser Komponenten bedarf es nicht, da die zweite elektrische Maschine im Fehlerfall von dem Stromnetz elektrisch getrennt wird.According to one embodiment of the invention, it is provided that the electrical connection of the second electrical machine to the power supply network is free of a frequency converter. This means, in particular, that no frequency converter is provided in the electrical connection of the second electric machine to the power grid. Since the second electric machine is disconnected from the mains in case of failure, can be advantageously dispensed with a frequency converter, whereby significant costs can be saved in connection with the power generation by the second electric machine. Preferably, in the electrical connection of the second electric machine with the power grid and no inverter and / or no power feed monitoring provided. These components are not required because the second electrical machine is electrically disconnected from the mains in case of failure.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine als Synchronmaschine ausgebildet ist. In diesem Fall kann in besonders vorteilhafter Weise auch auf einen Frequenzumrichter zwischen der ersten elektrischen Maschine und dem Stromnetz verzichtet werden. Weiterhin weist eine Synchronmaschine als erste elektrische Maschine im Betrieb der Leistungserzeugungseinrichtung Vorteile im Vergleich mit einer Asynchronmaschine auf, insbesondere in Hinblick auf die Gewährleistung einer Netzstabilität im normalen, fehlerfreien Betrieb.According to one embodiment of the invention, it is provided that the first electric machine is designed as a synchronous machine. In this case, a frequency converter between the first electric machine and the power network can be dispensed with in a particularly advantageous manner. Furthermore, a synchronous machine as the first electric machine in operation of the power generating device has advantages in comparison with an asynchronous machine, in particular with regard to ensuring network stability in normal, error-free operation.

Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Ausgestaltung der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere auch von deren Antriebswirkverbindung mit der zweiten Antriebseinrichtung. Eine Asynchronmaschine kann bei der hier vorgeschlagenen Leistungserzeugungseinrichtung problemlos als zweite elektrische Maschine verwendet werden, da sie die Anforderungen des Netzbetreibers für den Fehlerfall nicht erfüllen muss, weil sie dann vom Stromnetz getrennt wird. Wäre dies nicht der Fall, und würde die zweite elektrische Maschine auch im Fehlerfall am Stromnetz verbleiben, könnte eine Asynchronmaschine die Anforderungen des Netzbetreibers ohne zusätzliche Komponenten kaum erfüllen, was die spezifischen Kosten der durch die zweite elektrische Maschine erzeugten elektrischen Leistung deutlich erhöhen würde. Die Verwendung einer Synchronmaschine als zweite elektrische Maschine ist dagegen mit Blick auf die Abwärmenutzung, insbesondere mit Blick auf ein instationäres Abwärmeaufkommen, weniger günstig, sodass es vorteilhaft ist, wenn eine Asynchronmaschine als zweite elektrische Maschine verwendet werden kann.Alternatively or additionally, it is preferably provided that the second electrical machine is designed as an asynchronous machine. This enables a particularly cost-effective design of the second electric machine, in particular also of its drive-active connection with the second drive device. An asynchronous machine can be easily used as the second electric machine in the power generating device proposed here, since it does not have to meet the requirements of the network operator for the fault, because it is then disconnected from the power grid. If this were not the case, and the second electric machine remained in the power grid even in the event of a fault, an asynchronous machine would hardly be able to meet the grid operator's requirements without additional components, which would significantly increase the specific cost of the electrical power generated by the second electric machine. By contrast, the use of a synchronous machine as the second electric machine is less favorable with regard to the use of waste heat, in particular with a view to transient heat generation, so that it is advantageous if an asynchronous machine can be used as the second electric machine.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Antriebseinrichtung als Kreisprozesseinrichtung zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses ausgebildet ist. Die Kreisprozesseinrichtung ist thermisch mit der ersten Antriebseinrichtung zur Nutzung von Abwärme der ersten Antriebseinrichtung verbunden. Dies ermöglicht eine sehr effiziente Nutzung der Abwärme der ersten Antriebseinrichtung.According to one embodiment of the invention, it is provided that the second drive device is designed as a cycle processing device for carrying out a thermodynamic cycle. The cycle device is thermally connected to the first drive means for utilizing waste heat of the first drive means. This allows a very efficient use of the waste heat of the first drive device.

Unter einer Kreisprozesseinrichtung wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, die geeignet und eingerichtet ist zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses. Eine solche Kreisprozesseinrichtung weist insbesondere eine Fördereinrichtung, vorzugsweise eine Pumpe, zur Förderung eines Kreisprozessmediums entlang eines Strömungspfads für das Kreisprozessmedium der Kreisprozesseinrichtung auf. Dabei sind entlang des Strömungspfads - vorzugsweise in dieser Reihenfolge in Strömungsrichtung des Kreisprozessmediums gesehen - die Fördereinrichtung, ein Verdampfer, eine Kraftmaschine und ein Kondensator vorgesehen, wobei das Kreisprozessmedium in dem Verdampfer Wärme, nämlich Abwärme der ersten Antriebseinrichtung, aufnimmt, wobei zumindest ein Teil der aufgenommenen Wärme durch das Kreisprozessmedium in der Kraftmaschine abgegeben und in mechanische Arbeit gewandelt wird. Ein verbleibender Teil der in dem Verdampfer aufgenommenen Wärme des Kreisprozessmediums wird vorzugsweise stromabwärts der Kraftmaschine in dem Kondensator wieder an eine äußere Umgebung des Kreisprozesses abgegeben. Das Kreisprozessmedium wird dann zurück zum Verdampfer gefördert, wo der Kreisprozess von neuem beginnt.A cycle process device is understood in particular to mean a device which is suitable and arranged for carrying out a thermodynamic cycle. Such a cycle processing device has, in particular, a delivery device, preferably a pump, for delivery of a cycle medium along a flow path for the cycle medium of the cycle process device. The conveyor, an evaporator, an engine and a condenser are provided along the flow path - preferably seen in this order in the flow direction of the cycle medium, the cycle medium in the evaporator, namely, waste heat of the first drive device, at least part of absorbed heat through the Circulating process medium is discharged in the engine and converted into mechanical work. A remaining portion of the heat taken up in the evaporator heat of the cycle medium is preferably discharged downstream of the engine in the condenser to an external environment of the cycle. The recycle medium is then returned to the evaporator where the cycle begins anew.

Die Kreisprozesseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses an einem organischen Kreisprozessmedium. Hierdurch ist es möglich, ein Kreisprozessmedium zu wählen, welches bereits bei einem vergleichsweise - insbesondere im Vergleich mit Wasser - geringen Temperaturniveau eine für einen effizienten Betrieb des Kreisprozesses geeignete Wärmemenge aufnehmen kann, wobei das Kreisprozessmedium insbesondere einen im Vergleich zu Wasser niedrigeren Siedepunkt aufweisen kann. Es ist also insbesondere möglich, ein solches organisches Kreisprozessmedium bei einem vergleichsweise niedrigen Temperaturniveau zu verdampfen. Hierdurch ist ein solches organisches Kreisprozessmedium besonders geeignet, um Abwärme - insbesondere einer Brennkraftmaschine - zu nutzen. Besonders bevorzugt ist die Kreisprozesseinrichtung eingerichtet zur Durchführung eines organischen Rankine-Kreisprozesses (ORC - Organic Rankine Cycle). Ein solcher Kreisprozess ist in besonderer Weise geeignet, um Abwärme, insbesondere einer Brennkraftmaschine, zu nutzen.The cycle device is preferably set up to carry out a thermodynamic cycle on an organic cycle medium. This makes it possible to choose a cycle medium, which can absorb even in a comparatively - especially in comparison with water - low temperature level suitable for efficient operation of the cycle heat amount, the cycle medium may have in particular a lower boiling point compared to water. It is thus possible, in particular, to evaporate such an organic cycle medium at a comparatively low temperature level. As a result, such an organic cycle medium is particularly suitable to use waste heat - especially an internal combustion engine. Particularly preferably, the cycle device is set up to carry out an organic Rankine cycle (ORC - Organic Rankine Cycle). Such a cycle is particularly suitable to use waste heat, in particular an internal combustion engine.

Die Kraftmaschine ist vorzugsweise mit der zweiten elektrischen Maschine antriebswirkverbunden, sodass die zweite elektrische Maschine durch die Kraftmaschine der Kreisprozesseinrichtung antreibbar ist.The engine is preferably driveabgetrunden with the second electric machine, so that the second electric machine is driven by the engine of the cycle processing device.

Unter einer Kraftmaschine wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche eingerichtet ist, um Energie des Kreisprozessmediums, insbesondere thermische Energie, Druckenergie und/oder Strömungsenergie, in mechanische Energie zu wandeln, wobei die mechanische Energie bevorzugt an einer Abtriebswelle der Kraftmaschine abgreifbar ist. Die Kraftmaschine ist insbesondere durch das Kreisprozessmedium antreibbar. Vorzugsweise ist die Kraftmaschine als Strömungsmaschine oder als Verdrängermaschine ausgebildet.Under an engine is particularly understood a device which is adapted to convert energy of the cycle medium, in particular thermal energy, pressure energy and / or flow energy into mechanical energy, wherein the mechanical energy is tapped off preferably at an output shaft of the engine. The engine is drivable in particular by the cycle medium. Preferably, the engine is designed as a turbomachine or as a displacement machine.

Die Kraftmaschine ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Turbine, einem Scroll-Expander, einem Roots-Expander, einer Hubkolbenmaschine, und einer Flügelzellenmaschine. Die hier genannten Ausgestaltungen einer Kraftmaschine sind in besonderer Weise geeignet, in einem Kreisprozess, insbesondere einem organischen Rankine-Kreisprozess, als Kraftmaschine verwendet zu werden.The engine is preferably selected from a group consisting of a turbine, a scroll expander, a roots expander, a reciprocating engine, and a vane machine. The embodiments of an engine mentioned here are particularly suitable for being used as an engine in a cycle, in particular an organic Rankine cycle.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Antriebseinrichtung als Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Insbesondere ist die Kombination der ersten elektrischen Maschine mit der ersten Antriebseinrichtung bevorzugt als Brennkraftmaschinen-Generator-Einheit, insbesondere als sogenanntes Genset, ausgebildet. Die Brennkraftmaschine kann dabei insbesondere als stationäre Brennkraftmaschine ausgebildet sein, insbesondere zur stationären Bereitstellung von elektrischer Leistung. Besonders bevorzugt ist die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet. Sie wird dann vorzugsweise eingesetzt in einem stationären Gaskraftwerk zur Erzeugung elektrischer Leistung.According to one embodiment of the invention, it is provided that the first drive device is designed as an internal combustion engine. In particular, the combination of the first electric machine with the first drive device is preferably designed as an internal combustion engine generator unit, in particular as a so-called genset. The internal combustion engine can be designed in particular as a stationary internal combustion engine, in particular for the stationary provision of electrical power. Particularly preferably, the internal combustion engine is designed as a gas engine. It is then preferably used in a stationary gas power plant for generating electrical power.

Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet.The internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably stationary, for example, used for stationary energy supply in emergency operation, continuous load operation or peak load operation, the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. The internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas. In particular, when the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.

Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt thermisch derart mit der zweiten Antriebseinrichtung, mithin mit der Kreisprozesseinrichtung, verbunden, dass der zweiten Antriebseinrichtung Abwärme der Brennkraftmaschine aus einem Abgasstrom und/oder aus einem Kühlmittelkreis der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann.The internal combustion engine is preferably thermally connected to the second drive device, and thus to the cycle processing device, in such a way that waste heat from the internal combustion engine can be supplied to the second drive device from an exhaust gas flow and / or from a coolant circuit of the internal combustion engine.

Insbesondere ist es möglich, dass der Verdampfer der Kreisprozesseinrichtung mittelbar oder unmittelbar durch Abgas der Brennkraftmaschine beheizt wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine direkt oder indirekt thermisch mit dem Verdampfer des Kreisprozesses verbunden sein. Insbesondere ist es möglich, dass der Verdampfer direkt durch Abgas und/oder Kühlmittel der Brennkraftmaschine durchsetzt wird.In particular, it is possible for the evaporator of the cycle-processing device to be heated indirectly or directly by exhaust gas from the internal combustion engine. Alternatively or additionally, a coolant circuit of the internal combustion engine may be directly or indirectly thermally connected to the evaporator of the cycle. In particular, it is possible that the evaporator is penetrated directly by exhaust gas and / or coolant of the internal combustion engine.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fehlerbehandlungseinrichtung eingerichtet ist, um einen einphasigen, zweiphasigen und/oder dreiphasigen Kurzschluss in dem Stromnetz als den wenigstens einen bestimmten Fehler zu erkennen. Im Falle eines solchen Kurzschlusses kommt es zu einem Spannungseinbruch in dem Stromnetz, wobei ein Kurzschlussstrom durch die Leistungserzeugungseinrichtung bereitgestellt werden muss, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Der Kurzschlussstrom wird in diesem Fall von der ersten elektrischen Maschine bereitgestellt, während die zweite elektrische Maschine elektrisch von dem Stromnetz getrennt wird.According to one embodiment of the invention, it is provided that the error handling device is set up to detect a single-phase, two-phase and / or three-phase short circuit in the power network as the at least one specific error. In the case of such a short circuit, there is a voltage dip in the power grid, with a short-circuit current through the Power generating device must be provided to ensure network stability. The short-circuit current is provided in this case by the first electric machine, while the second electric machine is electrically disconnected from the power grid.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Nennleistung der zweiten elektrischen Maschine höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 7 %, vorzugsweise höchstens 5 % der Nennleistung der ersten elektrischen Maschine beträgt. Die zweite elektrische Maschine ist also ohnehin nicht in der Lage, einen wesentlichen Anteil zur Stabilisierung des Stromnetzes zu leisten, sodass sie zumindest ohne gravierende Nachteile für die Netzstabilität im Fehlerfall elektrisch vom Stromnetz getrennt werden kann. Dagegen ergeben sich enorme Kostenersparnisse in Zusammenhang mit der Auslegung der zweiten elektrischen Maschine und deren Steuerung, wenn diese im Fehlerfall vom Stromnetz getrennt wird und insoweit nicht die bestehenden Anforderungen des Stromnetzbetreibers erfüllen muss.Particularly preferably, it is provided that the rated power of the second electric machine is at most 10%, preferably at most 7%, preferably at most 5% of the rated power of the first electric machine. The second electric machine is therefore not able to make a significant contribution to the stabilization of the power grid anyway, so that it can be electrically disconnected from the mains, at least without serious disadvantages for the grid stability in the event of a fault. In contrast, there are enormous cost savings in connection with the design of the second electric machine and its control, if this is disconnected in the event of a fault from the power grid and so far does not meet the existing requirements of the power grid operator.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Stromnetz geschaffen wird, welches wenigstens eine Leistungserzeugungseinrichtung gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit dem Stromnetz ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Leistungserzeugungseinrichtung erläutert wurden.The object is also achieved by providing a power grid which has at least one power generating device according to one of the previously described embodiments. In connection with the power grid, in particular, the advantages that have already been explained in connection with the power generation device arise.

Das Stromnetz ist bevorzugt als Mittelspannungsnetz ausgebildet. Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Leistungserzeugungseinrichtung werden bevorzugt auf der Ebene des Mittelspannungsnetzes zur öffentlichen Stromversorgung eingesetzt. Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stromnetz als regionales oder überregionales Stromnetz ausgebildet ist.The power grid is preferably designed as a medium-voltage network. The embodiments of a power generation device described here are preferably used at the level of the medium-voltage network for public power supply. Additionally or alternatively, it is preferably provided that the power grid is designed as a regional or supraregional power grid.

Unter einem Mittelspannungsnetz wird dabei insbesondere ein Stromnetz oder ein Teil eines Stromnetzes verstanden, welches zur Verteilung von elektrischer Leistung auf Strecken im Bereich einiger Kilometer bis zu 100 km, insbesondere in ländlichen Bereichen, vorgesehen ist. Ein solches Mittelspannungsnetz wird vorzugsweise mit einer Hochspannung von 10 kV, 20 kV oder 30 kV betrieben. Ein Mittelspannungsnetz dient bevorzugt der elektrischen Energieversorgung einer Region, die mehrere Ortschaften, wenigstens eine Stadt oder wenigstens einen Stadtteil, umfasst. Unter einer Mittelspannung wird generell eine Hochspannung im Bereich von mehr als 1 kV bis einschließlich 52 kV, gegebenenfalls auch bis zu 63 kV, verstanden.In this case, a medium-voltage network is understood in particular to be a power network or a part of a power network, which is provided for distributing electrical power over distances of a few kilometers up to 100 km, in particular in rural areas. Such a medium-voltage network is preferably operated with a high voltage of 10 kV, 20 kV or 30 kV. A medium-voltage network is preferably used for the electrical power supply of a region comprising several localities, at least one city or at least one district. A medium voltage is generally understood to mean a high voltage in the range of more than 1 kV up to and including 52 kV, possibly also up to 63 kV.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer Leistungserzeugungseinrichtung, insbesondere eine Leistungserzeugungseinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, an einem Stromnetz, insbesondere an einem Stromnetz nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, geschaffen wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Es wird elektrische Leistung mit einer ersten elektrischen Maschine erzeugt, wobei die erste elektrische Maschine von einer ersten Antriebseinrichtung angetrieben wird. Abwärme der ersten Antriebseinrichtung wird in einer zweiten Antriebseinrichtung zum Antreiben einer zweiten elektrischen Maschine genutzt. Es wird elektrische Leistung mit der von der zweiten Antriebseinrichtung angetriebenen, zweiten elektrischen Maschine erzeugt. Die von der ersten elektrischen Maschine und die von der zweiten elektrischen Maschine erzeugte elektrische Leistung wird in ein gleiches, insbesondere dasselbe, Stromnetz eingespeist. Das Stromnetz wird auf wenigstens einen bestimmten Fehler überwacht, und die zweite elektrische Maschine wird von dem Stromnetz elektrisch getrennt, wenn der wenigstens eine bestimmte Fehler auftritt. Die erste elektrische Maschine wird beim Auftreten des wenigstens einen bestimmten Fehlers mit dem Stromnetz elektrisch verbunden gehalten, das heißt insbesondere an dem Stromnetz gelassen. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Leistungserzeugungseinrichtung und dem Stromnetz beschrieben wurden.The object is also achieved by providing a method for operating a power generation device, in particular a power generation device according to one of the embodiments described above, on a power grid, in particular on a power grid according to one of the embodiments described above, the method comprising the following steps: Electric power is generated by a first electric machine, wherein the first electric machine is driven by a first drive means. Waste heat of the first drive device is used in a second drive device for driving a second electric machine. Electric power is generated with the second electric machine driven by the second drive device. The electrical power generated by the first electric machine and that of the second electric machine is fed to a same, in particular the same, power grid. The power grid is monitored for at least one particular fault, and the second electric machine is electrically isolated from the power grid when the at least one particular fault occurs. The first electric machine is kept electrically connected to the occurrence of the at least one specific fault with the power grid, that is left in particular on the power grid. In connection with the method, in particular, the advantages that have already been described in connection with the power generation device and the power grid arise.

Als wenigstens ein bestimmter Fehler wird vorzugsweise ein einphasiger, zweiphasiger oder dreiphasiger Kurzschluss in dem Stromnetz angesehen, wobei das Stromnetz insbesondere auf einen solchen Kurzschluss überwacht wird.As at least one specific fault, a single-phase, two-phase or three-phase short circuit in the power grid is preferably considered, wherein the power grid is monitored in particular for such a short circuit.

Die Beschreibung der Leistungserzeugungseinrichtung sowie des Stromnetzes einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Leistungserzeugungseinrichtung und/oder des Stromnetzes, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Leistungserzeugungseinrichtung und/oder des Stromnetzes. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Leistungserzeugungseinrichtung und/oder dem Stromnetz beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Leistungserzeugungseinrichtung und/oder des Stromnetzes bedingt ist. Die Leistungserzeugungseinrichtung und/oder das Stromnetz zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Verfahrensschritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.The description of the power generation device and the power grid on the one hand and the method on the other hand are to be understood as complementary to one another. Features of the power generating device and / or of the power grid that have been explained explicitly or implicitly in connection with the method are preferably individually or combined with one another Features of a preferred embodiment of the power generating device and / or the power grid. Method steps which have been described explicitly or implicitly in connection with the power generation device and / or the power grid are preferably individually or combined with one another Steps of a preferred embodiment of the method. This is preferably characterized by at least one method step, which is due to at least one feature of an inventive or preferred embodiment of the power generating device and / or the power grid. The power generation device and / or the power grid preferably draws / distinguishes itself by at least one feature, which is conditioned by at least one process step of a preferred or preferred embodiment of the method according to the invention.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Stromnetzes mit einem Ausführungsbeispiel einer Leistungserzeugungseinrichtung.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a schematic representation of an embodiment of a power grid with an embodiment of a power generating device.

Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Stromnetzes 1 mit einer Leistungserzeugungseinrichtung 3, die eine erste elektrische Maschine 5 sowie eine zweite elektrische Maschine 7 aufweist. Die erste elektrische Maschine 5 und die zweite elektrische Maschine 7 sind eingerichtet zur Erzeugung elektrischer Leistung, wobei die erste elektrische Maschine 5 eine erste, höhere Nennleistung aufweist, als die zweite elektrische Maschine 7, die entsprechend eine zweite, geringere Nennleistung aufweist. Insbesondere beträgt die Nennleistung der zweiten elektrischen Maschine bevorzugt höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 7 %, vorzugsweise höchstens 5 % der Nennleistung der ersten elektrischen Maschine.The single FIGURE shows a schematic representation of an embodiment of a power grid 1 with a power generation device 3 that a first electric machine 5 and a second electric machine 7 having. The first electric machine 5 and the second electric machine 7 are arranged to generate electrical power, wherein the first electric machine 5 a first, higher rated power than the second electric machine 7 , which accordingly has a second, lower rated power. In particular, the rated power of the second electric machine is preferably at most 10%, preferably at most 7%, preferably at most 5% of the rated power of the first electric machine.

Die Leistungserzeugungseinrichtung 3 weist außerdem eine erste, Abwärme erzeugende Antriebseinrichtung 9 auf, die eingerichtet ist, um die erste elektrische Maschine 5 anzutreiben. Die Leistungserzeugungseinrichtung 3 weist außerdem eine zweite Antriebseinrichtung 11 auf, die eingerichtet ist, um die zweite elektrische Maschine 7 anzutreiben, wobei die zweite Antriebseinrichtung 11 weiter eingerichtet ist, um Abwärme der ersten Antriebseinrichtung 9 zum Antreiben der zweiten elektrischen Maschine 7 zu nutzen.The power generation facility 3 also has a first, waste heat generating drive device 9 on which is set up for the first electric machine 5 drive. The power generation facility 3 also has a second drive means 11 on which is set up to the second electric machine 7 to drive, wherein the second drive means 11 is further set to waste heat of the first drive means 9 for driving the second electric machine 7 to use.

Die erste elektrische Maschine 5 und die zweite elektrische Maschine 7 sind mit dem Stromnetz 1 verbindbar, vorzugsweise - insbesondere außerhalb eines Fehler- oder Störfalls - auch mit dem Stromnetz 1 verbunden.The first electric machine 5 and the second electric machine 7 are connected to the electricity grid 1 connectable, preferably - in particular outside a fault or fault - even with the power grid 1 connected.

Die Leistungserzeugungseinrichtung 3 weist eine Fehlerbehandlungseinrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um wenigstens einen bestimmten Fehler, insbesondere einen einphasigen, zweiphasigen und/oder dreiphasigen Kurzschluss, in dem Stromnetz 1 zu erkennen. Die Fehlerbehandlungseinrichtung 13 ist weiterhin eingerichtet, um in Reaktion auf den wenigstens einen bestimmten Fehler, das heißt dann, wenn der wenigstens eine bestimmte Fehler erkannt wird, die zweite elektrische Maschine 7 von dem Stromnetz 1 elektrisch zu trennen, und zugleich die erste elektrische Maschine 5 an dem Stromnetz 1 zu lassen, das heißt mit diesem elektrisch verbunden zu halten.The power generation facility 3 has an error handler 13 which is adapted to at least one specific fault, in particular a single-phase, two-phase and / or three-phase short, in the power grid 1 to recognize. The error handling device 13 is further configured to, in response to the at least one specific error, that is, when the at least one specific error is detected, the second electric machine 7 from the mains 1 electrically disconnect, and at the same time the first electric machine 5 on the power grid 1 to let, that is to keep electrically connected to this.

Die Fehlerbehandlungseinrichtung 13 ist hier Teil einer Steuereinrichtung 15, die insbesondere eingerichtet ist zur Ansteuerung und ganz besonders zur Netzregelung der Leistungserzeugungseinrichtung 1. Es ist alternativ auch möglich, dass die Fehlerbehandlungseinrichtung 13 separat von einer solchen Steuereinrichtung 15 vorgesehen ist.The error handling device 13 here is part of a control device 15 , which is particularly adapted to control and especially for grid control of the power generating device 1 , Alternatively, it is also possible that the error handling device 13 separately from such a control device 15 is provided.

Die Leistungserzeugungseinrichtung 3 weist einen ersten Leistungsschalter 17 auf, der eingerichtet ist zum elektrischen Verbinden der ersten elektrischen Maschine 5 mit dem Stromnetz 1, und zum Trennen der ersten elektrischen Maschine 5 von dem Stromnetz 1. Weiterhin weist die Leistungserzeugungseinrichtung 3 einen zweiten Leistungsschalter 19 auf, der eingerichtet ist zum elektrischen Verbinden der zweiten elektrischen Maschine 7 mit dem Stromnetz 1, und zum Trennen der zweiten elektrischen Maschine 7 von dem Stromnetz 1. The power generation facility 3 has a first circuit breaker 17 configured for electrically connecting the first electric machine 5 with the power grid 1 , and for disconnecting the first electric machine 5 from the mains 1 , Furthermore, the power generation device 3 a second circuit breaker 19 configured for electrically connecting the second electric machine 7 with the power grid 1 , and for separating the second electric machine 7 from the mains 1 ,

Insbesondere der zweite Leistungsschalter 19 ist hier mit der Fehlerbehandlungseinrichtung 13 wirkverbunden, sodass der zweite Leistungsschalter 19 geöffnet werden kann, um die zweite elektrische Maschine 7 von dem Stromnetz 1 zu trennen, wenn der wenigstens eine bestimmte Fehler durch die Fehlerbehandlungseinrichtung 13 erkannt wird. Der erste Leistungsschalter 17 ist vorzugsweise mit der Steuereinrichtung 15, gegebenenfalls auch mit der Fehlerbehandlungseinrichtung 13, wirkverbunden, sodass er durch die Steuereinrichtung 15 geöffnet und geschlossen werden kann.In particular, the second circuit breaker 19 is here with the error handling facility 13 operatively connected so that the second circuit breaker 19 can be opened to the second electric machine 7 from the mains 1 to separate when the at least one particular error by the error handling device 13 is recognized. The first circuit breaker 17 is preferably with the control device 15 , optionally also with the error handling device 13 , operatively connected, so he through the control device 15 can be opened and closed.

Der zweite Leistungsschalter 19 ist hier auf einer Seite der ersten elektrischen Maschine 5 und auch der zweiten elektrischen Maschine 7 vor dem ersten Leistungsschalter 17 angeordnet. Hierdurch kann zum einen die zweite elektrische Maschine 7 von dem Stromnetz 1 getrennt werden, ohne dass zugleich die erste elektrische Maschine 5 von dem Stromnetz 1 getrennt wird. Zum anderen kann - insbesondere zum Hochfahren der Leistungserzeugungseinrichtung 3 - der zweite Leistungsschalter 19 bei geöffnetem ersten Leistungsschalter 17 geschlossen werden, um zunächst die beiden elektrischen Maschinen 5, 7 miteinander elektrisch zu verbinden, bevor diese gemeinsam mit dem Stromnetz 1 verbunden werden.The second circuit breaker 19 is here on one side of the first electric machine 5 and also the second electric machine 7 before the first circuit breaker 17 arranged. As a result, on the one hand, the second electric machine 7 from the mains 1 be disconnected, without at the same time the first electric machine 5 from the mains 1 is disconnected. On the other hand, in particular for starting up the power generation device 3 - the second circuit breaker 19 with the first circuit breaker open 17 be closed first to the two electric machines 5 . 7 electrically connect with each other before sharing this with the power grid 1 get connected.

Es zeigt sich, dass die elektrische Verbindung der zweiten elektrischen Maschine 7 mit dem Stromnetz 1 frei ist von einem Frequenzumrichter. Es ist demnach kein Frequenzumrichter in der elektrischen Verbindung zwischen der zweiten elektrischen Maschine 7 und dem Stromnetz 1 angeordnet. Hierdurch kann die zweite elektrische Maschine 7 einschließlich ihrer Anbindung an das Stromnetz 1 sehr einfach und kostengünstig aufgebaut sein. Außerdem zeigt sich, dass die zweite elektrische Maschine 7 keine spezifischen Anforderungen des Netzbetreibers des Stromnetzes 1 in einem Fehlerfall erfüllen muss, da sie im Fehlerfall durch Öffnen des zweiten Leistungsschalters 19 von dem Stromnetz 1 getrennt wird. Hierdurch können die spezifischen Kosten der durch die zweite elektrische Maschine 7 erzeugten elektrischen Leistung deutlich verringert werden, da diese sowie ihre Verbindung mit dem Stromnetz 1 einfacher und kostengünstiger ausgestaltet sein kann.It turns out that the electrical connection of the second electric machine 7 with the power grid 1 is free from a frequency converter. It is therefore not a frequency converter in the electrical connection between the second electrical machine 7 and the power grid 1 arranged. This allows the second electric machine 7 including their connection to the power grid 1 be very simple and inexpensive. It also shows that the second electric machine 7 no specific requirements of the network operator 1 must be fulfilled in case of an error, as in the event of a fault, it can be opened by opening the second circuit-breaker 19 from the mains 1 is disconnected. This allows the specific costs of the second electrical machine 7 generated electrical power can be significantly reduced, as these as well as their connection to the power grid 1 can be designed simpler and cheaper.

Die erste elektrische Maschine 5 ist bevorzugt als Synchronmaschine ausgebildet. Die zweite elektrische Maschine 7 ist bevorzugt als Asynchronmaschine ausgebildet. Hierdurch kann die zweite elektrische Maschine 7 besonders kostengünstig und auch technisch einfach verwirklicht sein.The first electric machine 5 is preferably designed as a synchronous machine. The second electric machine 7 is preferably designed as an asynchronous machine. This allows the second electric machine 7 be particularly inexpensive and technically easy to be realized.

Die zweite Antriebseinrichtung ist hier als Kreisprozesseinrichtung 21 ausgebildet, die eingerichtet ist zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses, insbesondere an einem organischen Kreisprozessmedium, wobei sie bevorzugt eingerichtet ist zur Durchführung eines organischen Rankine-Kreisprozesses (Organic-Rankine-Cycle - ORC). Die Kreisprozesseinrichtung 21 ist - wie hier über einen Pfeil P dargestellt - thermisch mit der ersten Antriebseinrichtung 9 zur Nutzung der Abwärme der ersten Antriebseinrichtung 9 verbunden.The second drive device is here as Kreisprozessesinrichtung 21 formed, which is adapted to perform a thermodynamic cycle, in particular on an organic cycle medium, wherein it is preferably adapted to carry out an organic Rankine cycle (Organic Rankine cycle - ORC). The cycle process facility 21 is - as shown here via an arrow P - thermally with the first drive means 9 to use the waste heat of the first drive device 9 connected.

Die Kreisprozesseinrichtung 21 weist außerdem eine Kraftmaschine 23 auf, die durch das Kreisprozessmedium der Kreisprozesseinrichtung 21 antreibbar ist, und die mit der zweiten elektrischen Maschine 7 zu deren Antrieb wirkverbunden ist.The cycle process facility 21 also has an engine 23 on, by the cycle medium of the Kreisprozessesinrichtung 21 is drivable, and that with the second electric machine 7 is operatively connected to the drive.

Die erste Antriebseinrichtung 9 ist als Brennkraftmaschine, insbesondere als Hubkolbenmotor, besonders bevorzugt als Gasmotor ausgebildet. Insbesondere bilden die erste Antriebseinrichtung 9 und die erste elektrische Maschine 5 eine Motor/Generator-Einheit, die auch als Genset bezeichnet wird.The first drive device 9 is designed as an internal combustion engine, in particular as a reciprocating engine, particularly preferably as a gas engine. In particular, the first drive device form 9 and the first electric machine 5 a motor / generator unit, also referred to as a genset.

Das Stromnetz 1 ist vorzugsweise als Mittelspannungsnetz, als regionales Netz und/oder als überregionales Stromnetz ausgebildet.The power grid 1 is preferably designed as a medium-voltage network, as a regional network and / or as a national grid.

Im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Leistungserzeugungseinrichtung 3 an dem Stromnetz 1 wird vorzugsweise elektrische Leistung mit der ersten elektrischen Maschine 5 erzeugt, die von der ersten Antriebseinrichtung 9 angetrieben wird. Abwärme der ersten Antriebseinrichtung 9 wird in der zweiten Antriebseinrichtung 11 zum Antreiben der zweiten elektrischen Maschine 7 genutzt. Mit der von der zweiten Antriebseinrichtung 11 angetriebenen, zweiten elektrischen Maschine 7 wird elektrische Leistung erzeugt. Die elektrische Leistung, welche von der ersten elektrischen Maschine 5 erzeugt wird, und die elektrische Leistung, welche von der zweiten elektrischen Maschine 7 erzeugt wird, wird in dasselbe Stromnetz 1 eingespeist. Das Stromnetz 1 wird mittels der Fehlerbehandlungseinrichtung 13 auf wenigstens einen bestimmten Fehler überwacht. Tritt der wenigstens eine bestimmte Fehler, insbesondere ein einphasiger, zweiphasiger und/oder dreiphasiger Kurzschluss in dem Stromnetz 1 auf, wird die zweite elektrische Maschine 7 mittels des zweiten Leistungsschalters 19 von dem Stromnetz 1 getrennt. Dagegen wird die erste elektrische Maschine 5 beim Auftreten des wenigstens einen bestimmten Fehlers mit dem Stromnetz 1 elektrisch verbunden gehalten; der erste Leistungsschalter 17 bleibt also bei Auftreten des wenigstens einen bestimmten Fehlers geschlossen.In the context of a method for operating the power generation device 3 on the power grid 1 is preferably electrical power with the first electric machine 5 generated by the first drive means 9 is driven. Waste heat of the first drive device 9 is in the second drive device 11 for driving the second electric machine 7 used. With the second drive device 11 powered, second electric machine 7 Electric power is generated. The electric power coming from the first electric machine 5 is generated, and the electrical power generated by the second electric machine 7 is generated, is in the same power grid 1 fed. The power grid 1 is by means of the error handling device 13 monitored for at least one specific error. Occurs the at least one specific error, in particular a single-phase, two-phase and / or three-phase short circuit in the power grid 1 on, becomes the second electric machine 7 by means of the second circuit breaker 19 from the mains 1 separated. In contrast, the first electric machine 5 when the at least one specific fault with the power grid occurs 1 kept electrically connected; the first circuit breaker 17 So it remains closed when the at least one specific error occurs.

Dies schließt nicht aus, dass wenigstens ein anderer Fehler existiert, bei dessen Auftreten auch der erste Leistungsschalter 17 geöffnet und somit die Leistungserzeugungseinrichtung 3 insgesamt elektrisch von dem Stromnetz 1 getrennt wird.This does not exclude that at least one other fault exists, in the occurrence of which also the first power switch 17 opened and thus the power generating device 3 in total electrically from the mains 1 is disconnected.

Insgesamt zeigt sich, dass mit der hier vorgeschlagenen Leistungserzeugungseinrichtung 3, dem Stromnetz 1 und dem Verfahren zum Betreiben einer Leistungserzeugungseinrichtung 3 eine Möglichkeit bereitgestellt ist, wie insbesondere eine zweite, mit Abwärme einer ersten Antriebseinrichtung 9 einer ersten elektrischen Maschine 5 angetriebene elektrische Maschine 7 einfacher und insbesondere kostengünstiger ausgestaltet werden kann, sodass die spezifisch mit der Erzeugung der elektrischen Leistung durch die zweite elektrische Maschine 7 verbundenen Kosten gesenkt werden können. Dies ist insbesondere deswegen möglich, weil die zweite elektrische Maschine 7 im Fehlerfall von dem Stromnetz 1 elektrisch getrennt wird, sodass sie nicht spezifisch vorgesehene Anforderungen eines Netzbetreibers des Stromnetzes 1 insbesondere zur Bereitstellung von Blindleistung in dem Fehlerfall erfüllen muss.Overall, it turns out that with the power generating device proposed here 3 , the power grid 1 and the method of operating a power generation device 3 a possibility is provided, in particular a second, with waste heat of a first drive device 9 a first electric machine 5 powered electric machine 7 can be configured simpler and more cost-effective, so that specifically with the generation of electrical power by the second electric machine 7 associated costs can be reduced. This is possible in particular because the second electric machine 7 in case of failure of the power grid 1 is disconnected electrically so that they do not specifically provided requirements of a grid operator of the power grid 1 in particular to provide reactive power in the event of failure must meet.

Claims (10)

Leistungserzeugungseinrichtung (3), eingerichtet zur Erzeugung elektrischer Leistung, mit - einer ersten elektrischen Maschine (5), mit - einer Abwärme erzeugenden ersten Antriebseinrichtung (9), die eingerichtet ist, um die erste elektrische Maschine (5) anzutreiben, mit - einer zweiten elektrischen Maschine (7), und mit - einer zweiten Antriebseinrichtung (11), die eingerichtet ist, um die zweite elektrische Maschine (7) anzutreiben, und um Abwärme der ersten Antriebseinrichtung (9) zum Antreiben der zweiten elektrischen Maschine (7) zu nutzen, wobei - die erste elektrische Maschine (5) und die zweite elektrische Maschine (7) mit einem gleichen Stromnetz (1) verbindbar sind, gekennzeichnet durch - eine Fehlerbehandlungseinrichtung (13), die eingerichtet ist, um wenigstens einen bestimmten Fehler in dem Stromnetz (1) zu erkennen, in Reaktion auf den wenigstens einen bestimmten Fehler die zweite elektrische Maschine (7) elektrisch von dem Stromnetz (1) zu trennen, und zugleich die erste elektrische Maschine (5) mit dem Stromnetz (1) elektrisch verbunden zu halten.A power generating device (3) adapted to generate electrical power, comprising - a first electric machine (5), - a waste heat generating first drive means (9) arranged to drive the first electric machine (5), - a second one electric machine (7), and having - a second drive means (11) arranged to drive the second electric machine (7) and to use waste heat of the first drive means (9) for driving the second electric machine (7) in which - the first electric machine (5) and the second electric machine (7) are connectable to a same power network (1), characterized by - error handling means (13) arranged to detect at least one particular fault in the power grid (13) 1) to recognize, in response to the at least a certain error to electrically disconnect the second electric machine (7) from the power grid (1), and at the same time to keep the first electric machine (5) electrically connected to the power grid (1). Leistungserzeugungseinrichtung (3) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Leistungsschalter (17), der eingerichtet ist zum elektrischen Verbinden der ersten elektrischen Maschine (5) mit dem Stromnetz (1), und durch einen zweiten, von dem ersten Leistungsschalter (17) unabhängig betätigbaren Leistungsschalter (19), der eingerichtet ist, um die zweite elektrische Maschine (7) mit dem Stromnetz (1) zu verbinden.Power generating device (3) according to Claim 1 characterized by a first power switch (17) arranged to electrically connect the first electric machine (5) to the power grid (1), and a second power switch (19) independently operable by the first power switch (17) is arranged to connect the second electric machine (7) to the power grid (1). Leistungserzeugungseinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung der zweiten elektrischen Maschine (7) mit dem Stromnetz (1) frei ist von einem Frequenzumrichter.Power generating device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical connection of the second electric machine (7) with the power grid (1) is free of a frequency converter. Leistungserzeugungseinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die erste elektrische Maschine (5) als Synchronmaschine ausgebildet ist, und/oder dass b) die zweite elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgebildet ist.Power generating device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that a) the first electric machine (5) is designed as a synchronous machine, and / or that b) the second electric machine is designed as an asynchronous machine. Leistungserzeugungseinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinrichtung (11) als Kreisprozesseinrichtung (21) zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses ausgebildet ist, wobei die Kreisprozesseinrichtung (21) thermisch zur Nutzung von Abwärme der ersten Antriebseinrichtung (9) mit der ersten Antriebseinrichtung (9) verbunden ist.Power generating device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the second drive device (11) is designed as a cyclic process device (21) for carrying out a thermodynamic cyclic process, wherein the cyclic process device (21) thermally utilizes waste heat from the first drive device (9). is connected to the first drive means (9). Leistungserzeugungseinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinrichtung (9) als Brennkraftmaschine ausgebildet ist.Power generating device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the first drive device (9) is designed as an internal combustion engine. Leistungserzeugungseinrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerbehandlungseinrichtung (13) eingerichtet ist, um einen einphasigen, zweiphasigen und/oder dreiphasigen Kurzschluss in dem Stromnetz (1) als den wenigstens einen bestimmten Fehler zu erkennen.Power generating device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the error handling device (13) is arranged to detect a single-phase, two-phase and / or three-phase short circuit in the power network (1) as the at least one specific error. Stromnetz (1), mit wenigstens einer Leistungserzeugungseinrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Power grid (1), with at least one power generating device (3) according to one of Claims 1 to 7 , Stromnetz (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromnetz als Mittelspannungsnetz, als regionales Stromnetz (1), und/oder als überregionales Stromnetz (1) ausgebildet ist.Power supply (1) to Claim 8 , characterized in that the power grid is designed as a medium-voltage network, as a regional power grid (1), and / or as a supra-regional power grid (1). Verfahren zum Betreiben einer Leistungserzeugungseinrichtung (3) an einem Stromnetz (1), mit folgenden Schritten: - Erzeugen elektrischer Leistung mit einer ersten elektrischen Maschine (5), die von einer ersten Antriebseinrichtung (9) angetrieben wird; - Nutzen von Abwärme der ersten Antriebseinrichtung (9) in einer zweiten Antriebseinrichtung (11) zum Antreiben einer zweiten elektrischen Maschine (7); - Erzeugen von elektrischer Leistung mit der von der zweiten Antriebseinrichtung (11) angetriebenen, zweiten elektrischen Maschine (7); - Einspeisen der von der ersten elektrischen Maschine (5) und der von der zweiten elektrischen Maschine (7) erzeugten elektrischen Leistung in ein gleiches Stromnetz (1); - Überwachen des Stromnetzes (1) auf wenigstens einen bestimmten Fehler, und - Trennen der zweiten elektrischen Maschine (7) von dem Stromnetz (1), wenn der wenigstens eine bestimmte Fehler auftritt, wobei - die erste elektrische Maschine (5) beim Auftreten des wenigstens einen bestimmten Fehlers mit dem Stromnetz (1) verbunden gehalten wird.Method for operating a power generating device (3) on a power grid (1), comprising the following steps: - generating electrical power with a first electric machine (5) driven by a first drive means (9); - Utilizing waste heat of the first drive means (9) in a second drive means (11) for driving a second electric machine (7); Generating electrical power with the second electric machine (7) driven by the second drive means (11); - feeding the electric power generated by the first electric machine (5) and the second electric machine (7) into a same power network (1); - monitoring the power grid (1) for at least one specific fault, and - Disconnecting the second electric machine (7) from the power grid (1) when the at least one specific error occurs, wherein - The first electric machine (5) is kept connected to the power grid (1) when the at least one specific fault occurs.
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