DE102019117169A1

DE102019117169A1 - Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung mittels eines Windparks

Info

Publication number: DE102019117169A1
Application number: DE102019117169.5A
Authority: DE
Inventors: Eckard Quitmann
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-12-31
Also published as: US20220263320A1; WO2020260504A1; CA3143410C; CA3143410A1; EP3991264A1; CN114026763A; US11764582B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz an einem Netzanschlusspunkt (118) mittels eines Windparks (112) mit mehreren Windenergieanlagen (100), wobei die Windenergieanlagen (100) durch Übertragungsmittel mit dem Netzanschlusspunkt (118) verbunden sind, ein Parkregler vorgesehen ist zum Übertragen von Wirk- und Blindleistungsvorgaben an die Windenergieanlagen (100), an jeder der Windenergieanlagen (100) jeweils ein erster Leistungsbereich (401) vorgegeben wird, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, und der sich zwischen den Windenergieanlagen (100) unterscheiden kann, wobei der erste Leistungsbereich (401) eine von der Windenergieanlage (100) einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) und eine von der Windenergieanlage erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist, an dem Netzanschlusspunkt (118) ein zweiter Leistungsbereich (402) vorgegeben wird, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, wobei der zweite Leistungsbereich (402) eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt (118) einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) und eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt (118) erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist, wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen (100) jeweils unter Berücksichtigung der Vorgaben des Parkreglers Wirk- und Blindleistung erzeugen und an den Netzanschlusspunkt (118) übertragen, diese wenigstens eine, diese mehreren oder alle Windenergieanlagen jeweils ihre einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) des ersten Leistungsbereichs (401) überschreiten, wobei die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) jeweils so überschritten wird, dass von dem Windpark der zweite Leistungsbereich (402) am Netzanschlusspunkt (118) eingehalten wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz mittels eines Windparks. Die Erfindung betrifft auch einen Windpark, der ein solches Verfahren ausführen kann.
Windenergieanlagen sind bekannt, sie erzeugen elektrische Leistung aus Wind und speisen diese in ein elektrisches Versorgungsnetz ein. Häufig sind mehrere Windenergieanlagen in einem Windpark zusammengefasst, die über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt in das elektrische Versorgungsnetz einspeisen. Ein solcher gemeinsamer Netzanschlusspunkt kann besonders einen sogenannten Netztransformator aufweisen, über den in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird, auch wenn das nicht unbedingt erforderlich sein muss. Der Netzanschlusspunkt kann auch als Einspeisepunkt bezeichnet werden. Jedenfalls sind solche Netzanschlusspunkte auf eine Einspeiseleistung ausgelegt, die nicht überschritten werden darf. Ein Überschreiten würde häufig zu dem Auslösen einer Sicherheitseinrichtung führen, insbesondere würde die Einspeisung durch einen Netztrennschalter in einem solchen Falle unterbrochen werden. Die maximale Einspeiseleistung wird i.d.R. mit dem Netzbetreiber vertraglich vereinbart.
Um das Einhalten der ausgelegten Einspeiseleistung gewährleisten zu können, werden die Windenergieanlagen entsprechend auf diese Leistungsgrenze am Netzanschlusspunkt dimensioniert oder eingestellt, bzw. die Leistungsgrenze am Netzanschlusspunkt ist auf die Summenleistung der Windenergieanlagen des Parks, als er geplant wurde, abgestimmt. Im einfachsten und anschaulichsten Fall kann das bedeuten, dass die Windenergieanlagen im Windpark so ausgelegt sind, dass sie alle zusammen, wenn Nennwindgeschwindigkeit vorliegt, in Summe genau so viel Leistung erzeugen, wie an dem Netzanschlusspunkt eingespeist werden kann und darf.
Die jeweilige Betriebseinstellung jeder Windenergieanlage berücksichtigt dabei häufig nicht nur die erzeugbare Wirkleistung, sondern auch, dass zusätzlich ein möglicherweise vom Netzbetreiber geforderter Blindleistungsaustausch auch gewährleistet werden kann. Jede Windenergieanlage ist also dazu ausgelegt, bei entsprechenden Windverhältnissen eine vorbestimmte Wirkleistung einzuspeisen bei der gleichzeitigen Fähigkeit, eine vorbestimmte Blindleistung einzuspeisen. Die Blindleistung kann dabei eingespeist oder aufgenommen werden, das entspricht dem Verhalten eines übererregten bzw. untererregten Synchrongenerators. Im Folgenden wird vereinfachend der Begriff Blindleistungseinspeisung genutzt, worin Einspeisung und Aufnahme inkludiert sind.
Wird aber die potenziell verfügbare Blindleistung in einem Arbeitspunkt nicht abgerufen, so kann es selbst bei Nennwindgeschwindigkeit sein, dass eine Windenergieanlage ihre einspeisbare Wirkleistung noch erhöhen könnte, was aber der Einhaltung der Wirkleistungsgrenze des Netzanschlusspunktes entgegenstehen könnte. Die betreffende Windenergieanlage würde dann, zumindest so lange die potenziell verfügbare Blindleistung nicht abgerufen wird, nicht optimal ausgenutzt sein.
Eine Abhilfe könnte dadurch geschaffen werden, dass die Leistungsgrenze des Netzanschlusspunktes erhöht wird. Eine solche Maßnahme kann aber sehr kostspielig sein und mitunter kann sie auch unmöglich sein, wenn nämlich die Leistungsgrenze des Netzanschlusspunktes durch die Eigenschaften des elektrischen Versorgungsnetzes im Bereich dieses Netzanschlusspunktes begrenzt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zumindest eins der oben genannten Probleme zu adressieren. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, bei der beim Einspeisen elektrischer Leistung ein Netzanschlusspunkt möglichst effizient genutzt wird. Zumindest soll zu bisher bekannten Lösungen eine alternative Lösung vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Ein solches Verfahren betrifft somit das Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz.
Die Einspeisung wird an einem Netzanschlusspunkt mittels eines Windparks vorgenommen. Ein solcher Windpark weist mehrere Windenergieanlagen auf und somit speisen diese bestimmungsgemäß ihre Leistung an dem einen Netzanschlusspunkt in das elektrische Versorgungsnetz ein.
Zum Ausführen des Verfahrens sind die Windenergieanlagen durch Übertragungsmittel mit dem Netzanschlusspunkt verbunden. Solche Übertragungsmittel sind besonders Übertragungsleitungen (Freileitungen oder unterirdische Kabel). Es kommen aber auch, besonders ergänzend, Transformatoren in Betracht, über die besonders eine Spannungshöhe verändert werden kann.
Außerdem ist ein Parkregler vorgesehen zum Regeln von Wirk- und Blindleistungsvorgaben am Netzanschlusspunkt, der dazu und daraus abgeleitete Wirk- und Blindleistungsvorgaben an die Windenergieanlagen überträgt. Ein solcher Parkregler ist somit dazu vorgesehen, eine Regelung für den Windpark auszuführen. Besonders kann der Parkregler zum Regeln eines Leistungsmanagements verwendet werden. Der Parkregler verfügt dazu insbesondere über eine Messeinrichtung am Netzanschlusspunkt, Algorithmen zur Analyse und Berechnung, und über die Möglichkeit Wirk- und Blindleistungsvorgaben an eine, mehrere oder alle Windenergieanlagen im Windpark zu senden. Die Wirk- und Blindleistungsvorgaben können zum Beispiel als konkrete Leistungswerte individuell an jede Windenergieanlage übertragen werden, oder als prozentuale Werte, um ein weiteres Beispiels zu nennen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass an jeder der Windenergieanlagen jeweils ein erster Leistungsbereich vorgegeben wird, der einen Wertebereich für einen einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, und der sich zwischen den Windenergieanlagen unterscheiden kann. Dieser erste Leistungsbereich ist besonders durch zwei Grenzen vorgegeben. Er weist nämlich eine von der Windenergieanlage einzuhaltende Wirkleistungsgrenze auf, und eine von der Windenergieanlage erreichbare Blindleistungsgrenze.
Die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze ist somit eine Grenze, die dem Betragen nach maximale Werte für die Wirkleistung angibt diese Werte sollen im Betrieb nicht überschritten werden. Die erreichbare Blindleistungsgrenze ist dabei eine Grenze, die die Windenergieanlage erreichen können muss. Die Windenergieanlage muss somit Blindleistung bis zur blindleistungsgrenze einspeisen können, wenn das abgerufen wird.
Hier wird besonders berücksichtigt, dass diese beiden Grenzen in Beziehung stehen können. Besonders kann die erreichbare Blindleistung von einer eingestellten Wirkleistung abhängen. Sowohl die Wirkleistung als auch die Blindleistung bezeichnen hier grundsätzlich von der Windenergieanlage abzugebende Leistungen. Der Zusammenhang dieser Grenzen kann besonders in eine Wirkleistungs-/ Blindleistungsdiagramm dargestellt werden und darin bilden die Grenzen eine Fläche bzw. umschließen eine Fläche.
Beispielsweise kann eine Blindleistungsgrenze einen mindestens zu erreichenden Blindleistungswert vorgeben, der aber nur innerhalb ebenfalls vorgegebener Wirkleistungsgrenzen oder -bereiche erreicht werden können muss. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass dieser vorgegebene Blindleistungswert bei kleinen Wirkleistungen nicht erreicht werden können muss, sondern, dass beispielsweise die Blindleistung in kVAr nicht größer zu werden braucht, als die Wirkleistung in kW.
Weiterhin ist das Verfahren so ausgestaltet, dass an dem Netzanschlusspunkt ein zweiter Leistungsbereich vorgegeben wird, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, wobei der zweite Leistungsbereich eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt einzuhaltende Wirkleistungsgrenze aufweist und eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist.
Dem Grunde nach wird somit am Netzanschlusspunkt in gleicher Art und Weise ein zweiter Leistungsbereich vorgegeben, wie er als erster Leistungsbereich an einer Windenergieanlage vorgeben wird. Den Werten und gegebenenfalls auch der Art bzw. der Form nach können sich allerdings der erste Leistungsbereich und der zweite Leistungsbereich unterscheiden. Besonders werden die Leistungswerte des zweiten Leistungsbereichs sowohl der einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze als auch der erreichbaren Blindleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt größer sein, besonders um ein Vielfaches größer sein, als die Werte an jeder Windenergieanlage. Idealerweise könnte sich, was hier nur zum Zwecke der Erläuterung genannt wird, jede Grenze des zweiten Leistungsbereichs aus der Summe aller entsprechenden Grenzen des ersten Leistungsbereichs der betreffenden Windenergieanlagen ergeben. Tatsächlich ist dies allerdings nur idealisierend anzunehmen und es spielen aber auch Einflüsse der Übertragungsmittel eine Rolle. Üblicherweise gibt der Netzbetreiber vor, welchen konkreten Blindleistungswert ein Windpark am Netzanschlusspunkt in einer gewissen Situation erreichen muss. Dieser Punkt liegt innerhalb des zweiter Leistungsbereiches, des Maximalbereiches, den der Windpark prinzipiell realisieren können muss.
Alle diese Windenergieanlagen des Windparks arbeiten dann so, dass sie jeweils unter Berücksichtigung von Vorgaben des Parkreglers Wirk- und Blindleistung erzeugen und an den Netzanschlusspunkt übertragen. Es kommt auch in Betracht, dass beispielsweise eine Windenergieanlage oder mehrere Windenergieanlagen temporär ausfallen und dann nur die verbleibenden Windenergieanlagen entsprechende Wirk- und Blindleistung jeweils erzeugen und an den Netzanschlusspunkt übertragen. Zumindest sollte das eine der Windenergieanlagen machen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die einzelnen Windenergieanlagen jeweils ihre einzuhaltende Wirkleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs überschreiten. Es kann für alle Windenergieanlagen, mehrere Windenergieanlagen oder zumindest eine der Windenergieanlagen, gelten. Es wird also vorgeschlagen, dass von mindestens einer oder mehreren Windenergieanlagen gezielt mehr Leistung erzeugt und an den Netzanschlusspunkt übertragen wird, als eigentlich aufgrund der einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze des betreffenden ersten Leistungsbereichs erlaubt oder vorgesehen ist. Das Ergebnis ist somit, dass von den Windenergieanlagen, zumindest von der einen Windenergieanlage, jeweils der erste Leistungsbereich nicht mehr eingehalten wird.
Dazu wird aber gleichzeitig vorgeschlagen, dass die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze der jeweiligen Windenergieanlage jeweils so überschritten wird, dass von dem Windpark der zweite Arbeitsbereich am Netzanschlusspunkt eingehalten wird.
Es wird also ein gezieltes Überschreiten des ersten Leistungsbereichs durchgeführt, wobei aber der zweite Leistungsbereich strikt einzuhalten ist. Hier wurde besonders erkannt, dass es überhaupt auch möglich ist, den ersten Leistungsbereich zu überschreiten, ohne den zweiten Leistungsbereich zu verlassen. Besonders wurde hier erkannt, dass aufgrund des Einflusses der Übertragungsmittel eine Verzerrung der Leistungsbereiche entstehen kann, sodass ein Verlassen des ersten Leistungsbereichs nicht zu einem Verlassen des zweiten Leistungsbereichs führen muss.
Die Windenergieanlagen, die jeweils den ersten Leistungsbereich verlassen, machen dies aber nur unter Berücksichtigung von Vorgaben des Parkreglers. Somit werden diese Windenergieanlagen dabei zumindest insoweit durch den Parkregler geführt. Besonders kann der Parkregler die Einhaltung des zweiten Leistungsbereichs am Netzanschlusspunkt überwachen und davon abhängig entsprechende Vorgaben, nämlich besonders für die einzuspeisende Wirk- und Blindleistung an die jeweiligen Windenergieanlagen übertragen.
Das kann besonders auch bedeuten, dass der Parkregler die jeweils am Netzanschlusspunkt aktuell eingespeiste Wirk- als auch Blindleistung erfasst und außerdem einen Abstand dieser Wirk-/Blindleistung zu den Grenzen des zweiten Leistungsbereichs ermittelt und abhängig davon entsprechende Vorgaben für Wirk- und Blindleistung an die jeweiligen Windenergieanlagen überträgt. Das kann besonders auch davon abhängig sein, was für Wirk- und Blindleistungsvorgaben zuvor an die entsprechenden Windenergieanlagen übermittelt wurden.
Wird also beispielsweise erkannt, dass die aktuell am Netzanschlusspunkt eingespeiste Wirkleistung aufgrund der am Netzanschlusspunkt einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze noch um 10 % erhöht werden könnte, so kann das beispielsweise so umgesetzt werden, dass sämtliche Wirkleistungsvorgaben um 10 % erhöht werden. Jede Windenergieanlage prüft dann, ob sie ihre Wirkleistung noch um 10% oder weniger erhöhen kann und dabei ihren ersten Leistungsbereich kontrolliert überschreitet. Das ist aber nur ein anschauliches Beispiel und es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass eine Veränderung der Wirk- und Blindleistungsvorgaben an die einzelnen Windenergieanlagen individuell ausfällt.
Außerdem wurde erkannt, dass ein Verlassen des zweiten Leistungsbereichs, insbesondere ein Überschreiten der einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt zu vermeiden ist, und häufig sogar zu einer zwangsweisen Trennung des Windparks vom elektrischen Versorgungsnetz führen kann. Besonders können hier Sicherheitsvorkehrungen zum Öffnen entsprechender Sicherheitsschütze führen.
Bei den jeweiligen Windenergieanlagen des Windparks ist aber mit einer solchen Konsequenz nicht sofort zu rechnen. Dabei wurde auch erkannt, dass die Auslegung der Windenergieanlage, die eine solche Vorgabe besonders der einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze an der jeweiligen Windenergieanlage beinhaltet, grundsätzlich jeweils von Auslegungsgrenzen ausgeht, die aber im konkreten Fall nicht vorliegen müssen.
Beispielsweise kann eine Wirkleistungsgrenze ein Schutz gegen eine Überhitzung sein. Eine solche Überhitzung wird aber üblicherweise bei einem kurzen Überschreiten einer dafür zum Schutz vorgegebenen Wirkleistungsgrenze nicht erreicht. Je nachdem, wie stark die Wirkleistungsgrenze überschritten wird, kann beispielsweise bei besonders kalten Umgebungstemperaturen sogar ein dauerhaftes Überschreiten hinnehmbar sein. Ob also eine solche Wirkleistungsgrenze an einer Windenergieanlage immer streng einzuhalten ist, kann von vielen Faktoren abhängen, von denen unten auch noch weitere beschrieben werden, und ist grundsätzlich einer individuellen Beurteilung zugänglich.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen jeweils so gesteuert werden, dass jeweils eine Blindleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs nicht erreicht werden kann, wohingegen der Windpark die Blindleistungsgrenze des zweiten Leistungsbereichs erreichen kann.
Hier liegt besonders die Überlegung zugrunde, dass die Übertragungsmittel einen besonders großen Einfluss auf die Übertragung der Blindleistung haben. Das kann beispielsweise bedeuten, dass ein Arbeitspunkt an der Windenergieanlage, der durch die Wirkleistung und Blindleistung, die die Windenergieanlage abgibt, definiert wird, durch die Übertragung zum Netzanschlusspunkt zu einer Verzerrung derart führt, dass dieser Arbeitspunkt einer Windenergieanlage zu einem Arbeitspunkt am Netzanschlusspunkt führt, der einen größeren Blindleistungsanteil aufweist.
Weiterhin wurde erkannt, dass besonders das Abgeben eines sehr hohen Wirkleistungsanteils der Windenergieanlage, besonders, wenn dieser oberhalb der Wirkleistungsgrenze dieser Windenergieanlage liegt, nur noch das Abgeben eines vergleichsweise geringen Blindleistungsanteils ermöglicht. Das kann beispielsweise durch eine Strombegrenzung hervorgerufen sein, die den Scheinstrom begrenzt. Wird eine hohe Wirkleistung abgegeben und damit ein hoher Wirkstrom, so ist die Obergrenze für den Scheinstrom schon fast erreicht und es kann nur noch wenig Blindstrom zusätzlich abgegeben werden, bevor der Scheinstrom die genannte Stromgrenze erreicht.
Die Übertragung dieses Scheinstroms über die Übertragungsmittel zum Netzanschlusspunkt hin kann aber beispielsweise durch ein induktives Verhalten der Übertragungsleitung zu einer Verschiebung der Phasenlage des Stromes führen, die zu einem höheren Blindstromanteil und damit Blindleistungsanteil führen kann. Diese Verschiebung kann dazu führen, dass an der Windenergieanlage scheinbar nicht ausreichend Blindleistung abgegeben wird, oder werden kann, durch den Einfluss der Übertragungsinfrastruktur bezogen auf den Netzanschlusspunkt gleichwohl ausreichend Blindleistung bereitgestellt wird bzw. werden könnte.
Dabei liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass eine solche Blindleistungsvorgabe an der Windenergieanlage tatsächlich nur dazu dient, eine ausreichende Blindleistung am Netzanschlusspunkt zu gewährleisten. Häufig wird eine solche Blindleistungsabgabemöglichkeit, die auch als Blindleistungsstellfähigkeit bezeichnet werden könnte, nur am Netzanschlusspunkt gefordert sein, nämlich zum Stützen der lokalen Spannung des elektrischen Versorgungsnetzes. Das Einhalten einer solchen Blindleistungsgrenze an der Windenergieanlage kann dabei regelmäßig nur als indirekte Vorgabe zum Einhalten der erreichbaren Blindleistung am Netzanschlusspunkt festgesetzt worden sein.
Während der Parkregler, bzw. ein dafür vorgesehener Sensor, an dem Netzanschlusspunkt das Einhalten der Wirkleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt unmittelbar durch Messen, bzw. Auswerten einer Messung überprüfen kann, wird für die einzuhaltende Blindleistung ein anderer Weg vorgeschlagen. Zum Einhalten der erreichbaren Blindleistung am Netzanschlusspunkt wird besonders vorgeschlagen, dass die Eigenschaften der Übertragungsmittel rechnerisch oder in einer Simulation berücksichtigt werden. Die Eigenschaften können dazu ausgemessen oder aus den physikalischen Gegebenheiten abgeleitet werden. Auch eine Ableitung aus den physikalischen Gegebenheiten, wie lang entsprechende Übertragungsleitungen sind und welche elektrischen Eigenschaften diese haben, kann mittels einer Simulation durchgeführt werden. Außerdem oder alternativ kann der bei einer Strom- und Spannungsmessung erhaltene Phasenwinkel zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens hinsichtlich der Blindleistung verwendet werden.
Es kommt auch in Betracht, dass von der abgegebenen Leistung der Windenergieanlagen und der sich am Netzanschlusspunkt einstellenden Blindleistung, die Veränderung dieser Blindleistungen durch das Übertragungsmittel abgeleitet wird. Um dies an einem einfachen Beispiel zu verdeutlichen, das von einem linearen Verhalten ausgeht, könnte beispielsweise eine von der Windenergieanlage abgegebene Blindleistung von 10 % zu einer Blindleistung am Netzanschlusspunkt von 20 % führen. Wenn am Netzanschlusspunkt eine Blindleistung in Höhe von 40 % erreicht werden muss, würde diese bedeuten, dass die Windenergieanlage eine Blindleistung von 20 % erreichen müsste.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen jeweils so gesteuert werden, dass sie jeweils eine Abgabeleistung mit einem Wirk- und einem Blindleistungsanteil zum Übertragen an den Netzanschlusspunkt abgeben. Dazu wird vorgeschlagen, dass die Abgabeleistung die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs überschreitet. Die Wirkleistung ist also größer, als gemäß der ersten einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze an der Windenergieanlage gemäß den stationären Auslegungskriterien zulässig wäre.
Ergänzend oder alternativ wird vorgeschlagen, dass die Abgabeleistung einen Scheinleistungswert aufweist, der so groß ist, dass ohne Reduzierung des Wirkleistungsanteils die Blindleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs nicht erreicht werden kann. Auch hier wird somit an der Windenergieanlage ein zu großer Wirkleistungsanteil erzeugt und abgegeben. Dass der Wirkleistungsanteil zu groß ist kann bedeuten, dass er zwar unter der einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze liegt, aber zu einem so großen Scheinleistungswert führt, dass die Blindleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs, also an der Windenergieanlage, nicht erreicht werden kann. Die Blindleistungsgrenze könnte nur erreicht werden, wenn der Wirkleistungsanteil verringert wird.
Es kommt aber auch die Möglichkeit in Betracht, dass die abgegebene Wirkleistung außerdem noch so hoch ist, dass sie die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze an der Windenergieanlage überschreitet.
Für beide dieser Varianten oder zumindest eine davon wird aber vorgeschlagen, dass das Übertragungsmittel ganz oder teilweise zu einer solchen Veränderung der Abgabeleistung führt, dass der zweite Leistungsbereich, also der Leistungsbereich an dem Netzanschlusspunkt, eingehalten wird. Es wird also bewusst die Wirkleistungserzeugung und Abgabe an der Windenergieanlage quasi ausgereizt und sogar überreizt, aber derart, dass die resultierenden Werte am Netzanschlusspunkt eingehalten werden.
Hierzu kann bei der Erzeugung der Wirk- und Blindleistung, bzw. deren Abgabe an der Windenergieanlage, eine bekannte Eigenschaft des Übertragungsmittels, insbesondere eine Topologie des Windparknetzes, zumindest eines Teils davon, berücksichtigt werden. Es kommt aber auch in Betracht, dass der Parkregler aktuelle Informationen über die Situation am Netzanschlusspunkt an die Windenergieanlagen zurückmeldet und diese abhängig davon das beschriebenen Überreizen der Leistungserzeugung und Abgabe steuern.
Hier wurde besonders erkannt, dass ein solches Überreizen, also Erhöhen der Wirkleistung möglich ist und dadurch der Ertrag gesteigert werden kann. Besonders hat sich eine bisherige strenge Einhaltung des ersten Leistungsbereichs, also des Leistungsbereichs an der Windenergieanlage, als teilweise zu zurückhaltend erwiesen.
Besonders wurde hier auch erkannt, dass eine isolierte Betrachtung von Wirkleistung einerseits und Blindleistung andererseits nicht optimal ist und daher wird vorgeschlagen, dass die Abgabeleistung mit Wirk- und Blindleistungsanteil betrachtet wird, nämlich besonders hinsichtlich des einzuhaltenden ersten als auch zweiten Leistungsbereichs.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Übertragungsmittel den abgegebenen Wirkleistungsanteil der zum Übertragen abgegebenen Abgabeleistung durch thermischen Verbrauch so verringert, dass die Wirkleistungsgrenze des zweiten Leistungsbereichs eingehalten wird. Besonders können hier beispielsweise ohmsche Verluste bzw. das ohmsche Verhalten des Übertragungsmittels bekannt sein und bei der Erzeugung und Abgabe des Wirkleistungsanteils der einzelnen Windenergieanlage beim Betrieb außerhalb des ersten Leistungsbereichs mitberücksichtigt werden.
Hier wurde besonders erkannt, dass möglicherweise Wirkleistung verschenkt werden würde, also weniger Leistung aus dem Wind entnommen und in elektrische Wirkleistung umgesetzt wird, als möglich wäre, wenn solche Verluste nicht berücksichtigt werden. In einem solchen Fall könnte zum vermeintlichen Schutz des Netzanschlusspunktes ein Wirkleistungsbereich an der Windenergieanlage eingehalten werden, obwohl letztlich weniger Wirkleistung am Netzanschlusspunkt ankommt und damit der Wirkleistungsbereich, der am Netzanschlusspunkt möglich wäre, nicht ausgeschöpft wird. Dabei wurde erkannt, dass ein solches Ausschöpfen des möglichen Wirkleistungsbereichs am Netzanschlusspunkt ein Überschreiten einer Grenze an der Windenergieanlage bedeuten kann. Wenn aber ein solches Überschreiten einer Grenze für die Wirkleistung in Maßen zulässig ist, kann das eine sinnvolle Option sein.
Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass das Übertragungsmittel zu einer solchen Veränderung des Blindleistungsteils der abgegebenen Abgabeleistung führt, dass die Blindleistungsgrenze des zweiten Leistungsbereichs erreicht wird, dass also insbesondere der Blindleistungswert, die typischerweise vom Netzbetreiber vorgegeben werden und innerhalb der Blindleistungsgrenze des zweiten Leistungsbereichs liegen, erreicht werden. Auch hier wurde erkannt, dass in manchen Situationen die Erreichbarkeit der Blindleistungsgrenze an der Windenergieanlage nicht gegeben sein muss, weil das Übertragungsmittel besonders eine Phasenverschiebung des übertragenen Stroms bewirkt, dass die Blindleistungsgrenze des zweiten Bereichs, also am Netzanschlusspunkt, dennoch erreicht werden kann. Auch hier kann dadurch das Einspeisen einer höheren Wirkleistung erreicht werden, denn insoweit hängen Wirk- und Blindleistung zusammen und, wenn das Reduzieren der Blindleistung möglich ist, kann dies dazu führen, dass das Erhöhen der Wirkleistung dadurch ermöglicht wird.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Summe aller Abgabeleistungen der Windenergieanlagen vor einem Übertragen mittels des Übertragungsmittels den zweiten Leistungsbereich nicht einhält, wohingegen die Summe aller zum Netzanschlusspunkt übertragener Abgabeleistungen am Netzanschlusspunkt den zweiten Leistungsbereich einhält. Hier liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, besonders die Wirkleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt einzuhalten, obwohl alle Windenergieanlagen zusammen mehr Wirkleistung erzeugen und zum Netzanschlusspunkt übertragen, als am Netzanschlusspunkt zulässig wäre. Gleiches kann aber auch für die Blindleistung gelten, nämlich insoweit als es möglich ist, dass alle Windenergieanlagen zusammen nicht in der Lage wären, mit der Summe ihrer erreichbaren Blindleistungen die Blindleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt zu erreichen und dennoch, nach Übertragung über das Übertragungsmittel des Windparks, die Blindleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt erreicht werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass eine, mehrere oder alle Windenergieanlagen ihre einzuhaltende Wirkleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs, also an der jeweiligen Windenergieanlage, jeweils in Abhängigkeit mehrerer Prüfbedingungen überschreiten. Die jeweils einzuhaltende Wirkleistungsgrenze kann also nicht ohne Weiteres überschritten werden, sondern es bedarf einer speziellen Prüfung, ob das akzeptabel ist.
Als wenigstens eine Prüfbedingung wird dabei ein Einhalten einer Parkvorgabe des Parkreglers vorgeschlagen. Der Parkregler kann somit eine Vorgabe machen, wie beispielsweise eine Wirkleistungsobergrenze auf die einzelnen Windenergieanlagen aufzuteilen ist. Die Windenergieanlage überschreitet dann die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze aber nur, soweit diese Prüfbedingung, nämlich hier das Einhalten der Parkvorgabe des Parkreglers, gewährleistet ist.
Zusätzlich oder alternativ wird als wenigstens eine Prüfbedingung ein Einhalten einer Anlagenbedingung der jeweiligen Windenergieanlage geprüft. Eine solche Anlagenbedingung wird unten noch näher erläutert, sie kann beispielsweise das Einhalten einer Maximaltemperatur an einem Bauteil der Windenergieanlage betreffen.
Vorzugsweise wird wenigstens eine Parkvorgabe und wenigstens eine Anlagenbedingung geprüft, es werden also beide Bedingungsarten geprüft.
Vorzugsweise werden dabei wenigstens zwei Anlagenbedingungen geprüft. Beispielsweise wird also geprüft, ob an der Windenergieanlage ein Temperaturbereich eingehalten wird und, ob an der Windenergieanlage eine mechanische Belastungsgrenze eingehalten wird. Hier wurde besonders erkannt, dass die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs, also an der Windenergieanlage, nicht leichtfertig überschritten werden soll und dass dafür ganz unterschiedliche einzelne Belastungsgrenzen zu berücksichtigen sind, die auch voneinander unabhängig sein können, sodass die Betrachtung einer einzelnen Bedingung nicht ausreichend oder nicht adäquat genug ist. Besonders wurde erkannt, dass, um bei dem obigen Beispiel zu bleiben, eine mechanische Grenze eingehalten werden kann, ohne dass eine thermische eingehalten wird, und umgekehrt. Daher werden vorzugsweise wenigstens zwei Anlagenbedingungen geprüft.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Anlagenbedingung eine der nachfolgend beschriebenen Bedingungen ist. Wenn mehrere Anlagenbedingungen geprüft werden, können das entsprechend mehrere der nachfolgend beschriebenen Bedingungen sein.
Eine mögliche Anlagenbedingung ist das Einhalten eines erweiterten Leistungsbereichs an der jeweiligen Windenergieanlage, der zumindest abschnittsweise größer als der erste Leistungsbereich derselben Windenergieanlage ist. Es wird also um den ersten Leistungsbereich ein weiterer herumgelegt, der somit erreichen kann, dass beim Überschreiten des ersten Leistungsbereichs dieser zumindest nicht beliebig weit überschritten wird. Damit kann eine erste Sicherheitsgrenze geschaffen werden.
Eine weitere oder andere Anlagenbedingung kann das Einhalten einer vorbestimmten Maximaltemperatur in der jeweiligen Windenergieanlage sein. Hierzu können besonders für die Leistungserzeugung oder -einspeisung kritische Komponenten betrachtet werden. Das kann beispielsweise eine Temperatur an einem Leistungshalbleiterschalter sein, der zum Frequenzwechselrichten verwendet wird. Es kommt auch eine Temperatur an einer Wicklung des Generators in Betracht.
Hier wurde besonders erkannt, dass manche Leistungsbegrenzungen, die dem Anlagenschutz dienen, tatsächlich darauf abzielen, eine Überhitzung zu verhindern. Insoweit sind solche Leistungsbegrenzungen zum Schutz vor Überhitzung auch sinnvoll und sollten nicht leichtfertig ignoriert werden. Dennoch können aber im Lichte der betreffenden Temperatur oder bei Berücksichtigung mehrerer Temperaturen, eine Leistungsüberschreitung zulässig sein.
Hier spielt zum einen der Gedanke eine Rolle, dass eine erhöhte Leistung, insbesondere einhergehend mit einem erhöhten Strom, nicht sofort zu einer Überhitzung führt, weil die meisten Systeme hinsichtlich ihres thermischen Verhaltens deutlich träger sind als hinsichtlich des elektrischen Verhaltens. Außerdem hängt ein Temperaturverhalten auch von Umgebungstemperaturen ab. Sind die Umgebungstemperaturen also beispielsweise vergleichsweise niedrig, nämlich niedriger als eine Auslegungstemperatur, kann eine stärkere oder längere Leistungsüberhöhung akzeptabel sein bevor eine Überhitzung auftritt.
Eine weitere oder alternative Bedingung ist das Einhalten eines vorbestimmten Maximalstroms in der jeweiligen Windenergieanlage. Ein solcher Maximalstrom kann ein Strom im Generator sein, besonders ein Statorstrom. Aus einem solchen Strom kann eine konkrete Belastung für entsprechende Elemente, wie in diesem Beispiel der Generator, entstehen.
Es kommt aber beispielsweise auch ein Abgabestrom in Betracht, den die Windenergieanlage abgibt. Auch ein solcher kann zu unmittelbaren Belastungen führen und daher wird vorgeschlagen, das Einhalten eines vorbestimmten Maximalstroms als Anlagenbedingung zu prüfen.
Als eine weitere oder alternative Bedingung wird das Einhalten einer vorbestimmten mechanischen Maximalbelastung der jeweiligen Windenergieanlage vorgeschlagen. Überhaupt liegt hier der Gedanke zugrunde, dass eine zu hohe Wirkleistungsabgabe auch bedeuten kann, dass eine entsprechend hohe Leistung aus dem Wind entnommen wird. Das führt zu einer entsprechenden mechanischen Belastung der betroffenen Komponenten. Hierbei sind besonders die Rotorblätter und die Rotornabe zu nennen. Bei getriebelosen Anlagen kommt auch ein Achszapfen in Betracht, der die Rotornabe nebst Rotorblättern trägt, und der auch den Generator, zumindest den Läufer des Generators. Auch die Übergänge der genannten Elemente und auch andere Befestigungen, besonders des Generators an der übrigen Gondel, können bei einer hohen Wirkleistungsabgabe auch mechanisch stark belastet sein.
Hier wurde besonders auch erkannt, dass ein Überschreiten einer mechanischen Grenze weniger tolerabel ist, als das Überschreiten einer Leistungsgrenze, die lediglich nach einer Zeitverzögerung zu einem Temperaturanstieg führen könnte. Besonders wurde erkannt, dass das Überschreiten der einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze zumindest zeitweise zu gut tolerierbaren Temperaturwerten führen kann, besonders bei Umgebungstemperaturen, die unter den Auslegungstemperaturen liegen, während es gleichzeitig zu nicht tolerierbaren mechanischen Belastungen führen kann.
Es kommt hinzu, dass eine starke mechanische Belastung, besonders, wenn sie zu einem Bruch führt, bereits bei einem einmaligen Auftreten nicht tolerierbar sein kann, wohingegen thermische Belastungen eher zu einer Verringerung der Lebensdauer der Windenergieanlage führt. Besonders dann, wenn die Verringerung der Lebensdauer aber zu einer Gesamtlebensdauer führt, die immer noch länger ist, als die genehmigte Betriebsdauer, kann das akzeptabel sein.
Insbesondere wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass die Wirkleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs in Abhängigkeit einer prognostizierten Lebensdauer der Windenergieanlage vorgegeben und/oder überwacht wird.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Überschreiten des ersten Leistungsbereichs bei Einhalten des erweiterten Leistungsbereichs nur zulässig ist, wenn wenigstens ein Kriterium der zuvor erläuterten Anlagenbedingungen, die insoweit eine Bedingungsliste bilden, eingehalten wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass es nur zulässig ist, solange wenigstens zwei Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden und weiter vorzugsweise solange alle Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden.
Besonders wird hier ein vereinfachtes Prüfkriterium zugrunde gelegt, bei dem zunächst das Überschreiten des ersten Leistungsbereichs durch den weiteren Leistungsbereich begrenzt ist. Damit ist in einem ersten Schritt für das Überschreiten eine Sicherheitsgrenze gezogen. Dann wird zusätzlich geprüft, ob wenigstens eine der weiteren Bedingungen eingehalten ist und wenn die wenigstens eine Bedingung, die mehreren Bedingungen oder alle übrigen Bedingungen eingehalten sind, kann der erste Leistungsbereich überschritten werden. Dadurch kann gegebenenfalls zusätzliche Wirkleistung eingespeist werden, während gleichzeitig verbindliche Bedingungen berücksichtigt werden, die somit eine Anlagengefährdung vermeiden. Natürlich ist außerdem immer auch das Kriterium einzuhalten, dass der zweite Leistungsbereich am Netzanschlusspunkt eingehalten wird. Das kann beispielsweise durch Einhaltung von Sollwerten oder Grenzwerten erreicht werden, die der Parkregler an die betreffende Windenergieanlage überträgt.
Vorzugsweise wird daher vorgeschlagen, dass das Überschreiten des ersten Leistungsbereichs bei Einhalten des erweiterten Leistungsbereichs, wenn auch der zweite Leistungsbereich am Netzanschlusspunkt eingehalten wird, immer zulässig ist, wenn wenigstens eines der Kriterien der genannten Bedingungsliste eingehalten wird, jedenfalls wenn mehrere oder alle Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden. Damit wird eine positive und abschließende Prüfung ermöglicht. Besonders wurde erkannt, dass die genannten Bedingungen der Bedingungsliste, jedenfalls wenn alle eingehalten werden, ausreichen können, um eine solche Ausnahmesituation zum Überschreiten des ersten Leistungsbereichs zu definieren.
Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass der erweiterte Leistungsbereich für eine vorbestimmte Ausnahmezeitdauer überschritten werden darf, wenn die vorbestimmte mechanische Maximalbelastung eingehalten wird und insbesondere die übrigen Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden, oder zumindest eines davon. Hierdurch kann gegebenenfalls noch mehr Leistung eingespeist werden, wenn selbst der erweiterte Leistungsbereich noch überschritten wird. Durch das Einhalten der Bedingungen, und besonders durch das Einhalten der vorbestimmten mechanischen Maximalbelastung, kann eine Anlagengefährdung ausgeschlossen werden.
Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass die vorbestimmte Maximaltemperatur in Abhängigkeit einer vorbestimmten Toleranzzeitdauer vorbestimmt wird. Dem liegt besonders der Gedanke zugrunde, dass eine zu hohe Temperatur oftmals erst bei einer Dauerbelastung oder zumindest längeren Belastung zu nicht tolerierbaren Schäden führen kann und daher wird diese vorbestimmte zeitliche Begrenzung der vorbestimmten Maximaltemperatur mittels der vorbestimmten Toleranzzeitdauer vorgeschlagen.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, das noch weiter zu verbessern, nämlich wenigstens eine erste vorbestimmte Maximaltemperatur für eine erste vorbestimmte Toleranzdauer vorzugeben und wenigstens eine zweite vorbestimmte Maximaltemperatur für eine zweite vorbestimmte Toleranzzeitdauer vorzugeben, wobei die erste vorbestimmte Maximaltemperatur kleiner ist als die zweite vorbestimmte Maximaltemperatur und die erste vorbestimmte Toleranzzeitdauer größer ist als die zweite vorbestimmte Toleranzzeitdauer. Damit können unterschiedliche Maximaltemperaturen, also Temperaturgrenzwerte für unterschiedlich lange Zeitdauern vorgegeben werden.
Dabei wird für die erste, kleinere Maximaltemperatur entsprechend eine erste längere Toleranzdauer vorbestimmt und die zweite vorbestimmte Maximaltemperatur kann höher gewählt werden, aber nur für eine kürzere Zeit, nämlich nur für die kürzere zweite vorbestimmte Toleranzdauer.
Hier liegt besonders der Gedanke zugrunde, dass situationsabhängig, nämlich besonders abhängig der Gesamtsituation des Windparks und/oder am Netzanschlusspunkt, manchmal eine kleinere Leistungserhöhung für eine längere Zeit zweckmäßiger sein kann, wohingegen in anderen Situationen nicht viel Zeit zur Verfügung steht und in dieser möglichst viel Leistung eingespeist werden soll. Ist beispielsweise das Überschreiten der Leistung an der Windenergieanlage durch einen vergleichsweise kleinen Spielraum wegen der Einhaltung des zweiten Leistungsbereichs am Netzanschlusspunkt stark beschränkt, so wäre dann eine entsprechend kleine Leistungserhöhung sinnvoller, die dann vorzugsweise möglichst lang durchgeführt wird.
Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, dass der vorbestimmte Maximalstrom für eine vorbestimmte zweite Ausnahmezeitdauer überschritten werden darf, wenn die vorbestimmte mechanische Maximalbelastung eingehalten wird und insbesondere die übrigen Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden. Dabei wurde erkannt, dass auch für den Maximalstrom eine zeitliche Begrenzung sinnvoll sein kann. Zum einen kann ein hoher Strom, mitunter erst bei längerer Zeit, einen nicht mehr tolerierbaren Schaden, bzw. eine nicht mehr tolerierbare Beeinträchtigung, mit sich bringen, zum anderen kann ein hoher Strom aber auch zu einer thermischen Belastung führen, nämlich an einem Element, dessen Temperatur nicht gemessen wird, sodass eine Überprüfung der Temperatur nicht durchgeführt werden kann und stattdessen der Strom überwacht wird.
Außerdem wurde erkannt, dass zusätzlich eine mechanische Belastung eingehalten werden sollte und dabei wurde besonders erkannt, dass ein hoher Strom zu einer mechanischen Belastung führen kann. Das gilt besonders bei einem hohen Statorstrom, der zu einem hohen Generatormoment führen kann. Es kann aber auch für andere Ströme gelten, die beispielsweise indirekt zu einem hohen Generatorstrom und zu einem Generatormoment führen können.
Außerdem oder alternativ wird ganz generell vorgeschlagen, dass das Einhalten der vorbestimmten mechanischen Maximalbelastung immer gewährleistet sein muss. Hier liegt besonders die Erkenntnis zugrunde, dass eine zeitliche Betrachtung, wie sie für die thermischen Belastungen vorgeschlagen wird und oben erläutert wurde, für eine mechanische Belastung weniger gilt. Außerdem wurde erkannt, dass dafür aber die mechanische Belastung erst bei starken Leistungsüberschreitungen erreicht wird, sodass die Beachtung der mechanischen Maximalbelastung eine vergleichsweise große Überschreitung besonders der einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze zulässt, dafür aber für noch weitere Überschreitung, bzw. mechanische Überbelastung vergleichsweise intolerant ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Parkvorgabe wenigstens einen an jede Windenergieanlage ausgegebenen Parkvorgabewert umfasst. Der Parkvorgabewert kann ein von jeder Windenergieanlage einzuhaltender Wirkleistungsmaximalwert sein, oder er kann ein von jeder Windenergieanlage zu erreichender Blindleistungswert sein. Es können auch mehrere Parkvorgabewerte vorgesehen sein, von denen wenigstens einer der einzuhaltende Wirkleistungsmaximalwert ist, bzw. diesen als Wert aufweist, und wenigstens ein anderer, der von jeder Windenergieanlage zu erreichende Blindleistungsmindestwert ist, bzw. diesen Wert aufweist. Zum Einhalten des zweiten Leistungsbereichs wird somit vorgeschlagen, dass der Parkregler dazu entsprechende Parkvorgabewerte erzeugt und an die Windenergieanlagen übergibt, zumindest einen Parkvorgabewert.
Vorzugsweise wird dazu vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Parkvorgabewert vom Parkregler in Abhängigkeit des zweiten Leistungsbereichs und einer aktuellen, am Netzanschlusspunkt eingespeisten Leistung bestimmt wird. Der Parkregler prüft also, inwieweit aktuell der zweite Leistungsbereich eingehalten ist und kann dann entsprechend die Parkvorgabewerte anpassen. Erkennt der Parkregler beispielsweise, dass am Netzanschlusspunkt aktuell eine Wirkleistung eingespeist wird, die 20 % unter einer Wirkleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt liegt, so kann entsprechend der Parkvorgabewert, wenn er sich auf den einzuhaltenden Wirkleistungsmaximalwert bezieht, erhöht werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass für einen solchen variablen Wirkleistungsmaximalwert, den der Parkregler regelmäßig neu bestimmt, eine Obergrenze vorgesehen ist.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine Parkvorgabewert als relativer Wert ausgegeben. Besonders kommt hier ein prozentualer Wert in Betracht, der sich auf die Nennleistung der Windenergieanlage bezieht. Dadurch können auf einfache Art und Weise unterschiedliche Windenergieanlagengrößen berücksichtigt werden. Besonders kann hier vorgesehen sein, dass der jeweils für die einzelne Windenergieanlage einzuhaltende Wirkleistungsmaximalwert auf Werte von über 100 % gesetzt wird, wenn die am Netzanschlusspunkt eingespeiste Wirkleistung unter einer Wirkleistungsgrenze am Netzanschlusspunkt liegt. Als Obergrenze kann beispielsweise pauschal ein Wert von 120 % vorgesehen sein, bei dem angenommen wird, dass jede Windenergieanlage ein so starkes Überschreiten ihrer einzuhaltenden Wirkleistungsgrenze nicht oder nur maximal erreichen kann. Es kommt auch in Betracht, einen solchen Wert durch Simulationen oder eine entsprechende Anlagenanalyse zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform kann aber vorgeschlagen werden, dass die Parkvorgabewerte, zumindest einer davon, für jede Windenergieanlage individuell bestimmt werden.
Das ermöglicht, konkrete Leistungs- oder Blindleistungswerte vorzugeben, aber auch bei individueller Berücksichtigung kommt in Betracht, relative, insbesondere prozentuale Werte vom Parkregler zu bestimmen und auszugeben. Durch die Verwendung solcher individuellen Werte kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass für unterschiedliche Windenergieanlagen unterschiedliche Maximalwerte sinnvoll wären.
Erfindungsgemäß wird auch ein Windpark vorgeschlagen. Ein solcher Windpark weist mehrere Windenergieanlagen auf und der Windpark speist an einem Netzanschlusspunkt in ein elektrisches Versorgungnetz ein. Dieser Netzanschlusspunkt kann als Grenze und Teil des Windparks betrachtet werden.
Der Windpark weist Übertragungsmittel zum Verbinden der Windenergieanlage mit dem Netzanschlusspunkt auf und insbesondere sind die Windenergieanlagen über die Übertragungsmittel mit dem Netzanschlusspunkt verbunden. Besonders sind solche Übertragungsmittel als Übertragungsleitungen ausgebildet. Es können aber auch weitere Elemente wie Transformatoren oder Schaltmittel vorhanden sein.
Außerdem ist ein Parkregler vorgesehen, der dazu vorbereitet ist, Wirk- und Blindleistungsvorgaben an die Windenergieanlagen zu übertragen. Diese Wirk- und Blindleistungsvorgaben können als Vorgaben des Parkreglers bezeichnet werden. Damit kann der Parkregler vorgeben, wie viel Wirkleistung die Windenergieanlagen erzeugen und übertragen dürfen und/oder wie viel Blindleistung die Windenergieanlagen erzeugen - und übertragen können müssen.
Jede der Windenergieanlagen ist jeweils durch einen vorgegebenen ersten Leistungsbereich gekennzeichnet, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistungen aufspannt, nämlich für diese betreffende jeweilige Windenergieanlage. Dieser erste Leistungsbereich kann sich zwischen den Windenergieanlagen unterscheiden. Sind in dem Windpark nur gleiche Windenergieanlagen aufgestellt, so kommt auch in Betracht, dass sich diese ersten Leistungsbereiche nicht unterscheiden.
Dieser erste Leistungsbereich ist jeweils dadurch gekennzeichnet, dass er eine von der Windenergieanlage einzuhaltende Wirkleistungsgrenze aufweist und dass er eine von der Windenergieanlage erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist. Zur Bedeutung dieser unterschiedlichen Grenzen wird auch auf entsprechend vorstehend gemachte Ausführungen zu vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens zum Einspeisen verwiesen.
Der Netzanschlusspunkt ist durch einen zweiten vorgebebenen Leistungsbereich gekennzeichnet, der einen Wertebereich für einzuhaltende Wirk- und Blindleistung aufspannt, wobei der zweite Leistungsbereich eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt einzuhaltende Wirkleistungsgrenze und eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist. Für Erläuterung wird auch hierzu vorstehenden Ausführungsformen des Verfahrens zum Einspeisen verwiesen.
Wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen weisen eine Anlagensteuerung auf, die jeweils dazu vorbereitet ist, die betreffende Windenergieanlage abhängig der Vorgaben des Parkreglers zu steuern. Besonders kann eine solche Anlagensteuerung dazu vorbereitet sein, beispielsweise entsprechende Empfangseinrichtungen aufweisen, oder mit solchen verbunden sein, die genannten Vorgaben des Parkreglers zu empfangen und dann davon abhängig, die betreffende Windenergieanlage zu steuern.
Außerdem ist jeweils wenigstens eine Einspeisevorrichtung vorgesehen, die dazu vorbereitet ist, abhängig der Vorgaben des Parkreglers Wirk- und Blindleistung zu erzeugen, und an den Netzanschlusspunkt zu übertragen.
Die Anlagensteuerung ist weiterhin dazu vorbereitet, die jeweilige Windenergieanlage so zu steuern, dass sie jeweils ihre einzuhaltende Wirkleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs überschreitet und die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze dabei aber jeweils nur so überschreitet, dass von dem Windpark der zweite Leistungsbereich am Netzanschlusspunkt eingehalten wird. Das kann besonders dadurch erreicht werden, dass die Windenergieanlage sich dafür an die Vorgaben des Parkreglers hält. Hier wird besonders vorgeschlagen, dass die Anlagensteuerung und der Parkregler dazu vorbereitet sind, dass von der Windenergieanlage der zweite Leistungsbereich am Netzanschlusspunkt eingehalten wird. Das kann besonders ein Zusammenspiel sein zwischen den vom Parkregler bestimmten und übertragenen Parkvorgaben und der davon abhängig durchgeführten Steuerung der jeweiligen Windenergieanlage mittels der Anlagensteuerung.
Besonders wird vorgeschlagen, dass der Windpark dazu vorbereitet ist, wenigstens ein Verfahren gemäß wenigstens einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Insbesondere ist der Parkregler und/oder die jeweilige Anlagensteuerung der Windenergieanlage dazu entsprechend vorbereitet. Eine solche Vorbereitung kann beinhalten, dass entsprechende Prozessrechner oder Steuerungsrechner vorgesehen sind, auf denen das entsprechende Verfahren, bzw. der entsprechende Teil des Verfahrens programmiert ist. Außerdem sind entsprechende Übertragungsmittel und/oder Auswertemittel und/oder Sensoren vorhanden, die das Ausführen dieser Verfahren ermöglichen oder zumindest unterstützen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine Windenergieanlage in einer perspektivischen Darstellung.
2 zeigt einen Windpark in einer schematischen Darstellung.
3 zeigt schematisch einen ersten und zweiten Leistungsbereich in einem P-Q Diagramm.

1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 angeordnet. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an.
Außerdem weist die Windenergieanlage 100 eine Steuereinheit 130 auf, die mit einer Kommunikationseinheit 132 gekoppelt ist und eine Kommunikationsschnittstelle 133 aufweist, um mit einer zentralen Parksteuereinheit zu kommunizieren. Zum Erfassen einer Außentemperatur ist zudem ein Außentemperatursensor 134 vorgesehen, der seine Messwerte zur Auswertung an die Steuereinheit 130 übertragen kann, bzw. der zum Messen von der Steuereinheit 130 angesteuert wird. Weiterhin ist auch noch ein Transformator 136 vorgesehen, der der Windenergieanlage 100 zugeordnet ist und als Windenergieanlagentransformator bezeichnet werden kann.
2 zeigt einen Windpark 112 mit beispielhaft drei Windenergieanlagen 100, die gleich oder verschieden sein können. Die drei Windenergieanlagen 100 stehen somit repräsentativ für im Grunde eine beliebige Anzahl von Windenergieanlagen eines Windparks 112. Die Windenergieanlagen 100 stellen ihre Leistung, nämlich insbesondere den erzeugten Strom über ein elektrisches Parknetz 114 bereit. Dabei werden die jeweils erzeugten Ströme bzw. Leistungen der einzelnen Windenergieanlagen 100 aufaddiert. Bei Windparks mit einem Netzanschlusspunkt, der auch synonym als Netzanschlusspunkt, oder PCC bezeichnet werden kann, am Hoch- oder Höchstspannungsnetz ist ein Transformator 116 vorgesehen, der die Spannung im Park hochtransformiert, um dann an dem Netzanschlusspunkt 118 in das Netz eines Netzbetreibers 120 einzuspeisen. 2 ist nur eine vereinfachte Darstellung eines Windparks 112, die beispielsweise keine Steuerung zeigt, obwohl natürlich eine Steuerung vorhanden ist. Auch kann beispielsweise das Parknetz 114 anders gestaltet sein, in dem beispielsweise auch ein Transformator am Ausgang jeder Windenergieanlage 100 vorhanden ist, um nur ein anderes Ausführungsbeispiel zu nennen.
Die 2 zeigt zudem eine zentrale Parksteuereinheit 140, die auch als Park-Regler oder Parksteuerung bezeichnet werden kann. Es ist auch eine Parkmesseinheit 141 vorgesehen, die Strom und Spannung am Netzanschlusspunkt 118 messen kann. Daraus können die aktuell eingespeiste Wirk- und Blindleistung am Netzanschlusspunkt 118 erfasst werden. Die Parksteuereinheit bzw. der Park-Regler erhalten diese Information und können darauf basierend Sollwerte oder andere Informationen an die einzelnen Windenergieanlagen 100 übertragen. Die in der 2 gezeigte räumliche Trennung dient nur der besseren Darstellung, bei der die Übertragung von Sollwerten oder anderen Informationen im Vordergrund stehen. Die Parksteuereinheit 140 und die Parkmesseinheit 141 können auch an demselben Ort, nämlich besonders am Einspeisepunkt, angeordnet sein und vorzugsweise eine Einheit bilden. 3 zeigt schematisch zwei P-Q-Diagramme, nämlich in der linken Darstellung einen ersten Leistungsbereich 401 und im rechten Diagramm einen zweiten Leistungsbereich 402. Besonders soll in dem linken Diagramm deutlich gemacht werden, dass der erste Leistungsbereich 401 durch eine Wirkleistungsgrenze 411 nach oben begrenzt ist, die also die im Dauerbetrieb und unter Auslegungsbedingungen maximale Wirkleistung angibt. Üblicherweise ist dies die Nennleistung Pnenn. Darüber ist ein möglicher Erhöhungsbereich 416 schraffiert eingezeichnet. Dieser kann ggf. ausgenutzt werden. In diesem Erhöhungsbereich 416 kann also der erste Leistungsbereich 401 verlassen werden. Das geht aber nur kurzzeitig und/oder unter bestimmten Randbedingungen wie z.B. grundsätzlich niedrigen Temperaturen. Es geht auch nur, solange die Summe aller Wirkleistungen, aber unter Berücksichtigung von Veränderungs- und/oder Verzerrungseffekten durch Übertragungsmittel des Windparks, die maximale Wirkleistungsgrenze des zweiten Leistungsbereich 402 am Netzanschlusspunkt nicht verlässt.
Dieser Erhöhungsbereich 416 bildet einen erweiterten Leistungsbereich und ist nach oben etwa durch einen Kreisabschnitt begrenzt, der durch eine maximale Strombelastung von Leistungshalbleitern eines den Strom erzeugenden Wechselrichters begrenzt ist. Entsprechend bildet diese etwa gepunktet dargestellte Grenze eine Grenze, die hier als Leistungshalbleitergrenze 460 bezeichnet wird. Da diese Grenze durch die Stromhöhe vorgegeben ist, bildet sie im Wesentlichen einen Kreis um den Ursprung des P-Q-Diagramms. Fürdiese Strombegrenzung bzw. resultierende Strombelastung ist der Phasenwinkel des Stroms im Grunde unerheblich.
Gleiches gilt für die ebenfalls eingezeichnete Dauerstromgrenze 462, die besonders durch einen Transformator vorgegeben sein kann. Diese Dauerstromgrenze 462 ist noch mit einem Abstand zur Leistungsschaltergrenze 460 und damit in einem Abstand zum Erhöhungsbereich 416 gezeigt. Sie sollte möglichst nicht erreicht oder überschritten werden.
Der Erhöhungsbereich 416 kann auch, zusätzlich oder alternativ, durch eine erste vorbestimmte Maximaltemperatur für eine erste vorbestimmte Toleranzzeitdauer vorgegeben sein, wobei die Dauerstromgrenze 462 dann durch eine zweite vorbestimmte Maximaltemperatur für eine zweite vorbestimmte Toleranzzeitdauer vorgegeben sein kann. In diesem Fall kann eine Temperaturgrenze bis zur ersten vorbestimmten Maximaltemperatur länger als bis zur zweiten vorbestimmte Maximaltemperatur überschritten werden. Außerdem ist noch eine mechanisch bedingte Grenze 464 eingezeichnet, die eine maximale Wirkleistung angibt, die durch eine Obergrenze für mechanische Belastungen, wie beispielsweise Belastungen der Rotorblätter, bedingt ist. Diese mechanisch bedingte Grenze 464 beschreibt eine vorbestimmte mechanische Maximalbelastung und betrifft somit im Wesentlichen nur Wirkleistung und ist daher als waagerechte Linie parallel zur Q-Achse ausgebildet.
Zusätzlich zu all den zu beachtenden Grenzen gemäß dem linken Diagramm muss aber gewährleistet sein, dass der zweite Leistungsbereich 402 nicht verlassen wird. Die in 3 im rechten Diagramm beispielhaft gezeigte Variante des zweiten Leistungsbereichs 402 weist nahe der Q-Achse eine Wirkleistungsuntergrenze 425 auf, die im Wesentlichen aussagt, dass erst ab einer gewissen Mindestwirkleistung überhaupt auch das Einspeisen einer Blindleistung in geregelter Form gefordert wird. Eine solche Untergrenze ist aber ein Sonderfall, so dass diese Grenze in anderen Ausführungsformen nicht existieren muss. Insoweit kommt es auf diese Untergrenze nicht an.
Besonders wurde nun eine Lösung geschaffen, die einen Betrieb einer Windenergieanlage, zumindest kurzzeitig, mit einer Wirkleistung über Nennleistung ermöglicht.
Damit kann als Ziel eine möglichst gute Ausnutzung eines P-Q-Stellvermögens einer Windenergieanlage, bei gleichzeitiger Erfüllung von Netzanschlussregeln durch den Windpark als Ganzes erreicht werden. Besonders kann dadurch auch ein Ertrag der Windenergieanlage gesteigert werden, ohne die Erfüllung von Netzanschlussregeln (Grid Codes) zu gefährden.
Dabei wurde auch ein Problem gelöst, bei dem bisher das P-Q-Diagramm der Windenergieanlage bei der Nennleistung im Grunde horizontal abgeschnitten ist. Ein Betrieb oberhalb der Nennleistung war damit nicht zulässig. Es wurde aber erkannt, dass eine solche strenge Begrenzung nicht unbedingt notwendig ist. Weder ist diese Grenze bei der Nennleistung für die Erfüllung von Vorschriften am Netzanschlusspunkt (PCC) in jedem Fall zwingend notwendig, noch ist der Betrieb mit einer momentanen Wirkleistung oberhalb der Nennleistung technisch generell unmöglich, wie nun erkannt wurde.
Es wurde nämlich erkannt, dass dann, wenn eine Windenergieanlage mindestens Nennwind erhält und umsetzen kann, und zu einem Zeitpunkt ihre Blindleistung gerade nicht ausbringen muss, sie in einem Betriebspunkt betrieben werden kann, in dem ihre Wirkleistung P ihre Nennwirkleistung (P_nenn) überschreiten kann. Dazu wird vorgeschlagen, dass ein Windpark-Regler, also eine zentrale Parksteuereinheit, gleichzeitig am Netzanschlusspunkt dafür sorgt, dass der Windpark in Summe eine geforderte Blindleistung einspeist, und gleichzeitig die maximal zulässige Wirkleistung am Netzanschlusspunkt des Windparks nicht überschritten wird.
Dazu wurde auch erkannt, dass die Wirkleistung der einzelnen Windenergieanlagen über ihre Nennleistung hinaus gesteigert werden kann, bis mindestens zum Erreichen der niedrigsten der folgenden möglichen Grenzen:

a. Eine Wirkleistungsgrenze des Generators.
b. Eine Scheinleistungsgrenze der in der Windenergieanlage verwendeten Umrichter, eines DC-Kabels, oder eines anderen die Scheinleistung begrenzenden Elementes in der Windenergieanlage.
c. Eine Scheinleistungsgrenze eines der Windenergieanlage zugeordneten Transformators.
d. Eine mechanische Belastungsgrenze, die besonders eine Belastungsgrenze der Rotorblätter oder Türme bildet.

Dazu wurde auch erkannt, dass das Ausnutzen einer thermischen Trägheit z.B. beim Generator oder Transformator sogar eine temporäre Überlastung der betreffenden Komponente gestatten kann. Dabei wurde auch erkannt, dass das Auftreten von Nennwind und gleichzeitiges Abrufen einer hohen oder sogar maximalen Blindleistung in der Regel nicht dauerhaft zusammen stattfinden.
Um einen solchen erhöhten Betrieb, besonders das Verlassen des ersten Leistungsbereichs ohne Gefährdung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, alle kritischen Komponenten thermisch bzw. mechanisch zu überwachen und ggf. den Wirkleistungs-Arbeitspunkt auf eine Normalkennlinie zurückzufahren.
Es wurde auch erkannt, dass in einem Windpark nur sehr selten alle Windenergieanlagen gleichzeitig Nennwind erfahren und jeweils Nennwirkleistung (P_nenn) liefern, die auch vereinfachend und synonym als Nennleistung bezeichnet werden kann. Ebenfalls selten wird vom Windpark am Netzanschlusspunkt die maximale Blindleistung abgefordert. Dennoch beschränkt sich bisher jede einzelne Windenergieanlage auf ihre individuellen Grenzen, besonders auf ihre individuelle Nennleistung P_N als Obergrenze, selbst wenn am Netzanschlusspunkt gemäß der vom Netzbetreiber maximal zugelassenen Wirkleistung des Windparks (P_N__WP) noch mehr Wirkleistung einzuspeisen möglich wäre, weil z.B. andere Windenergieanlagen aufgrund ihrer Windverhältnisse gerade ihre maximal erzeugbare Nennleistung PN (PN WEA) nicht ausnutzen.
Dabei wurde berücksichtig, dass sich Netzanschlussregeln, die allgemein auch als Grid Codes bezeichnet werden, in der Regel auf die maximal zulässige Einspeiseleistung am Netzanschlusspunkt des Windparks beziehen. Dabei ist es meist so, dass für jeden Wirkleistungs-Arbeitspunkt des Windparks gleichzeitig ein vom Netzbetreiber vorgegebener Blindleistungs-Stellbereich diesem zur Verfügung gestellt werden muss. Je nach Art der anzuwendenden Bau- und elektrischen Genehmigungen kann es zulässig sein, dass einzelne Windenergieanlagen unter gewissen Umständen mit einer Leistung oberhalb ihrer Nennleistung betrieben werden, solange der Windpark insgesamt die Anforderungen der Netzanschlussregeln am Netzanschlusspunkt einhält.
Werden diese Zusammenhänge berücksichtigt, was erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, kann je nach Situation mehr Ertrag für den Windpark erreicht werden. Es ist dabei auch eine bessere Ausnutzung der in der Regel unterschiedlichen Windverhältnisse in einem Windpark erreichbar.
Darüber hinaus wird die Kapazität des Netzes am Netzanschlusspunkt und im vorgelagerten Netz zum Leistungs-Abtransport zu Verbrauchern besser ausgenutzt. Konkret können die Betriebsmittel am Netzanschlusspunkt und jenseits davon eine höhere Anzahl von Stunden mit hoher Auslastung erreichen, was wiederum für den Netzbetrieb wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Welcher Mehrertrag damit für eine Windenergieanlage erreicht werden kann, kann von der Häufigkeit starker Windverhältnisse am betreffenden Standort abhängen. Auch die Häufigkeit des Abrufens der maximalen Blindleistung spielt eine Rolle, sowie deren zeitliche Korrelation mit den Windverhältnissen und den Außentemperaturen.
Wenn der Arbeitsbereich einer einzelnen Windenergieanlage auf Nennleistung begrenzt wird, hat man zwar Sicherheit, dass technische Komponenten nicht überlastet werden, aber gegebenenfalls wird dafür auch nicht das technisch mögliche Maximum aus der Hardware herausgeholt.
Ein Windpark-Regler existiert inzwischen in der Regel in jedem neu errichteten Windpark. Auch bei Altbeständen ist eine Nachrüstung technisch i.d.R. möglich. Er gestattet es, die Einhaltung der Grid Code-Bedingungen, und insbesondere die maximale Wirkleistung am Netzanschlusspunkt jederzeit sicherzustellen, selbst wenn einzelne Windenergieanlagen oberhalb ihrer Nennleistung betrieben werden. Daher wird vorzugsweise vorgeschlagen, ihn dafür zu verwenden und entsprechend zu programmieren.
Es wird also vorgeschlagen, dass der Windenergieanlage ausdrücklich gestattet wird, auch außerhalb eines nominellen P-Q-Stellbereichs betrieben zu werden. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass dann, wenn die aktuelle Windgeschwindigkeit an der betreffenden Windenergieanlage es gestattet, mehr Wirkleistung als Nennleistung einzuspeisen, dass das dann getan wird, solange nicht andere begrenzende Faktoren dies verbieten.
Als solche begrenzenden Faktoren sind zu nennen:

a. Eine Begrenzung innerhalb der Windenergieanlage, wenn z.B. eine Generator-Magnetisierung einen Maximalwert hat; eine Durchbiegung der Rotorblätter einen Maximalwert aufweist, eine Transformator-Temperatur einen Maximalwert erreicht hat, oder eine Temperatur von DC-Kabeln einen Maximalwert erreicht hat, um nur einige Beispiele zu nennen. Bei elektrischen Bauteilen, die sich im Leistungsfluss vom Generator zum elektrischen Versorgungsnetz, also zum Netzanschlusspunkt, befinden, ist dabei vorzugsweise nicht der Nennstrom, oder ein dauerhafter Maximalstrom maßgeblich, sondern es kann auch die Temperatur maßgeblich sein und dazu wird vorgeschlagen, die Temperatur des betreffenden Bauteils dynamisch zu überwachen.
b. Ein Begrenzungssignal vom Windpark-Regler, um zu verhindern, dass am Netzanschlusspunkt eine zulässige Gesamt-Wirkleistung des Windparks überschritten wird.
c. Eine zu berücksichtigende Blindleistung, die von einem Netzbetreiber angefordert wird. Wobei der Windpark-Regler dazu veranlasst wird, den einzelnen Windenergieanlagen entsprechende Stellbefehle zu geben, die zur entsprechenden Blindleistungsabgabe der Windenergieanlagen führen. Hierbei wäre zu berücksichtigen, ob die betreffende Windenergieanlage in diesem Moment schon den maximalen Scheinstrom führt. Für diesen Fall wird vorgeschlagen, den Arbeitspunkt entsprechend zu verschieben, nämlich besonders entlang einer Kurve, die eine maximale Scheinleistung angibt. (eine S_max-Kurve). In diesem Fall wird vorgeschlagen, dass die Blindleistung priorisiert wird, weil diese i.d.R. eine zwingende Vorgabe des Netzbetreibers ist, währen Wirkleistungseinspeisung akzeptierterweise von der aktuellen Windgeschwindigkeit abhängt.

Claims

Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz an einem Netzanschlusspunkt (118) mittels eines Windparks (112) mit mehreren Windenergieanlagen (100), wobei - die Windenergieanlagen (100) durch Übertragungsmittel mit dem Netzanschlusspunkt (118) verbunden sind, - ein Parkregler vorgesehen ist zum Übertragen von Wirk- und Blindleistungsvorgaben an die Windenergieanlagen (100), - an jeder der Windenergieanlagen (100) jeweils ein erster Leistungsbereich (401) vorgegeben wird, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, und der sich zwischen den Windenergieanlagen (100) unterscheiden kann, wobei der erste Leistungsbereich (401) - eine von der Windenergieanlage (100) einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) und - eine von der Windenergieanlage erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist, - an dem Netzanschlusspunkt (118) ein zweiter Leistungsbereich (402) vorgegeben wird, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, wobei der zweite Leistungsbereich (402) - eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt (118) einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) und - eine von dem Windpark an dem Netzanschlusspunkt (118) erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist, - wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen (100) jeweils unter Berücksichtigung der Vorgaben des Parkreglers Wirk- und Blindleistung erzeugen und an den Netzanschlusspunkt (118) übertragen, - diese wenigstens eine, diese mehreren oder alle Windenergieanlagen jeweils ihre einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) des ersten Leistungsbereichs (401) überschreiten, wobei - die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) jeweils so überschritten wird, dass von dem Windpark der zweite Leistungsbereich (402) am Netzanschlusspunkt (118) eingehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen (100) jeweils so gesteuert werden, dass jeweils eine Blindleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs (401) nicht erreicht werden kann, wohingegen der Windpark die Blindleistungsgrenze des zweiten Leistungsbereichs (402) erreichen kann, insbesondere nämlich einen seitens eines Netzbetreibers (120) zu einem Zeitpunkt geforderten Blindleistungswert bis zur Blindleistungsgrenze erreichen kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen (100) jeweils so gesteuert werden, dass sie jeweils eine Abgabeleistung mit einem Wirk- und einem Blindleistungsanteil zum Übertragen an den Netzanschlusspunkt (118) abgeben, wobei - die Abgabeleistung die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) des ersten Leistungsbereichs (401) überschreitet, und/oder - die Abgabeleistung einen Scheinleistungswert aufweist, der so groß ist, dass ohne Reduzierung des Wirkleistungsanteils die Blindleistungsgrenze des ersten Leistungsbereichs (401) nicht erreicht werden kann, wobei - das Übertragungsmittel ganz oderteilweise zu einer solchen Veränderung der Abgabeleistung führt, dass der zweite Leistungsbereich (402) eingehalten wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Übertragungsmittel einen bzw. den abgegebenen Wirkleistungsanteil einer bzw. der zum Übertragen abgegebenen Abgabeleistung durch thermischen Verbrauch so verringert, dass die Wirkleistungsgrenze (411) des zweiten Leistungsbereichs (402) eingehalten wird, und/oder - das Übertragungsmittel zu einer solchen Veränderung eines bzw. des Blindleistungsanteils einer bzw. der abgegebenen Abgabeleistung führt, dass die Blindleistungsgrenze des zweiten Leistungsbereichs (402) erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Summe aller Abgabeleistungen der Windenergieanlagen (100) vor einem Übertragen mittels des Übertragungsmittels den zweiten Leistungsbereich (402) nicht einhält, wohingegen - die Summe aller zum Netzanschlusspunkt (118) übertragener Abgabeleistungen am Netzanschlusspunkt (118) den zweiten Leistungsbereich (402) einhält.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens eine, diese mehreren oder alle Windenergieanlagen (100) ihre einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) des ersten Leistungsbereichs (401) jeweils in Abhängigkeit mehrerer Prüfbedingungen überschreiten, wobei - als wenigstens eine Prüfbedingung ein Einhalten einer Parkvorgabe des Parkreglers geprüft wird und/oder - als wenigstens eine Prüfbedingung ein Einhalten einer Anlagenbedingung der jeweiligen Windenergieanlage geprüft wird, wobei vorzugsweise - wenigstens eine Parkvorgabe und wenigstens eine Anlagenbedingung geprüft werden und insbesondere - wenigstens eine Parkvorgabe und wenigstens zwei Anlagenbedingungen geprüft werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine bzw. die Anlagenbedingung eine Bedingung ist, ausgewählt aus der Bedingungsliste aufweisend: - Einhalten eines erweiterten Leistungsbereichs an der jeweiligen Windenergieanlage, der zumindest abschnittsweise größer als der erste Leistungsbereich derselben Windenergieanlage (100) ist, - Einhalten einer vorbestimmten Maximaltemperatur in der jeweiligen Windenergieanlage, - Einhalten eines vorbestimmten Maximalstroms in der jeweiligen Windenergieanlage (100), und - Einhalten einer vorbestimmten mechanischen Maximalbelastung der jeweiligen Windenergieanlage (100).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Windenergieanlage (100) so gesteuert wird, dass - das Überschreiten des ersten Leistungsbereichs (401) bei Einhalten des erweiterten Leistungsbereichs nur zulässig ist, wenn wenigstens ein Kriterium der Bedingungsliste eingehalten wird, insbesondere solange wenigstens zwei Kriterien, vorzugsweise alle Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden, - der erweiterte Leistungsbereich für eine vorbestimmte Ausnahmezeitdauer überschritten werden darf, wenn die vorbestimmte mechanische Maximalbelastung eingehalten wird und insbesondere die übrigen Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden, - die vorbestimmte Maximaltemperatur in Abhängigkeit einer vorbestimmten Toleranzzeitdauer vorbestimmt wird, wobei insbesondere - wenigstens eine erste vorbestimmte Maximaltemperatur für eine erste vorbestimmte Toleranzzeitdauer vorgegeben wird und - wenigstens eine zweite vorbestimmte Maximaltemperatur für eine zweite vorbestimmte Toleranzzeitdauer vorgegeben wird, wobei - die erste vorbestimmte Maximaltemperatur kleiner ist als die zweite vorbestimmte Maximaltemperatur und die erste vorbestimmte Toleranzzeitdauer größer ist als die zweite vorbestimmte Toleranzzeitdauer, - der vorbestimmte Maximalstrom für eine vorbestimmte zweite Ausnahmezeitdauer überschritten werden darf, wenn die vorbestimmte mechanische Maximalbelastung eingehalten wird und insbesondere die übrigen Kriterien der Bedingungsliste eingehalten werden, und/oder - das Einhalten der vorbestimmten mechanischen Maximalbelastung immer gewährleistet sein muss.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine bzw. die Parkvorgabe wenigstens einen an jede Windenergieanlage (100) ausgegebenen Parkvorgabewert umfasst, ausgewählt aus der Liste aufweisend: - einen von jeder Windenergieanlage (100) einzuhaltenden Wirkleistungsmaximalwert, und - einen von jeder Windenergieanlage (100) zu erreichenden Blindleistungsmindestwert, wobei - der wenigstens eine Parkvorgabewert vom Parkregler in Abhängigkeit des zweiten Leistungsbereichs (402) und einer aktuellen, am Netzanschlusspunkt (118) eingespeisten Leistung bestimmt wird, und wobei der wenigstens eine Parkvorgabewert vorzugsweise als relativer Wert, besonders als prozentualer Wert einer Nennleistung (P_nenn) der Windenergieanlage ausgegeben wird, und/oder für jede Windenergieanlage individuell bestimmt wird.
Windpark mit mehreren Windenergieanlagen zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz an einem Netzanschlusspunkt (118), umfassend - Übertragungsmittel zum Verbinden der Windenergieanlagen mit dem Netzanschlusspunkt (118), - einen Parkregler zum Übertragen von Wirk- und Blindleistungsvorgaben an die Windenergieanlagen, wobei - jede der Windenergieanlagen jeweils durch einen vorgegebenen ersten Leistungsbereich (401) gekennzeichnet ist, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, und der sich zwischen den Windenergieanlagen unterscheiden kann, wobei der erste Leistungsbereich (401) - eine von der Windenergieanlage (100) einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) und - eine von der Windenergieanlage (100) erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist, - der Netzanschlusspunkt (118) durch einen zweiten vorgegebenen Leistungsbereich gekennzeichnet ist, der einen Wertebereich für einzuspeisende Wirk- und Blindleistung aufspannt, wobei der zweite Leistungsbereich (402) - eine von dem Windpark (112) an dem Netzanschlusspunkt (118) einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) und - eine von dem Windpark (112) an dem Netzanschlusspunkt (118) erreichbare Blindleistungsgrenze aufweist, - wenigstens eine, mehrere oder alle der Windenergieanlagen (100) - jeweils eine Anlagensteuerung aufweisen, die dazu vorbereitet ist, die betreffende Windenergieanlage (100) abhängig der Vorgaben des Parkreglers zu steuern, und - jeweils eine Einspeisevorrichtung aufweisen, die dazu vorbereitet ist, abhängig der Vorgaben des Parkreglers Wirk- und Blindleistung zu erzeugen und an den Netzanschlusspunkt (118) zu übertragen, wobei die Anlagensteuerung dazu vorbereitet ist, - die jeweilige Windenergieanlage so zu steuern, dass sie jeweils ihre einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) des ersten Leistungsbereichs (401) überschreiten, und wobei - die Anlagensteuerung und/oder der Parkregler dazu vorbereitet sind die jeweilige Windenergieanlage (100) so zu steuern, dass die einzuhaltende Wirkleistungsgrenze (411) jeweils nur so überschritten wird, dass von dem Windpark der zweite Leistungsbereich (402) am Netzanschlusspunkt (118) eingehalten wird.
Windpark nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Windpark (112) dazu vorbereitet ist, wenigstens ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.