DE102019110916A1

DE102019110916A1 - Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage und eines Wechselspannungsnetzes mit einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen

Info

Publication number: DE102019110916A1
Application number: DE102019110916.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Falk; Jens Klein
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2019-10-31

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage (21-25, 31-35) mit einem Photovoltaikgenerator und einem Wechselrichter beschrieben, wobei der Wechselrichter dem Photovoltaikgenerator eine elektrische Leistung entnimmt und in ein Wechselspannungsnetz einspeist. Innerhalb der Energieerzeugungsanlage (21-25, 31-35) wird ein Abregelungsdurchführungswert (ADW) zufallsbasiert erzeugt und mit einem Abregelungsvorgabewert (AVW) verglichen, so dass die Energieerzeugungsanlage (21-25, 31-35) entweder eine Normalbetriebsleistung in das Wechselspannungsnetz einspeist, wenn der Abregelungsdurchführungswert (ADW) größer als der Abregelungsvorgabewert (AVW) ist, oder die eingespeiste elektrische Leistung gegenüber der Normalbetriebsleistung reduziert, wenn der Abregelungsdurchführungswert (ADW) kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert (AVW) ist. Das Verfahren kann auch auf einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35) mit einem gemeinsamen Abregelungsvorgabewert (AVW) durchgeführt werden.
Ein Wechselrichter ist zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage an einem Wechselspannungsnetz und eines Wechselspannungsnetzes mit einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen.
STAND DER TECHNIK
Im Zuge der Energiewende werden zunehmend stromrichterbasierte Energieerzeugungsanlagen, insbesondere Photovoltaikanlagen mit Wechselrichtern an Wechselspannungsnetze angeschlossen. In der Folge kann die Stabilität des Wechselspannungsnetzes, insbesondere bei regional hoher Durchdringung mit Energieerzeugungsanlagen mit volatiler Einspeisung beeinträchtigt sein. Um die Netzstabilität beispielsweise im Falle eines Ungleichgewichts zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung in einem Netzabschnitt sicherzustellen, sind Regelungsverfahren und systemtechnische Lösungen notwendig, die dafür sorgen können, dass die Energieerzeugungsanlagen in einem Wechselspannungsnetz weitgehend autonom und unabhängig von expliziten externen Vorgaben zur Versorgung der Lasten in einem Wechselspannungsnetz beitragen können. Besonders wichtig ist dabei ein weitgehender Verzicht auf intensiven Datenaustausch zwischen den Energieerzeugungsanlagen und einer übergeordneten Steuereinheit, um Stabilitätsrisiken im Falle eines Ausfalls oder Missbrauchs von Kommunikationskanälen inhärent zu vermeiden.
Aus den Schriften DE102010038941A1 und EP2328259A1 sind Verfahren zur Bestimmung einer maximal möglichen Einspeiseleistung von Photovoltaikanlagen bekannt, mit denen die maximal mögliche Einspeiseleistung auch dann bestimmt werden kann, wenn sie weder eingespeist noch von den angeschlossenen Photovoltaikgeneratoren überhaupt geliefert wird. Diese Verfahren sind aufwändig und weisen prinzipbedingt einen erheblichen Schätzfehler auf.
Aus der DE102012109060A1 ist ein Verfahren zur Kommunikation mit dezentralen, elektrische Energie handhabenden Einrichtungen bekannt, bei dem Befehle zum Betrieb der Einrichtungen von Kommunikationspartnern an die Einrichtungen über Kommunikationsverbindungen übermittelt werden, die bedarfsweise anhand von Regeln über einen Server hergestellt werden, wobei die Regeln auf der Verknüpfung von generischen Eigenschaften der Einrichtungen und der Kommunikationspartner angebenden Attributen basieren. Damit ist unter anderem eine Punkt-zu-Multipunkt-Kommunikation zwischen einem Kommunikationspartner, insbesondere einer Steuereinheit in einem Wechselspannungsnetz, und einer Vielzahl von Einrichtungen, insbesondere Energieerzeugungsanlagen möglich.
Aus der DE102015210882A1 ist ein Verfahren zur Netzregelung in einem Nieder- oder Mittelspannungsnetz bekannt, bei dem steuerbare Komponenten laufend Informationen über eigene Notreserven an eine zentrale Regeleinheit übermitteln und die zentralen Regeleinheit im Gegenzug Handlungsanweisungen an die steuerbaren Komponenten sendet, um die Notreserven der steuerbaren Komponenten abzurufen und damit Grenzwertüberschreitungen im Netz entgegenzuwirken.
Aus der DE102012201315A1 ist ein Verfahren zur Stabilisierung eines Spannungsversorgungsnetzes bekannt, bei dem ein Gateway einen mit einem Steuersignal übertragenen Wert empfängt und bei dem Energieverbrauchs- oder Energieerzeugungsgeräte, die an das Gateway angeschlossen sind, durch das Gateway an- oder abgeschaltet werden, wenn der übertragene Wert einen effektiven Schwellwert über- bzw. unterschreitet.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage beziehungsweise einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen aufzuzeigen, das optimal zur Stabilisierung eines Wechselspannungsnetzes beitragen kann und dabei einfach konfigurierbar und robust gegenüber äußeren Einflüssen ist sowie dabei ein gut vorhersagbares Verhalten aufweist.
LÖSUNG
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren zum Betrieb einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 sowie durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einem Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage mit einem Photovoltaikgenerator und einem Wechselrichter entnimmt der Wechselrichter dem Photovoltaikgenerator eine elektrische Leistung und speist die elektrische Leistung in ein Wechselspannungsnetz ein. Innerhalb der Energieerzeugungsanlage wird ein Abregelungsdurchführungswert zufallsbasiert erzeugt und mit einem Abregelungsvorgabewert verglichen. Die Energieerzeugungsanlage speist entweder eine Normalbetriebsleistung in das Wechselspannungsnetz ein, wenn der Abregelungsdurchführungswert größer als der Abregelungsvorgabewert ist, oder reduziert die eingespeiste elektrische Leistung gegenüber der Normalbetriebsleistung, wenn der Abregelungsdurchführungswert kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert ist.
Bei herkömmlichen Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage wird die eingespeiste Leistung entweder gar nicht reduziert, das heißt es wird immer die Normalbetriebsleistung eingespeist, oder aufgrund eines Abregelungsvorgabewerts direkt in einem vorgegebenen Umfang reduziert, oder über eine Kennlinie indirekt in Abhängigkeit von elektrischen Eigenschaften des Wechselspannungsnetzes vorgegeben. Im Unterschied dazu entscheidet eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Energieerzeugungsanlage autonom, ob sie auf den Abregelungsvorgabewert reagiert. Dabei fällt die Reaktion für verschiedene Energieerzeugungsanlagen zufallsbasiert unterschiedlich aus, je nachdem welchen Wert der zufallsbasiert erzeugte Abregelungsdurchführungswert für eine Energieerzeugungsanlage konkret annimmt, und umfasst insbesondere eine Reduktion der eingespeisten Leistung auf einen Bruchteil der Normalbetriebsleistung, eine vorgegebene Restleistung oder auch eine Abschaltung der eingespeisten Leistung. Dadurch verhalten sich zwei an sich identische Energieerzeugungsanlagen, die parallel mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, nicht zwingend identisch, das heißt zu einem Zeitpunkt kann eine der derart parallel betriebenen Energieerzeugungsanlagen abregeln, während die andere Energieerzeugungsanlage ihre Normalbetriebsleistung einspeist, und zu einem anderen Zeitpunkt können sich die Energieerzeugungsanlagen gerade umgekehrt verhalten. Dadurch wird unter anderem vermieden, dass sich ein Einspeiseverlust auf eine oder wenige Energieerzeugungsanlagen konzentriert. Zudem hat ein Abbruch einer bisher zur Abregelung einer Energieerzeugungsanlage notwendigen Kommunikationsverbindung aufgrund des erfindungsgemäß autonomen Betriebs der Energieerzeugungsanlage keinen negativen Effekt auf die Bereitstellung von Regelleistung zur Stabilisierung des Wechselspannungsnetzes.
Die Energieerzeugungsanlage kann den Abregelungsvorgabewert selbst erzeugen, indem der Abregelungsvorgabewert der relativen Lage eines Momentanwerts einer elektrischen Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes innerhalb eines Referenzwertebereichs für die elektrische Eigenschaft entspricht. Dadurch reagiert die Energieerzeugungsanlage autonom mit einer (zeitweisen) Änderung der Einspeiseleistung, je nachdem, ob der aktuell erzeugte Abregelungsdurchführungswert kleiner oder größer als der von der elektrischen Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes abhängige Abregelungsdurchführungswert ist. Dabei kann der Referenzwertebereich für die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes über eine Kommunikationsverbindung vorgebbar sein.
Insbesondere kann die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes eine an der Energieerzeugungsanlage gemessene Frequenz sein. Der Referenzwertebereich für die Frequenz liegt dabei bevorzugt oberhalb einer Nennfrequenz des Wechselspannungsnetzes, so dass eine Energieerzeugungsanlage insbesondere dann ihre Einspeiseleistung reduziert, wenn eine Überfrequenz vorliegt, d.h. wenn ein Abregelungsvorgabewert größer null vorliegt, und der von der Energieerzeugungsanlage selbst erzeugte Abregelungsdurchführungswert kleiner als der ist Abregelungsvorgabewert ist. Je höher die Netzfrequenz ist, desto höher ist auch der Abregelungsvorgabewert, und umso wahrscheinlicher ist es, dass eine Energieerzeugungsanlage einen Abregelungsdurchführungswert erzeugt, der kleiner als der Abregelungsvorgabewert ist; mit anderen Worten, je höher die Netzfrequenz ist, was insbesondere auf ein Überangebot an elektrischer Leistung hindeutet, desto wahrscheinlicher ist eine Reduzierung der Einspeiseleistung der Energieerzeugungsanlage, wobei diese Reduzierung zur Verringerung des Überangebotes und damit zur Stabilisierung des Wechselspannungsnetzes beiträgt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Energieerzeugungsanlage den Abregelungsvorgabewert auch über eine Kommunikationsverbindung empfangen. Damit kann erreicht werden, dass eine Energieerzeugungsanlage umso wahrscheinlicher ihre Einspeiseleistung reduziert, je höher der Abregelungsvorgabewert ist. Dabei genügt es für das erfindungsgemäße Verfahren aus, eine unidirektionale Kommunikationsverbindung zum Empfang des Abregelungsvorgabewerts zu verwenden, da aufgrund des autonomen Betriebs der Energieerzeugungsanlage eine Rückmeldung durch die Energieerzeugungsanlage grundsätzlich nicht notwendig ist.
Der Abregelungsdurchführungswert kann mittels eines Zufallsgenerators mit Gleichverteilung über einen Abregelungswertebereich erzeugt werden, so dass der Abregelungsdurchführungswert derart zufällig im Abregelungswertebereich liegt, dass bei wiederholter Erzeugung des Abregelungsdurchführungswerts eine Gleichverteilung der erzeugten Abregelungsdurchführungswerte über einen Abregelungswertebereich entsteht.
Der Abregelungsdurchführungswert kann insbesondere dann erneut erzeugt werden, wenn ein Abregelungsvorgabewert erneut erzeugt oder erneut empfangen wird, wobei die eingespeiste elektrische Leistung nach der erneuten Erzeugung des Abregelungsdurchführungswerts je nach Lage des Abregelungsdurchführungswerts relativ zum Abregelungsvorgabewert eingestellt wird. Darüber hinaus kann der Abregelungsdurchführungswert periodisch wiederholt erzeugt und die eingespeiste elektrische Leistung nach jeder Erzeugung je nach aktueller Lage des Abregelungsdurchführungswerts relativ zum Abregelungsvorgabewert eingestellt werden. Insbesondere kann der Abregelungsdurchführungswert mindestens einmal pro 10 Minuten, bevorzugt einmal pro Minute und besonders bevorzugt alle 30 Sekunden erzeugt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die eingespeiste elektrische Leistung auf null reduziert wird, wenn der Abregelungsdurchführungswert kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert ist. Eine Reduzierung der eingespeisten Leistung auf null ist besonders einfach zu realisieren und stellt daher eine besonders robuste Ausführungsform mit guter Vorhersagbarkeit des Verhaltens der Energieerzeugungsanlage dar.
In einem Verfahren zum Betrieb einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen umfassen die Energieerzeugungsanlagen jeweils einen Photovoltaikgenerator und einen Wechselrichter und sind mit einem Wechselspannungsnetz verbunden. Die Energieerzeugungsanlagen erzeugen jeweils zufallsbasiert einen Abregelungsdurchführungswert und vergleichen diesen mit einem für alle Energieerzeugungsanlagen identischen Abregelungsvorgabewert. Diejenigen Energieerzeugungsanlagen, deren jeweiliger Abregelungsdurchführungswert größer als der Abregelungsvorgabewert ist, speisen eine Normalbetriebsleistung in das Wechselspannungsnetz ein. Diejenigen Energieerzeugungsanlagen, deren Abregelungsdurchführungswert kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert ist, speisen eine gegenüber der Normalbetriebsleistung reduzierte elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz ein.
Dabei können die Energieerzeugungsanlagen den Abregelungsvorgabewert selbst erzeugen, indem der Abregelungsvorgabewert als Funktion der relativen Lage eines Momentanwerts einer elektrischen Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes innerhalb eines Referenzwertebereichs für die elektrische Eigenschaft bestimmt wird. Zudem können die Energieerzeugungsanlagen kommunikativ mit einer übergeordneten Steuereinheit verbunden sein, wobei die Steuereinheit den Referenzwertebereich für die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes an die Energieerzeugungsanlagen sendet. Die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes umfasst bevorzugt eine an der Energieerzeugungsanlage gemessene Frequenz.
Die Energieerzeugungsanlagen können in unterschiedlichen Netzabschnitten an das Wechselspannungsnetz angeschlossen sein. Insbesondere können die Energieerzeugungsanlagen einerseits auf derselben Netzebene, beispielsweise einer Niederspannungs- bzw. Ortsnetzebene und/oder einer Mittelspannungsebene des Wechselspannungsnetzes angeschlossen sein, andererseits jedoch räumlich beabstandet in Netzabschnitten angeordnet sind, die über unterschiedliche Verknüpfungspunkte, insbesondere verschiedene Transformatoren, mit der jeweils höheren Netzebene verbunden sind.
In einer Ausführungsform des Verfahrens können die Energieerzeugungsanlagen kommunikativ mit einer übergeordneten Steuereinheit verbunden sein, wobei die Steuereinheit den Abregelungsvorgabewert an die Energieerzeugungsanlagen sendet und die Energieerzeugungsanlagen bei Empfang des Abregelungsvorgabewerts den jeweiligen Abregelungsdurchführungswert zufallsbasiert erzeugen. Insbesondere kann die Steuereinheit mit der Vielzahl an Energieerzeugungsanlagen über eine unidirektionale Broadcast-Kommunikation verbunden sein, um den Energieerzeugungsanlagen den identischen Abregelungsvorgabewert zu übermitteln. Eine Rückmeldung der Energieerzeugungsanlagen an die übergeordnete Steuereinheit ist nicht notwendig. Dabei kann auch auf eine explizite Adressierung der einzelnen Energieerzeugungsanlagen verzichtet werden, beispielsweise indem die Steuereinheit den Abregelungsvorgabewert zusammen mit generischen Eigenschaften der anzusprechenden Energieerzeugungsanlagen zunächst an eine Vermittlungsstelle sendet; die Vermittlungsstelle ermittelt dann anhand der generischen Eigenschaften, die beispielsweise geographische Lokalisierungen (PLZ-Bereich, Netzabschnitt, u.ä.), eine Netzebene oder auch einen oder mehrere Betreibernamen umfassen können, an welche konkreten Energieerzeugungsanlagen der Abregelungsvorgabewert tatsächlich gesendet bzw. weitergeleitet wird.
Der Abregelungsvorgabewert kann periodisch wiederholt gesendet werden, wobei die Energieerzeugungsanlagen nach jedem Empfangen des Abregelungsvorgabewerts die jeweilige eingespeiste Leistung je nach aktueller Lage des jeweiligen Abregelungsdurchführungswerts relativ zum Abregelungsvorgabewert ein.
Durch die Nutzung des zufallsbasiert erzeugten Abregelungsdurchführungswertes im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen wird eine insbesondere zur Stabilisierung des Wechselspannungsnetzes gewünschte beziehungsweise geforderte Reduzierung der Einspeiseleistung der Vielzahl an Energieerzeugungsanlagen im statistischen Mittel gleichmäßig auf alle Energieerzeugungsanlagen verteilt. Insbesondere entfällt dadurch die in herkömmlichen Verfahren hinderliche Notwendigkeit, die maximal mögliche Einspeiseleistung einer Energieerzeugungsanlage zu ermitteln, während die Einspeiseleistung reduziert ist und folglich die maximal mögliche Einspeiseleistung gerade nicht eingespeist wird. Zudem ist im Unterschied zu den bekannten Verfahren weder eine Adressierung der einzelnen Energieerzeugungsanlagen noch eine Rückmeldung von den einzelnen Energieerzeugungsanlagen notwendig. Die erfindungsgemäße Lösung ist daher besonders attraktiv für Institutionen, die einen großen Pool von Energieerzeugungsanlagen betreiben und/oder die eingespeiste Energie von einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen vermarkten (sogenannte Direktvermarkter), indem die Energieerzeugungsanlagen an sich autonom arbeiten und somit die Notwendigkeit der aufwendigen direkten Kommunikation mit jeder einzelnen Energieerzeugungsanlage entfällt.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 zeigt eine beispielhafte Veranschaulichung der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Wechselspannungsnetz;
2 zeigt eine weitere Veranschaulichung der Durchführung des Verfahrens anhand eines Freqeuenzverlaufs, und
3 zeigt eine weitere Veranschaulichung der Durchführung des Verfahrens anhand eines weiteren Freqeuenzverlaufs.

FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25, die kommunikativ mit einer Steuereinheit 10 verbunden sind. Die Kommunikationsverbindungen zwischen der Steuereinheit 10 und den Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 können dabei insbesondere unidirektional ausgeführt sein, d.h. die Steuereinheit 10 kann Informationen oder Steuerbefehle an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 senden, jedoch keine Rückmeldung von den Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 empfangen. Darüber hinaus kann die Kommunikationsverbindung als Broadcast-Kommunikation ausgeführt sein, d.h. die Steuereinheit versendet ein einziges Kommunikationssignal, beispielsweise einen Steuerbefehl, der parallel an alle Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 weitergeleitet wird. Insbesondere zur Weiterleitung an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 kann eine nicht dargestellte Vermittlungseinrichtung vorgesehen sein, die das einzelne Kommunikationssignal parallel an alle Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 weiterleitet. Dabei können viele weitere Energieerzeugungsanlagen existieren (nicht dargestellt), die zwar von der Steuereinheit bzw. der Vermittlungseinrichtung erreicht werden könnten, aufgrund von ausgewählten Eigenschaften der Energieerzeugungsanlagen jedoch nicht angesprochen werden sollen.
Die Energieerzeugungsanlage 21 bis 25 können jeweils einen Photovoltaikgenerator und einen Wechselrichter umfassen, wobei der jeweilige Wechselrichter dem jeweiligen Photovoltaikgenerator elektrische Leistung entnimmt und in ein Wechselspannungsnetz einspeist. Die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 können räumlich benachbart angeordnet sein und in ein gemeinsames Verteilnetz, beispielsweise ein Ortsnetz einspeisen, das an ein übergeordnetes Wechselspannungsnetz angeschlossen ist. Die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 können auch an verschiedene, räumlich entfernt zueinander angeordnete Verteilnetze oder direkt an ein Übertragungsnetz auf einer höheren Netzebene angeschlossen sein. Dabei sind die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 zumindest mittelbar an dasselbe Wechselspannungsnetz im Sinne eines Verbundnetzes, beispielsweise an das europäische Verbundnetz angeschlossen. Bevorzugt befinden sich die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 zumindest in einem Teil eines solchen Verbundnetzes, das einheitlich betrieben wird, das heißt insbesondere eine einheitliche Frequenz aufweist, wobei eine oder mehrere Institutionen, insbesondere Übertragungsnetzbetreiber für den stabilen Betrieb dieses Teils des Verbundnetzes zuständig sind.
Die Steuereinheit 10 kann beispielsweise ein Bestandteil der für den stabilen Betrieb des Wechselspannungsnetzes zuständigen Einrichtungen sein. Alternativ kann die Steuereinheit 10 von einem Teilnehmer an einem Energiemarkt betrieben werden, insbesondere von einem sogenannten Direktvermarkter, der die elektrischen Leistungen der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 vermarktet, das heißt die durch die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 erzeugten Energiemengen an Verbraucher verkauft. Dieser Verkauf kann mittelbar, beispielsweise über eine Strombörse, oder unmittelbar geschehen.
Sowohl für die für den Betrieb des Wechselspannungsnetz zuständigen Institutionen als auch für einen Teilnehmer am Energiemarkt ist es sinnvoll, teils sogar notwendig, die von den Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 momentan in das Wechselspannungsnetz eingespeisten elektrischen Leistungen steuern zu können. Beispielsweise kann ein Überangebot an elektrischer Leistung vorliegen, so dass die Stabilität des Wechselspannungsnetzes gefährdet ist und eine Reduzierung der eingespeisten elektrischen Leistung als geboten erscheint. Umgekehrt kann es sinnvoll sein, eine gegenüber einer maximal möglichen Leistung der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 reduzierte elektrische Leistung einzuspeisen, um in der Lage zu sein, die eingespeiste elektrische Leistung zu erhöhen, beispielsweise wenn eine Unterdeckung des momentanen Verbrauches innerhalb des Wechselspannungsnetzes vorliegt.
Bei den Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 kann es sich um alle in dem Wechselspannungsnetz angeordneten Energieerzeugungsanlagen oder um eine Teilmenge davon handeln. Im Falle einer Teilmenge kann diese Teilmenge aus denjenigen Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 bestehen, die von der Steuereinheit 10 kommunikativ überhaupt erreichbar sind, oder um eine Untermenge der von der Steuereinheit 10 kommunikativ erreichbaren Energieerzeugungsanlagen. Eine solche Untermenge der erreichbaren Energieerzeugungsanlagen kann durch Eigenschaften der einzelnen Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 definiert werden, beispielsweise einen Ort ihres Netzanschlusses, ihre Nennleistung oder ihren Betreiber. Die Steuereinheit kann die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 aus der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen in dem Wechselspannungsnetz beziehungsweise aus der Teilmenge der kommunikativ erreichbaren Energieerzeugungsanlagen anhand ihrer Eigenschaften gezielt auswählenoder die die Auswahl definierenden Eigenschaften einer Vermittlungseinrichtung mitteilen, die wiederum eine Verbindung mit den ausgewählten Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 vermittelt oder herstellt. Weitere Varianten der Auswahl der am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 sind dem Fachmann geläufig.
Die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 können in einem Normalbetriebsmodus betrieben werden, sofern sie keinen äußeren Vorgaben hinsichtlich ihrer Einspeiseleistung unterworfen sind. Im Normalbetriebsmodus können die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 eine Normalbetriebsleistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, wobei sich die Normalbetriebsleistung einer Photovoltaikanlage in der Regel aus der momentan maximal möglichen Leistung des jeweiligen Photovoltaikgenerators abzüglich etwaiger Verluste sowie etwaigem lokalem Eigenverbrauch und etwaiger Regelreserven ergibt.
Zur Einstellung der durch die Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 eingespeisten elektrischen Leistung auf einen gegenüber der Summe ihrer Normalbetriebsleistungen reduzierten Wert erzeugt die Steuereinheit 10 einen Abregelungsvorgabewert, der beispielsweise zwischen 0 und 100 liegen kann, wobei ein Abregelungsvorgabewert von 0 in jedem Fall bedeutet, dass keine Abregelung irgendeiner der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 vorzunehmen ist, während ein Abregelungsvorgabewert von 100 bedeutet, dass die reduzierte oder keine elektrische Leistung durch alle Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 eingespeist wird.
Die Steuereinheit sendet den erzeugten Abregelungsvorgabewert an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25. Die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 erzeugen ihrerseits zufallsbasiert einen Abregelungsdurchführungswert, der in demselben Wertebereich wie der Abregelungsvorgabewert liegt. Eine zufallsbasierte Erzeugung des Abregelungsdurchführungswertes kann konkret bedeuten, dass bei einer (oft genug) wiederholten Erzeugung des Abregelungsdurchführungswert innerhalb einer der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 eine Gleichverteilung aller erzeugten Abregelungsdurchführungswert entstehen würde. Für eine konkrete Implementation einer solchen zufallsbasierten Erzeugung von Werten sind dem Fachmann hinlänglich mathematische Mittel bekannt.
Innerhalb der einzelnen Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 werden der Abregelungsvorgabewert und der jeweilige Abregelungsdurchführungswert miteinander verglichen und anhand des jeweiligen Ergebnisses des Vergleichs durch die jeweilige Energieerzeugungsanlage entweder die Normalbetriebsleistung oder eine gegenüber der Normalbetriebsleistung reduzierte elektrische Leistung eingespeist. Dabei kann die reduzierte elektrische Leistung insbesondere null betragen, d.h. eine entsprechend abgeregelte Energieerzeugungsanlage 21 bis 25 kann komplett abgeschaltet oder zumindest in einen Ruhezustand ohne Leistungserzeugung bzw. -einspeisung betrieben werden.
In dem konkreten Beispiel gemäß 1 erzeugt die Steuereinheit 10 zum Zeitpunkt t1 einen Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 0, das heißt es soll keine Abregelung stattfinden. Obwohl somit an sich keine Vorgabe an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 notwendig ist, kann der Abregelungsvorgabewert zum Zeitpunkt t1 an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 gesendet werden. Die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 erzeugen jeweils individuelle Abregelungsdurchführungswerte, die Zahlenwerte oberhalb von 0 aufweisen. Ein Vergleich der jeweiligen Abregelungsdurchführungswerte mit dem Abregelungsvorgabewert ergibt, dass alle Abregelungsdurchführungswert größer als der Abregelungsvorgabewert sind, so dass alle Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 im Normalbetrieb arbeiten und eine Normalbetriebsleistung einspeisen; dies ist in 1 durch den Wert 1 in der Spalte „Status“ dargestellt.
Zum Zeitpunkt t2 soll die von der Gesamtheit der von der Steuereinheit 10 angesteuerten Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 eingespeiste elektrische Leistung um 20 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung reduziert werden. Dazu erzeugt die Steuereinheit 10 einen Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 20 und sendet diesen Abregelungsvorgabewert an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25. Diese erzeugen wiederum zufallsbasiert jeweils individuelle Abregelungsdurchführungswerte, und in jeder der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 wird der jeweilige Abregelungsdurchführungswert mit dem Abregelungsvorgabewert verglichen. In der Energieerzeugungsanlage 21 liegt der Abregelungsdurchführungswert mit dem Zahlenwert 14 unterhalb des Abregelungsdurchführungswerts mit dem aktuellen Zahlenwert 20, so dass die Energieerzeugungsanlage 21 eine gegenüber der Normalbetriebsleistung reduzierte elektrische Leistung einspeist; in dem Beispiel gemäß 1 ist durch den Wert 0 zum Zeitpunkt t2 in der Spalte „Status“ konkret dargestellt, dass die Energieerzeugungsanlage 21 vorübergehend eine reduzierte oder keine elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeist. In den Energieerzeugungsanlagen 22 bis 25 liegen die zufallsbasiert erzeugten Abregelungsdurchführungswerte mit den Zahlenwerten 80, 43, 58 und 73 allesamt oberhalb des Abregelungsvorgabewerts mit dem Zahlenwert 20, so dass die Energieerzeugungsanlagen 22 bis 25 im Normalbetriebsmodus arbeiten und eine jeweilige Normalbetriebsleistung einspeisen, was in 1 durch den Wert 1 zum Zeitpunkt t2 in der Spalte „Status“ angedeutet ist.
Im Ergebnis arbeiten also von den fünf Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 ab dem Zeitpunkt t2 vier Energieerzeugungsanlagen 22 bis 25 im Normalbetrieb, während eine Energieerzeugungsanlage 21 abgeregelt ist und insbesondere keine elektrische Leistung einspeist. Dies entspricht einer Abschaltung von 20 Prozent der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 und mithin unter der Annahme im statistischen Mittel gleich großer Nennleistungen der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 einer Reduzierung der durch die Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 eingespeisten elektrischen Leistung von 20 Prozent. Dabei ist zu beachten, dass in einer konkreten Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich mehr Energieerzeugungsanlagen als die in 1 beispielhaft dargestellten fünf Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 beteiligt sind, so dass eine zufallsbasierte Abschaltung von 20 Prozent der tatsächlich beteiligten Vielzahl an Energieerzeugungsanlagen im statistischen Mittel tatsächlich eine Reduzierung der eingespeisten elektrischen Leistung um 20 Prozent bewirkt, selbst wenn die einzelnen Normalbetriebsleistungen der beteiligten Energieerzeugungsanlagen unterschiedlich sind.
Zum Zeitpunkt t3 soll die von der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 eingespeiste elektrische Leistung weiterhin um 20 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung reduziert bleiben. Dazu kann die Steuereinheit 10 den Abregelungsvorgabewert optional erneut an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 senden und dadurch eine erneute zufallsbasierte Erzeugung der jeweiligen Abregelungsdurchführungswerte bewirken; alternativ kann auf die erneute Übermittlung des unveränderten Abregelungsvorgabewert verzichtet werden und die erneute zufallsbasierte Erzeugung der jeweiligen Abregelungsdurchführungswerte zeitgesteuert in den Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 selbst ausgelöst werden; ein geeigneter Zeitraum für eine derartige regelmäßige Aktualisierung der Abregelungsdurchführungswerte in den Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 liegt im Bereich einiger Sekunden, insbesondere etwa 30 Sekunden, bis zu einigen Minuten, insbesondere alle 10 Minuten.
Nach der Aktualisierung der Abregelungsdurchführungswerte zum Zeitpunkt t3 liegt der Abregelungsdurchführungswert der Energieerzeugungsanlage 21 mit dem Zahlenwert 48 oberhalb des Abregelungsvorgabewerts mit dem Zahlenwert 20, so dass die Energieerzeugungsanlage 21 ab dem Zeitpunkt t3 wieder im Normalbetriebsmodus arbeitet und ihre Normalbetriebsleistung einspeist. Dasselbe gilt für die Energieerzeugungsanlagen 22, 24 und 25. Lediglich in der Energieerzeugungsanlage 23 wurde zum Zeitpunkt t3 ein Abregelungsdurchführungswert erzeugt, der unterhalb des Abregelungsvorgabewerts liegt, so dass die Energieerzeugungsanlage 23 abgeregelt wird und somit wiederum vier der fünf Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 ihre Normalbetriebsleistungen einspeisen; im statistischen Mittel, insbesondere bezogen auf eine größere Vielzahl an Energieerzeugungsanlagen, ist die durch die Gesamtheit der am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten Energieerzeugungsanlagen eingespeiste elektrische Leistung entsprechend dem Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 20 um 20 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen reduziert.
Zu den Zeitpunkten t4 bis t6 wird von der Steuereinheit 10 ein Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 40 vorgegeben, wobei dieser Abregelungsvorgabewert zumindest zum Zeitpunkt t4 an die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 gesendet wird, da er sich gegenüber dem Abregelungsvorgabewert zum Zeitpunkt t3 geändert hat. Die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 erzeugen zu den einzelnen Zeitpunkten t4 bis t6 jeweils individuelle Abregelungsdurchführungswerte und vergleichen deren Zahlenwerte mit dem Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 40. Im Ergebnis werden zum Zeitpunkt t4 die Energieerzeugungsanlagen 21 und 25, zum Zeitpunkt t5 die Energieerzeugungsanlagen 22 und 24 und zum Zeitpunkt t6 die Energieerzeugungsanlagen 23 und 25 abgeregelt (Status 0), da ihre jeweiligen Abregelungsdurchführungswerte unterhalb des Abregelungsvorgabewerts liegen, während die jeweils anderen der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 im Normalbetriebsmodus arbeiten und ihre jeweilige Normalbetriebsleistung einspeisen (Status 1). Es werden also zu jedem der Zeitpunkte t4 bis t6 zwei der fünf Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 abgeregelt und speisen keine elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz ein, so dass bei einer großen Anzahl am Verfahren beteiligter Energieerzeugungsanlagen die durch die Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen eingespeiste elektrische Leistung im statistischen Mittel entsprechend dem Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 40 um 40 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen reduziert ist.
Zum Zeitpunkt t7 gibt die Steuereinheit 10 einen Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 100 vor; dies entspricht einer Abschaltung aller Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25, die dadurch realisiert wird, dass die zum Zeitpunkt t7 in den Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 erzeugten Abregelungsdurchführungswerte sämtlich unterhalb des Abregelungsvorgabewertes mit dem Zahlenwert 100 liegen, so dass alle Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 abgeregelt werden (Status 0). Diese Situation kann beispielsweise sinnvoll angewendet werden, wenn eine erhebliche Überkapazität an Erzeugungsleistung im Wechselspannungsnetz vorherrscht.
Innerhalb der einzelnen Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 kann eine etwaige Abregelung bei Bedarf auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Beispielsweise kann die von dem Photovoltaikgenerator erzeugte elektrische Leistung geeignet reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Eigenverbrauch in der oder in unmittelbarer Nähe der Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 geeignet erhöht werden. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann elektrische Leistung in einen Energiespeicher geleitet werden, anstatt sie einzuspeisen, um die eingespeiste elektrische Leistung zu reduzieren, ohne die erzeugte Leistung über die Maßen reduzieren zu müssen und um die derart zwischengespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt abrufen und nutzen zu können. Letztlich können die abzuregelnden Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 auch komplett vom Wechselspannungsnetz getrennt werden.
2 zeigt Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35, die jeweils einen Photovoltaikgenerator und einen Wechselrichter umfassen können, wobei der jeweilige Wechselrichter dem jeweiligen Photovoltaikgenerator elektrische Leistung entnimmt und in ein Wechselspannungsnetz einspeist. Wie die Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 gemäß 1 sind auch die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 gemäß 2 zumindest mittelbar an dasselbe (übergeordnete) Wechselspannungsnetz angeschlossen, das eine einheitliche Netzfrequenz f aufweist, die im Normalbetrieb des Wechselspannungsnetzes im Bereich einer Nennfrequenz f_Nom liegt, beispielsweise 50 Hertz oder 60 Hertz. Die Netzfrequenz f wird von allen Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 erfasst. Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 können räumlich benachbart angeordnet sein und in ein gemeinsames Verteilnetz einspeisen oder über verschiedene, räumlich entfernt zueinander angeordnete Verteilnetze oder direkt in ein Übertragungsnetz auf einer höheren Netzebene einspeisen. Dabei sind die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 bevorzugt Teil eines Verbundnetzes, dessen stabiler Betrieb beispielsweise von einem Übertragungsnetzbetreiber gewährleistet werden kann.
Die von den Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 erfasste Netzfrequenz f kann über die Zeit t beispielsweise einen Verlauf 30 aufweisen. Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 erfassen an ihrem Anschluss zum Wechselspannungsnetz die Netzfrequenz f, wobei die jeweils erfasste Netzfrequenz f denselben Wert für alle Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 aufweist, sofern die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 zumindest mittelbar an dasselbe Verbundnetz angeschlossen sind.
Für einen stabilen Betrieb des Wechselspannungsnetzes ist es notwendig, ein Gleichgewicht zwischen eingespeister und entnommener elektrischer Leistung zu gewährleisten. Ein etwaiges Ungleichgewicht zwischen eingespeister und entnommener elektrischer Leistung führt zu einer Abweichung der Netzfrequenz f von der Nennfrequenz f_Nom , die beispielsweise für das Europäische Verbundnetz 50 Hertz beträgt. Dabei führt ein Überangebot an eingespeister elektrischer Leistung zu einem Anstieg der Netzfrequenz f, dem durch ein Reduzieren der eingespeisten elektrischen Leistung entgegengewirkt werden kann.
Bei den Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 kann es sich um alle in dem Wechselspannungsnetz angeordneten Energieerzeugungsanlagen oder um eine Teilmenge davon handeln. Im Falle einer Teilmenge kann diese Teilmenge aus denjenigen Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 bestehen, die sich an einer Stabilisierung des Wechselspannungsnetzes durch frequenzabhängige Modifikation der eingespeisten elektrischen Leistung beteiligen. Dabei kann beispielsweise von einer in 2 nicht dargestellten übergeordneten Steuereinheit eingestellt werden, welche der in dem Wechselspannungsnetz angeordneten und kommunikativ von der Steuereinheit erreichbaren Energieerzeugungsanlagen sich derart an der Stabilisierung des Wechselspannungsnetzes beteiligen sollen.
Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 können in einem Normalbetriebsmodus betrieben werden, solange sich die Netzfrequenz f in einem Normbereich um die Nennfrequenz f_Nom befindet. Im Normalbetriebsmodus können die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eine Normalbetriebsleistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, wobei sich die Normalbetriebsleistung einer Photovoltaikanlage in der Regel aus der momentan maximal möglichen Leistung des jeweiligen Photovoltaikgenerators abzüglich etwaiger Verluste sowie etwaigem lokalem Eigenverbrauch und etwaiger Regelreserven ergibt.
Zur Einstellung der durch die Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eingespeisten elektrischen Leistung auf einen gegenüber der Summe ihrer Normalbetriebsleistungen reduzierten Wert vergleichen die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 jeweils individuell einen Abregelungsvorgabewert, der aus einer relativen Lage des Momentanwerts der Netzfrequenz f innerhalb eines Referenzwertebereichs für die Netzfrequenz f liegt, mit einem Abregelungsdurchführungswert. In 2 ist der Referenzwertebereich für die Netzfrequenz f durch eine untere Grenze f₀ und eine obere Grenze f₁₀₀ dargestellt. Dieser Referenzwertebereich für die Netzfrequenz f liegt oberhalb der Nennfrequenz f_Nom des Wechselspannungsnetz, so dass eine Überfrequenz vorliegt, wenn die Netzfrequenz f sich in dem Referenzwertebereich befindet, wobei dieser Überfrequenz durch eine Abregelung entgegenzuwirken ist.
Konkret ergibt sich der Abregelungsvorgabewert, indem jeder Netzfrequenz f im Referenzwertebereich ein Abregelungsvorgabewert zugeordnet wird, wobei einer Netzfrequenz f mit einem Wert kleiner als die oder gleich der unteren Grenze f₀ ein Abregelungsvorgabewert von null und einer Netzfrequenz f mit einem Wert gleich der oder größer als die obere Grenze f₁₀₀ ein Abregelungsvorgabewert von 100 zugeordnet wird. Im Bereich zwischen f₀ und f₁₀₀ werden Abregelungsvorgabewerte zwischen 0 und 100 zugeordnet, wobei die Abregelungsvorgabewerte insbesondere proportional zur Netzfrequenz f sind. Beispielsweise ergibt sich dadurch in der Mitte des Referenzwertebereichs bei einer Netzfrequenz f = f₅₀ ein Abregelungsvorgabewert von 50.
Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 messen die Netzfrequenz f und bestimmen anhand der relativen Lage der aktuellen Netzfrequenz f im Referenzwertebereich den aktuellen Abregelungsvorgabewert. Insbesondere kann ein Abregelungsvorgabewert von 0 bedeuten, dass keine Abregelung irgendeiner der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 vorzunehmen ist, während ein Abregelungsvorgabewert von 100 bedeuten kann, dass alle Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eine reduzierte oder gar keine elektrische Leistung eingespeist sollen.
Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 erzeugen jeweils zufallsbasiert einen individuellen Abregelungsdurchführungswert, der in demselben Wertebereich wie der Abregelungsvorgabewert liegt, das heißt in diesem Fall in einem Wertebereich mit den Grenzen 0 und 100. Eine zufallsbasierte Erzeugung des Abregelungsdurchführungswertes kann konkret bedeuten, dass bei einer (oft genug) wiederholten Erzeugung des Abregelungsdurchführungswert innerhalb einer der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eine Gleichverteilung aller erzeugten Abregelungsdurchführungswert in dem Wertebereich entstehen würde. Für eine konkrete Implementation einer solchen zufallsbasierten Erzeugung von Werten sind dem Fachmann hinlänglich mathematische Mittel bekannt.
Innerhalb der einzelnen Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 werden der Abregelungsvorgabewert und der jeweilige Abregelungsdurchführungswert miteinander verglichen und anhand des jeweiligen Ergebnisses des Vergleichs durch die jeweilige Energieerzeugungsanlage entweder die Normalbetriebsleistung oder eine gegenüber der Normalbetriebsleistung reduzierte elektrische Leistung eingespeist. Dabei kann die reduzierte elektrische Leistung insbesondere null betragen.
In dem konkreten Beispiel gemäß 2 ist die Netzfrequenz f zum Zeitpunkt t1 kleiner als die untere Grenze f₀ des Referenzwertebereichs, so dass Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 0 anzusetzen ist, das heißt es soll keine Abregelung stattfinden. Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 erzeugen zum Zeitpunkt t1 jeweils individuelle Abregelungsdurchführungswerte, die Zahlenwerte oberhalb von 0 aufweisen (siehe Werte in der Spalte „ADW“). Ein Vergleich der jeweiligen Abregelungsdurchführungswerte mit dem Abregelungsvorgabewert ergibt, dass alle Abregelungsdurchführungswert größer als der Abregelungsvorgabewert sind, so dass alle Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 im Normalbetrieb arbeiten und eine Normalbetriebsleistung einspeisen; dies ist in 2 durch den Wert 1 in der Spalte „Status“ dargestellt.
Zum Zeitpunkt t2 ist die Netzfrequenz f größer als die untere Grenze f₀ des Referenzwertebereichs und hat eine relative Lage im Referenzwertebereich von etwa 20%, wenn die untere Grenze f₀ null Prozent und die obere Grenze f₁₀₀ 100% des Referenzwertebereichs repräsentiert. Zur Stabilisierung des Wechselspannungsnetzes soll die von der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eingespeiste elektrische Leistung somit um 20 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung reduziert werden. Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 bestimmen dazu den aktuellen Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 20 und erzeugen wiederum zufallsbasiert jeweils individuelle Abregelungsdurchführungswerte. In jeder der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 wird der jeweilige Abregelungsdurchführungswert mit dem Abregelungsvorgabewert verglichen. In der Energieerzeugungsanlage 31 liegt der Abregelungsdurchführungswert mit dem Zahlenwert 14 unterhalb des Abregelungsdurchführungswerts mit dem aktuellen Zahlenwert 20, so dass die Energieerzeugungsanlage 31 eine gegenüber der Normalbetriebsleistung reduzierte elektrische Leistung einspeist; in dem Beispiel gemäß 2 ist durch den Wert 0 zum Zeitpunkt t2 in der Spalte „Status“ konkret dargestellt, dass die Energieerzeugungsanlage 31 vorübergehend keine elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeist. In den Energieerzeugungsanlagen 32 bis 35 liegen die zufallsbasiert erzeugten Abregelungsdurchführungswerte mit den Zahlenwerten 80, 43, 58 und 73 allesamt oberhalb des Abregelungsvorgabewerts mit dem Zahlenwert 20, so dass die Energieerzeugungsanlagen 32 bis 35 im Normalbetriebsmodus arbeiten und eine jeweilige Normalbetriebsleistung einspeisen, was in 2 durch den Wert 1 zum Zeitpunkt t2 in der Spalte „Status“ angedeutet ist.
Im Ergebnis arbeiten also von den fünf Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 ab dem Zeitpunkt t2 vier Energieerzeugungsanlagen 32 bis 35 im Normalbetrieb, während eine Energieerzeugungsanlage 31 abgeregelt ist und insbesondere keine elektrische Leistung einspeist. Dies entspricht einer Abschaltung von 20 Prozent der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 und mithin unter der Annahme im statistischen Mittel gleich großer Nennleistungen der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 einer Reduzierung der durch die Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eingespeisten elektrischen Leistung von 20 Prozent. Dabei ist zu beachten, dass in einer konkreten Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich mehr Energieerzeugungsanlagen als die in 2 beispielhaft dargestellten fünf Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 beteiligt sind, so dass eine zufallsbasierte Abschaltung von 20 Prozent der tatsächlich beteiligten Vielzahl an Energieerzeugungsanlagen im statistischen Mittel tatsächlich eine Reduzierung der eingespeisten elektrischen Leistung um 20 Prozent bewirkt, selbst wenn die einzelnen Normalbetriebsleistungen der beteiligten Energieerzeugungsanlagen unterschiedlich sind.
Zum Zeitpunkt t3 liegt die Netzfrequenz f weiterhin bei etwa 20% im Referenzwertebereich, so dass die von der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eingespeiste elektrische Leistung weiterhin um 20 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung reduziert bleiben soll. Dazu bestimmen die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 wiederum den aktuellen Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 20 und erzeugen wiederum zufallsbasiert jeweils individuelle Abregelungsdurchführungswerte. Ein geeigneter Zeitraum für eine derartige regelmäßige Aktualisierung des Abregelungsvorgabewerts und der Abregelungsdurchführungswerte in den Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 liegt im Bereich einiger Sekunden, insbesondere etwa 30 Sekunden, bis zu einigen Minuten, insbesondere alle 10 Minuten. Alternativ kann eine Aktualisierung erfolgen, wenn die Netzfrequenz f sich um einen Mindestbetrag gegenüber der Netzfrequenz f zum Zeitpunkt der vorangehenden Aktualisierung verändert hat.
Nach der Aktualisierung der Abregelungsdurchführungswerte zum Zeitpunkt t3 liegt der Abregelungsdurchführungswert der Energieerzeugungsanlage 31 mit dem Zahlenwert 48 oberhalb des Abregelungsvorgabewerts mit dem Zahlenwert 20, so dass die Energieerzeugungsanlage 31 ab dem Zeitpunkt t3 wieder im Normalbetriebsmodus arbeitet und ihre Normalbetriebsleistung einspeist. Dasselbe gilt für die Energieerzeugungsanlagen 32, 34 und 35. Lediglich in der Energieerzeugungsanlage 33 wurde zum Zeitpunkt t3 ein Abregelungsdurchführungswert erzeugt, der unterhalb des Abregelungsvorgabewerts liegt, so dass die Energieerzeugungsanlage 33 abgeregelt wird und somit wiederum vier der fünf Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 ihre Normalbetriebsleistungen einspeisen; im statistischen Mittel, insbesondere bezogen auf eine größere Vielzahl an Energieerzeugungsanlagen, ist die durch die Gesamtheit der am erfindungsgemäßen Verfahren beteiligten Energieerzeugungsanlagen eingespeiste elektrische Leistung entsprechend dem Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 20 um 20 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen reduziert.
Zu den Zeitpunkten t4 bis t6 liegt die Netzfrequenz f jeweils bei etwa 40% im Referenzwertebereich, so dass die von der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 eingespeiste elektrische Leistung um 40 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung reduziert bleiben soll. Die Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 erzeugen zu den einzelnen Zeitpunkten t4 bis t6 jeweils individuelle Abregelungsdurchführungswerte und vergleichen deren Zahlenwerte mit dem von ihnen ermittelten Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 40. Im Ergebnis werden zum Zeitpunkt t4 die Energieerzeugungsanlagen 31 und 35, zum Zeitpunkt t5 die Energieerzeugungsanlagen 32 und 34 und zum Zeitpunkt t6 die Energieerzeugungsanlagen 33 und 35 abgeregelt (Status 0), da ihre jeweiligen Abregelungsdurchführungswerte unterhalb des Abregelungsvorgabewerts liegen, während die jeweils anderen der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 im Normalbetriebsmodus arbeiten und ihre jeweilige Normalbetriebsleistung einspeisen (Status 1). Es werden also zu jedem der Zeitpunkte t4 bis t6 zwei der fünf Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 abgeregelt und speisen keine elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz ein, so dass bei einer großen Anzahl am Verfahren beteiligter Energieerzeugungsanlagen die durch die Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen eingespeiste elektrische Leistung im statistischen Mittel entsprechend dem aus der jeweiligen aktuellen Netzfrequenz ermittelten Abregelungsvorgabewert mit dem Zahlenwert 40 um 40 Prozent gegenüber der Normalbetriebsleistung der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen reduziert ist.
Zum Zeitpunkt t7 ist die Netzfrequenz f größer als die obere Grenze f₁₀₀ des Referenzwertebereichs, so dass eine Abschaltung aller Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 geboten ist. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die zum Zeitpunkt t7 in den Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 erzeugten Abregelungsdurchführungswerte sämtlich unterhalb des Abregelungsvorgabewerts mit dem Zahlenwert 100 liegen, so dass alle Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 abgeregelt werden (Status 0). In dieser Situation, die beispielsweise bei einer erheblichen Überkapazität an Erzeugungsleistung im Wechselspannungsnetz vorherrscht, kann die Erzeugungsleistung im Wechselspannungsnetz durch die beschriebene automatische Abschaltung der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 reduziert und damit das Wechselspannungsnetz effektiv stabilisiert werden.
Innerhalb der einzelnen Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 kann eine etwaige Abregelung bei Bedarf auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Beispielsweise kann die von dem Photovoltaikgenerator erzeugte elektrische Leistung geeignet reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Eigenverbrauch in der oder in unmittelbarer Nähe der Energieerzeugungsanlagen 31 bis 35 geeignet erhöht werden. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann elektrische Leistung in einen Energiespeicher geleitet werden, anstatt sie einzuspeisen, um die eingespeiste elektrische Leistung zu reduzieren, ohne die erzeugte Leistung über die Maßen reduzieren zu müssen und um die derart zwischengespeicherte Energie zu einem späteren Zeitpunkt abrufen und nutzen zu können. Letztlich können die abzuregelnden Energieerzeugungsanlagen 21 bis 25 auch komplett vom Wechselspannungsnetz getrennt werden.
Die Zuordnung des Abregelungsvorgabewerts zu der relativen Lage der Netzfrequenz f im Referenzwertebereich kann wie oben dargestellt linear erfolgen, so dass der Abregelungsvorgabewert im Referenzwertebereich proportional zur Netzfrequenz f ist. Alternativ sind auch andere funktionale Abhängigkeiten denkbar, beispielsweise eine quadratische oder exponentielle Abhängigkeit des Abregelungsvorgabewerts von der relativen Lage der Netzfrequenz f im Referenzwertebereich. Zudem kann der konkrete Referenzwertebereich und ggf. die Form der funktionalen Abhängigkeit des Abregelungsvorgabewerts zu der relativen Lage der Netzfrequenz f im Referenzwertebereich durch eine externe Steuereinheit vorgegeben werden. Insbesondere kann die absolute Spreizung des Referenzwertebereichs, das heißt der absolute Abstand zwischen unterer Grenze f₀ und oberer Grenze f₁₀₀ modifiziert werden, um die Größenordnung der Reaktion der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen auf eine Netzspannungsänderung einzustellen; konkret ist die Änderung der Einspeiseleistung der Gesamtheit der beteiligten Energieerzeugungsanlagen umso größer, je schmaler der Referenzwertebereich ist, und umgekehrt. Es ist dabei nicht zwingend notwendig, dass die Abregelungsvorgabewerte und die Abregelungsdurchführungswerte denselben Wertebereiche abdecken. Vielmehr ist es denkbar, dass der Wertebereich der Abregelungsvorgabewerte insbesondere kleiner ist als der Wertebereich der Abregelungsdurchführungswerte, wie anhand des im Folgenden anhand 3 dargestellten Beispiels erläutert wird.
3 zeigt einen Verlauf 40 der Netzfrequenz f über die Zeit t. Die Netzfrequenz f kann in gewissem Maße von einer Nennfrequenz f_Nom abweichen, wobei schon geringen Abweichungen beim Betrieb eines Wechselspannungsnetzes durch Bereitstellung sogenannter Primärregelleistung entgegengewirkt wird. Energieerzeugungsanlagen, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, können sich an der Bereitstellung derartiger Primärregelleistung beteiligen, indem ein Referenzwertebereich für die Netzfrequenz f definiert wird, dessen untere Grenze f₀ unterhalb der Nennfrequenz f_Nom liegt, und dessen obere Grenze f₁₀ oberhalb der Nennfrequenz f_Nom liegt. Einer Netzfrequenz f mit einem Wert kleiner als die oder gleich der unteren Grenze f₀ kann ein Abregelungsvorgabewert von null zugeordnet werden, während einer Netzfrequenz f mit einem Wert gleich der oberen Grenze f₁₀ ein Abregelungsvorgabewert von 10 zugeordnet werden kann. Für eine Netzfrequenz f mit einem Wert oberhalb der oberen Grenze f₁₀ des Referenzwertebereichs kann weiterhin ein Abregelungsvorgabewert von 10 angesetzt werden; alternativ kann für solche Frequenzen f größer f₁₀ ein Verhalten der Energieerzeugungsanlagen wie in den Ausführungsformen gemäß 1 oder 2 anschließen.
Unter der Voraussetzung, dass in einem Wechselspannungsnetz eine große Anzahl an Energieerzeugungsanlagen, beispielsweise mehr als einige hundert, bevorzugt einige tausend Energieerzeugungsanlagen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden und insbesondere die Abregelungsvorgabewerte im Referenzwertebereich gemäß 3 anwenden, kann eine effektive Bereitstellung von Primärregelleistung gewährleistet werden. Dazu messen die Energieerzeugungsanlagen die aktuelle Netzfrequenz f, bestimmen einen Abregelungsvorgabewert gemäß 3 zwischen 0 und 10 als Funktion der der relativen Lage der Netzfrequenz f im Referenzwertebereich, und erzeugen jeweils zufallsbasiert einen jeweiligen individuellen Abregelungsdurchführungswert im Wertebereich zwischen 0 und 100. Wenn die aktuelle Netzfrequenz f der Nennfrequenz f_Nom entspricht (Zeitpunkte t1, t3, t5 in 3) bestimmen die Energieerzeugungsanlagen einen Abregelungsvorgabewert mit dem Wert 5. Aufgrund der zufallsbasierten Erzeugung der individuellen Abregelungsdurchführungswerte mit Gleichverteilung der Werte zwischen 0 und 100 erzeugen im Mittel 5% der Energieerzeugungsanlagen individuelle Abregelungsdurchführungswerte, die kleiner als oder gleich 5 sind, und werden entsprechend abgeregelt, während 95% der Energieerzeugungsanlagen individuelle Abregelungsdurchführungswerte größer als 5 erzeugen und Normalbetriebsleistung einspeisen. Durch eine regelmäßig wiederholte Erzeugung der individuellen Abregelungsdurchführungswerte, beispielsweise einmal pro 10 Minuten, bevorzugt einmal pro Minute und besonders bevorzugt alle 30 Sekunden, ändern sich die individuellen Abregelungsdurchführungswerte regelmäßig, so dass nach jeder wiederholten Erzeugung andere Energieerzeugungsanlagen abgeregelt sind, selbst wenn sich die Netzfrequenz f gegenüber dem Zeitpunkt der letzten Erzeugung der Abregelungsdurchführungswerte nicht geändert hat.
Die Gesamtheit der derart an der Bereitstellung von Primärregelleistung beteiligten Energieerzeugungsanlagen speist im Mittel 95% der Summe ihrer Normalbetriebsleistungen ein, wenn die Netzfrequenz f der Nennfrequenz f_Nom entspricht. Wenn die Netzfrequenz f von der Nennfrequenz f_Nom abweicht, ändern sich der Abregelungsdurchführungswert und damit auch die Anzahl der im Mittel abgeregelt betriebenen Energieerzeugungsanlagen. Konkret führt eine Erhöhung der Netzfrequenz f zu einer Erhöhung des Abregelungsvorgabewerts und einer größeren Wahrscheinlichkeit, dass ein zufallsbasiert erzeugter individueller Abregelungsdurchführungswert kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert ist, so dass mehr Energieerzeugungsanlagen abgeregelt werden und sich die insgesamt von der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen eingespeiste elektrische Leistung reduziert (vergleiche Zeitpunkte t2, t6, t7 in 3). Umgekehrt führt eine Verringerung der Netzfrequenz zu einem sinkenden Abregelungsvorgabewert und damit zu einer Verringerung der Wahrscheinlichkeit einer individuellen Abregelung, so dass insgesamt mehr elektrische Leistung als bei der Nennfrequenz f_Nom eingespeist wird.
In einem konkreten Anwendungsfall kann die Nennfrequenz f_Nom des Wechselspannungsnetzes beispielsweise 50 Hertz und der Abstand der unteren Grenze f₀ und der oberen Grenze f₁₀ zur Nennfrequenz f_Nom jeweils 0,1 Hertz betragen. Der Referenzwertebereich erstreckt sich in diesem Beispiel also von 49,9 Hz bis 50,1 Hz, wobei in den aktuellen Netzfrequenzen f in diesem Bereich Abregelungsvorgabewerte zwischen 0 und 10 zugeordnet werden, insbesondere mit einer linear proportionalen Abhängigkeit voneinander. Die Gesamtheit der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens an der Bereitstellung von Primärregelleistung beteiligten Energieerzeugungsanlagen speist bei einer Netzfrequenz von 50 Hz im statistischen Mittel 95% der verfügbaren Normalbetriebsleistung ein. Im Falle einer unterhalb der Nennfrequenz f_Nom sinkenden Netzfrequenz f steht nun eine positive Regelleistung in Höhe von 5% der Normalbetriebsleistung der Energieerzeugungsanlagen zur Verfügung, um die Netzfrequenz f im Bereich zwischen 50 Hz und 49,9 Hz durch Verringerung der mittleren Anzahl abgeregelter Energieerzeugungsanlagen zu stabilisieren. Im Falle einer über die Nennfrequenz f_Nom steigenden Netzfrequenz f steht eine negative Regelleistung zur Verfügung, indem die von der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen eingespeiste elektrische Leistung um bis zu 5% der Summe der Normalbetriebsleistungen auf 90% der Summe der Normalbetriebsleistungen sinken kann und damit einem Überangebot an elektrischen Leistung entgegenwirkt, das zu dem Anstieg der Netzfrequenz geführt hat.
Die konkrete Lage des Referenzwertebereichs, insbesondere seine Grenzen und seine Mittenlage relativ zur Nennfrequenz f_Nom , kann an die konkreten Eigenschaften des Wechselspannungsnetzes und an die Anforderungen an die Frequenzstabilität angepasst werden. Insbesondere ist für die Ausführungsform gemäß 3 auch denkbar, für den Abstand der unteren Grenze f₀ und der oberen Grenze f₁₀ von der Nennfrequenz f_Nom jeweils Werte im Bereich zwischen 0,01 Hz und 1 Hz anzusetzen. Je klein dieser Abstand ist, desto größer ist die Reaktion der Gesamtheit der Energieerzeugungsanlagen auf eine Abweichung der Netzfrequenz f von der Nennfrequenz f_Nom.. Der Referenzwertebereich kann zudem asymmetrisch um die Nennfrequenz f_Nom sein. Im Übrigen kann der Referenzwertebereich sowohl hinsichtlich seiner Spreizung und seiner Lage relativ zur Nennfrequenz f_Nom gegebenenfalls, von einer externen Steuereinheit vorgegeben werden.
In einem weiträumigen Wechselspannungsnetz wie beispielsweise dem Europäischen Verbundnetz sind einige zehntausend, evtl. gar einige hunderttausend Energieerzeugungsanlagen angeschlossen, die sich prinzipiell für einen Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen. Damit kann leicht eine hinreichende große Anzahl an Energieerzeugungsanlagen ausgewählt werden, um stochastische Randbedingungen zu erfüllen, die insbesondere in Kombination mit der zufallsbasierten Erzeugung der Abregelungsvorgabewerte ein gut vorhersagbares und stabiles Verhalten der Gesamtheit der derart ausgewählten Vielzahl der Energieerzeugungsanlagen gewährleistet. Zudem arbeiten die Energieerzeugungsanlagen autonom und sind insbesondere im Falle der Bereitstellung von Primärregelleistung nicht auf eine Kommunikationsverbindung angewiesen. Eine gegebenfalls notwendige Kommunikationsverbindung kann auch bei einer sehr großen Anzahl an beteiligten Energieerzeugungsanlagen einfach aufgebaut sein, da alle beteiligten Energieerzeugungsanlage einen identischen Abregelungsvorgabewert erhalten und eine Rückmeldung der Energieerzeugungsanlagen nicht notwendig ist.
Es versteht sich, dass die Aspekte „Reduzierung der Leistung“ und „Erhöhung der Leistung“ insofern synonyme Bedeutung haben, als sie jeweils Änderungen der Leistung darstellen, die sich lediglich durch das Vorzeichen unterscheiden. Analog gilt für die Wertebereiche von Abregelungsvorgabewert und Abregelungsdurchführungswert, dass deren Verhältnisse zueinander in einfacher Weise umgekehrt werden können, so dass selbstverständlich frei definiert werden kann, ob beispielsweise ein Abregelungsdurchführungswert, der kleiner oder größer als ein Abregelungsvorgabewert ist, zu einer Normalbetriebsleistung beziehungsweise einer Abschaltung führt, oder umgekehrt.
Bezugszeichenliste

10: Steuereinheit
21 bis 25: Energieerzeugungsanlage
30: Verlauf
31 bis 35: Energieerzeugungsanlage
40: Verlauf
f: Netzfrequenz
f_Nom: Nennfrequenz
f₀ f₁₀, f₁₀₀: Grenzen
t1 bis t7: Zeitpunkt
AVW: Abregelungsvorgabewert
ADW: Abregelungsdurchführungswert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010038941 A1 [0003]
EP 2328259 A1 [0003]
DE 102012109060 A1 [0004]
DE 102015210882 A1 [0005]
DE 102012201315 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage (21-25, 31-35) mit einem Photovoltaikgenerator und einem Wechselrichter, wobei der Wechselrichter dem Photovoltaikgenerator eine elektrische Leistung entnimmt und in ein Wechselspannungsnetz einspeist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Energieerzeugungsanlage (21-25, 31-35) ein Abregelungsdurchführungswert (ADW) zufallsbasiert erzeugt und mit einem Abregelungsvorgabewert (AVW) verglichen wird, und dass die Energieerzeugungsanlage (21-25, 31-35) entweder eine Normalbetriebsleistung in das Wechselspannungsnetz einspeist, wenn der Abregelungsdurchführungswert (ADW) größer als der Abregelungsvorgabewert (AVW) ist, oder die eingespeiste elektrische Leistung gegenüber der Normalbetriebsleistung reduziert, wenn der Abregelungsdurchführungswert (ADW) kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert (AVW) ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlage (31-35) den Abregelungsvorgabewert (AVW) selbst erzeugt, indem der Abregelungsvorgabewert (AVW) als Funktion der relativen Lage eines Momentanwerts einer elektrischen Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes innerhalb eines Referenzwertebereichs für die elektrische Eigenschaft bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwertebereich für die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes über eine Kommunikationsverbindung vorgebbar ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes eine an der Energieerzeugungsanlage (31-35) gemessene Frequenz (f) ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlage (21-25) den Abregelungsvorgabewert (AVW) über eine Kommunikationsverbindung empfängt.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abregelungsdurchführungswert (ADW) mittels eines Zufallsgenerators mit Gleichverteilung über einen Abregelungswertebereich erzeugt wird, so dass der Abregelungsdurchführungswert (ADW) derart zufällig im Abregelungswertebereich liegt, dass bei wiederholter Erzeugung des Abregelungsdurchführungswerts (ADW) eine Gleichverteilung der erzeugten Abregelungsdurchführungswerte (ADW) über einen Abregelungswertebereich entsteht.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abregelungsdurchführungswert (ADW) erneut erzeugt wird, wenn ein Abregelungsvorgabewert (AVW) erneut erzeugt oder erneut empfangen wird, und die eingespeiste elektrische Leistung nach der erneuten Erzeugung des Abregelungsdurchführungswerts (ADW) je nach Lage des Abregelungsdurchführungswerts (ADW) relativ zum Abregelungsvorgabewert (AVW) eingestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abregelungsdurchführungswert (ADW) periodisch wiederholt erzeugt und die eingespeiste elektrische Leistung nach jeder Erzeugung je nach aktueller Lage des Abregelungsdurchführungswerts (ADW) relativ zum Abregelungsvorgabewert (AVW) eingestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abregelungsdurchführungswert (ADW) mindestens einmal pro 10 Minuten, bevorzugt einmal pro Minute und besonders bevorzugt alle 30 Sekunden erzeugt wird.
Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingespeiste elektrische Leistung auf null reduziert wird, wenn der Abregelungsdurchführungswert (ADW) kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert (AVW) ist.
Verfahren zum Betrieb einer Vielzahl von Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35), wobei die Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35) jeweils einen Photovoltaikgenerator und einen Wechselrichter umfassen und mit einem Wechselspannungsnetz verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlagen (21-25) jeweils einen Abregelungsdurchführungswert (ADW) zufallsbasiert erzeugen und mit einem für alle Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35) identischen Abregelungsvorgabewert (AVW) vergleichen, dass diejenigen Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35), deren jeweiliger Abregelungsdurchführungswert (ADW) größer als der Abregelungsvorgabewert (AVW) ist, eine Normalbetriebsleistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, und dass diejenigen Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35), deren Abregelungsdurchführungswert (ADW) kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert (AVW) ist, eine gegenüber der Normalbetriebsleistung reduzierte elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlagen (31-35) den Abregelungsvorgabewert (AVW) selbst erzeugen, indem der Abregelungsvorgabewert (AVW) der relativen Lage eines Momentanwerts einer elektrischen Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes innerhalb eines Referenzwertebereichs für die elektrische Eigenschaft entspricht; wobei die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes insbesondere eine an der Energieerzeugungsanlage (31-35) gemessene Frequenz ist..
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlagen (31-35) kommunikativ mit einer übergeordneten Steuereinheit verbunden sind, wobei die Steuereinheit den Referenzwertebereich für die elektrische Eigenschaft des Wechselspannungsnetzes an die Energieerzeugungsanlagen (31-35) sendet.
Verfahren gemäß Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35) in unterschiedlichen Netzabschnitten an das Wechselspannungsnetz angeschlossen sind..
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungsanlagen (21-25) kommunikativ mit einer übergeordneten Steuereinheit (10) verbunden sind, wobei die Steuereinheit (10) den Abregelungsvorgabewert (AVW) insbesondere mittels einer unidirektionalen Broadcast-Kommunikation an die Energieerzeugungsanlagen (21-25) sendet und die Energieerzeugungsanlagen (21-25) bei Empfang des Abregelungsvorgabewerts (AVW) den jeweiligen Abregelungsdurchführungswert (ADW) zufallsbasiert erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abregelungsvorgabewert (AVW) periodisch wiederholt gesendet wird und die Energieerzeugungsanlagen (21-25) nach jedem Senden des Abregelungsvorgabewerts (AVW) die jeweilige eingespeiste Leistung je nach aktueller Lage des jeweiligen Abregelungsdurchführungswerts (ADW) relativ zum Abregelungsvorgabewert (AVW) einstellen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die eingespeiste Leistung derjenigen Energieerzeugungsanlagen (21-25, 31-35), deren Abregelungsdurchführungswert (ADW) kleiner als der oder gleich dem Abregelungsvorgabewert (AVW) ist, auf null reduziert wird.
Wechselrichter für eine Energieerzeugungsanlage (21-25, 31-35) mit einem Photovoltaikgenerator, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.