DE102019124268B4 - Process for the external and internal control of a centrifugal massless storage power plant - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur externen und internen Regelung eines schwungmasselosen Speicherkraftwerks für eine Bereitstellung von Systemdienstleistungen, welche Momentanreserve, Primärregelung und Sekundärregelung umfassen, Verfahren aufweisend folgende Verfahrensschritte:- externe Regelung, welche eine Wirkleistungsregelung an einem DC/AC-Umrichter umfasst:Auswählen eines Regelungsmodus, wobei ein Regelungsmodus eine winkelbasierte Regelung (φReg-Modus) ist und ein zweiter Regelmodus eine frequenzbasierte Regelung (fReg-Modus) ist,wobei die frequenzbasierte Regelung folgende Verfahrensschritte aufweist:- Messen einer momentan abgegeben Wirkleistung (p) am DC/AC-Umrichter und Vorgabe einer Änderung einer Kraftwerkssollleistung (ΔpH2) anhand eines Inhaltes eines Wasserstoffspeichers,- Bilden einer Regelabweichung (Δp) aus der gemessenen momentan abgegeben Wirkleistung (p) mit einer Sollwirkleistung, wobei die Sollwirkleistung eine vorgegebene Sekundärleistungsänderung (Δpsec), eine vorgegebene Fahrplanleistung (pFP) und die Vorgabe der Änderung der Kraftwerkssollleistung (ΔpH2) aufweist und- Errechnen einer synthetischen Netzwinkelgeschwindigkeit (Δω2) aus der Regelabweichung (Δp), wobei die synthetische Winkelgeschwindigkeit (Δω2) zu einer integralen Verstellung des Spannungswinkels (φU2) am DC/AC-Umrichter führt,wobei die winkelbasierte Regelung im Slack-Modus folgende Verfahrensschritte aufweist:- Festsetzen einer Regelabweichung Δp=0, wobei der Spannungswinkel (φU2) am DC/AC-Umrichter konstant bleibt und das Speicherkraftwerk als Spannungsquelle mit konstanter Spannung (u2) und konstanter Frequenz von 50 Hz arbeitet, wobei die winkelbasierte Regelung Sicherungsmechanismen aufweist, welche anhand der gemessenen momentan abgegebenen Leistung p mittels einer Steuerungseinheit eingeschaltet werden, wobei die Sicherungsmechanismen folgende Varianten umfassen:- Manuelle Einstellung einer Leistung (pman),- Leistungseinstellung anhand eines vordefinierten Leistungsmaximalwertes (pMax) und/oder eines vordefinierten Leistungsminimalwertes (pMin) und/oder- Leistungseinstellung anhand einer Vorgabe einer Änderung einer Kraftwerkssollleistung (ΔpH2) anhand eines Inhaltes eines Wasserstoffspeichers,- interne Regelung: Bereitstellung der Systemdienstleistungen aus Speichern, welche folgende Verfahrensschritte umfasst:- Ermitteln eines Gleichstroms (iKC), welcher von einem ersten Speicher zum DC/AC-Konverter fließt, aus einer gemessenen Speicherspannung (uc) des ersten Speichers und der Wirkleistung (p), wobei der Gleichstrom (iKC) und ein von einem zweiten Speicher zum ersten Speicher fließende Strom (iCB) die Speicherspannung (uc) des ersten Speichers integral einstellt- Regeln des Gleichstroms (iCB), welcher vom ersten Speicher zum zweiten Speicher fließt, derart, dass die Speicherspannung (uc) des ersten Speichers einen Sollwert der Speicherspannung (uc,soll) annimmt- Laden des zweiten Speichers mittels eines mit einem ersten Energiewandler erzeugten Gleichstroms (iBF) bei Unterschreiten eines ersten Speicherspannungswertes (ŭB) des zweiten Speichers, wobei ein Entladen eines dritten Speichers erfolgt, oder Entladen des zweiten Speichers mittels eines mit einem zweiten Energiewandler erzeugten Stromes (iEB) bei Überschreiten eines zweiten Speicherspannungswertes (ûB) des zweiten Speichers, wobei ein Laden des dritten Speichers erfolgt.Method for external and internal control of a flywheel-free storage power plant for the provision of system services which include instantaneous reserve, primary control and secondary control, method comprising the following procedural steps: external control, which includes active power control on a DC / AC converter: selecting a control mode, with a The control mode is an angle-based control (φReg mode) and a second control mode is a frequency-based control (fReg mode), the frequency-based control having the following process steps: Measurement of a currently emitted active power (p) at the DC / AC converter and specification of a Change of a power plant target power (ΔpH2) based on the content of a hydrogen storage tank, - Formation of a control deviation (Δp) from the measured currently emitted active power (p) with a target active power, the target active power being a specified secondary power change (Δpsec), a specified timetable an output (pFP) and the specification of the change in the power plant's target output (ΔpH2) and- calculating a synthetic network angular velocity (Δω2) from the control deviation (Δp), with the synthetic angular velocity (Δω2) being an integral adjustment of the voltage angle (φU2) at the DC / AC converter leads, the angle-based control in Slack mode having the following process steps: - Setting a control deviation Δp = 0, whereby the voltage angle (φU2) at the DC / AC converter remains constant and the storage power plant as a voltage source with constant voltage (u2) and a constant frequency of 50 Hz, the angle-based regulation having safety mechanisms which are switched on based on the measured momentarily output power p by means of a control unit, the safety mechanisms comprising the following variants: manual setting of a power (pman), power setting based on a predefined Maximum power value (pMax) and / or a predefined minimum power value (pMin) and / or power setting based on a specification of a change in a power plant target power (ΔpH2) based on the content of a hydrogen storage tank, - internal regulation: provision of system services from storage facilities, which comprises the following process steps: - determining a direct current ( iKC), which flows from a first memory to the DC / AC converter, from a measured memory voltage (uc) of the first memory and the active power (p), the direct current (iKC) and a current flowing from a second memory to the first memory (iCB) integrally sets the storage voltage (uc) of the first storage unit - regulating the direct current (iCB), which flows from the first storage unit to the second storage unit, in such a way that the storage voltage (uc) of the first storage unit has a nominal value of the storage voltage (uc, soll) - Charging the second storage device by means of a direct current (iBF) generated with a first energy converter when falling below a first storage voltage value (ŭB) of the second storage unit, whereby a third storage unit is discharged, or discharging of the second storage unit by means of a current (iEB) generated by a second energy converter when a second storage voltage value (ûB) of the second storage unit is exceeded, whereby a Loading of the third memory takes place.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur externen und internen Regelung eines schwungmasselosen Speicherkraftwerks für eine Bereitstellung von Systemdienstleistungen, welche Momentanreserve, Primärregelung und Sekundärregelung umfassen.The invention relates to a method for external and internal regulation of a flywheel-free storage power plant for providing system services which include instantaneous reserve, primary regulation and secondary regulation.
Die Grundprinzipien der Elektrischen Energieversorgung sowie der Netzregelung sind universell und müssen für alle Arten der Erzeugung, der Übertragung und Verteilung sowie des Verbrauchs wie folgt eingehalten werden:
- 1 Weiträumige und feinverteilte Energieversorgung benötigt ein Drehstromnetz.
- 2 Plötzliche Laständerungen müssen instantan durch Momentanreserveleistung gespeist werden.
- 3 Die Speicher der Momentanreserveleistung müssen im Sekundenbereich durch die Primärregelung entlastet und wieder aufgefüllt werden. Dazu werden Primärregelleistungsspeicher benötigt.
- 4 Die Primärregelleistung muss im Minutenbereich durch die Sekundärrregelung abgelöst werden. Dabei ist dann auch deren Speicher wieder aufzuladen.
- 5 Anschließend treten Fahrplanänderungen in Kraft, welche alle Regler wieder „auf null“ stellen.
- 6 In einer vollregenerativ versorgten Energieversorgung kommt. Noch folgende Aufgabe hinzu: Gewisse Mengen der geernteten Energie müssen für Prognosefehler sowie „Dunkelflauten“ gespeichert werden.
- 1 Spacious and finely distributed energy supply requires a three-phase network.
- 2 Sudden changes in load must be fed instantaneously by instantaneous reserve power.
- 3 The memory for the instantaneous reserve power must be relieved and refilled within seconds by the primary control. Primary control reserve stores are required for this.
- 4 The primary control power must be replaced by the secondary control in the minute range. In doing so, their memory must then also be recharged.
- 5 Changes to the schedule then come into effect, which reset all controllers to "zero".
- 6 In a fully regenerative energy supply comes. The following additional task: Certain amounts of the harvested energy must be saved for forecast errors and “dark doldrums”.
Bislang wurden diese Aufgaben von konventionellen Kraftwerken wahrgenommen, welche dazu aus einer Systemkette bestehend aus unterschiedlich schnellen Speichern sowie Umwandlern/Anpassern aufgebaut sind. Diese Systemkette umfasst (am Beispiel einer sprungförmigen Leistungsanforderung):
- Umwandlung/Anpassung: Die sprungförmige elektrische Leistungsanforderung wird vom Generator bei noch konstanter Drehzahl instantan in eine sprungförmige Erhöhung des Luftspalt-Moments und damit der mechanischen Leistung umgesetzt.
- Speicher: Der Turbosatz bestehend aus Turbine-Generator-Erreger speichert instantan kinetische Energie aus und liefert diese mechanische Leistung. Dadurch sinkt die Drehzahl ab, welche die Größe des Speicherinhaltes kennzeichnet.
- Umwandlung/Anpassung: Der Primärregler greift über ein Turbinenventil auf einen Frischdampfspeicher zu, wodurch im Sekundenbereich der Dampfstrom erhöht wird. Damit steigt das Turbinenmoment an und füllt den Drehzahl-Speicher wieder auf.
- Speicher: Durch den erhöhten Dampfstrom sinkt der Dampfdruck ab, welcher hier die Größe des Speicherinhaltes kennzeichnet.
- Umwandlung/Anpassung: Der Brennstoffregler erhöht die Feuerung um den Druck auszuregeln. Dabei wird mehr Kohlenstoff C mit Sauerstoff O zu CO2 umgewandelt. Im Verdampfer wird mehr Dampf erzeugt. Mit dem erhöhten Dampfstrom wird der Druck-Speicher wieder aufgefüllt.
- Speicher: Der Brennstoffregler greift im Minutenbereich auf die Kohlehalde zu und erhöht den Brennstoff-Massenstrom. Die Kohlemasse der Halde wird weniger, welche hier die Größe des Speicherinhalts kennzeichnet. Hier findet keine Wiederaufladung durch das Kraftwerk selbst statt.
- Conversion / adaptation: The sudden electrical power demand is instantaneously converted by the generator into a sudden increase in the air gap torque and thus the mechanical power while the speed is still constant.
- Storage: The turbo set consisting of the turbine generator exciter stores kinetic energy instantaneously and delivers this mechanical power. This reduces the speed, which characterizes the size of the memory content.
- Conversion / adaptation: The primary controller accesses a live steam store via a turbine valve, which increases the steam flow in a matter of seconds. This increases the turbine torque and refills the speed memory.
- Storage: Due to the increased steam flow, the steam pressure drops, which here characterizes the size of the storage contents.
- Conversion / adaptation: The fuel regulator increases the firing to regulate the pressure. In the process, more carbon C is converted to CO2 with oxygen O. More steam is generated in the evaporator. The pressure accumulator is refilled with the increased steam flow.
- Storage: The fuel regulator accesses the coal dump within minutes and increases the fuel mass flow. The coal mass of the heap becomes less, which here characterizes the size of the storage content. No recharging takes place here by the power plant itself.
Durch das zunehmende Vorhandensein regenerativer Energiequellen aus Wind und Sonne muss das konventionelle Kraftwerk zu gewissen Zeiten seine Leistung stark reduzieren, um diesen Erzeugern Platz zu schaffen. Dazu muss die Mindestleistung abgesenkt und die Regelgeschwindigkeit erhöht werden. Diesen Anforderungen müssen sich heute alle Erzeuger aus fossilen Rohstoffen stellen.Due to the increasing availability of regenerative energy sources from wind and sun, the conventional power plant has to reduce its output significantly at certain times in order to make room for these producers. To do this, the minimum output must be reduced and the control speed increased. All producers of fossil fuels have to face these requirements today.
Um die o.g. Versorgungs- und Netzregelaufgaben auch weiterhin in einer vollregenerativen Welt realisieren zu können sind bereits neue „konventionelle“ Kraftwerke entwickelt worden, welche Energie bei „Dunkelflauten“ nicht nur liefern, sondern in Überschuss-Situationen auch speichern können. Dabei müssen diese neuen Anlagen für eine Übergangszeit auch noch in einer schwungmasseorientierten Energieversorgung mit konventionellen Kraftwerken funktionieren. In einer rein umrichterorientierten Energieversorgung können sie dann auch entweder netzbildend oder aber netzstützend bei konstanter Netzfrequenz betrieben werden.In order to be able to continue to implement the above-mentioned supply and network control tasks in a fully regenerative world, new "conventional" power plants have already been developed which not only deliver energy in "dark doldrums", but can also store it in surplus situations. For a transitional period, these new systems also have to function in a flywheel-oriented energy supply with conventional power plants. In a purely converter-oriented energy supply, they can then also be operated either in a grid-forming manner or in a grid-supporting manner at a constant grid frequency.
Im Zuge der Energiewende wird mehr und mehr elektrische Energie von beispielsweise Wind- und PV-Anlagen erzeugt. Diese Energie wird in großen chemischen Speichern gespeichert (Speicherkraftwerk). Diese neuen Speicherkraftwerke werden mit Umrichtern an das Drehstromnetz angeschlossen. Bislang wird versucht, einzelne wegfallende Aufgaben der konventionellen Kraftwerke getrennt zu ersetzen. So wurden Batterien errichtet, welche nur Primärregelleistung erzeugen können.In the course of the energy transition, more and more electrical energy is being generated by wind and PV systems, for example. This energy is stored in large chemical storage facilities (storage power plants). These new storage power plants are connected to the three-phase network with converters. So far, attempts have been made to replace individual, omitted tasks of conventional power plants separately. Batteries were built that can only generate primary control power.
Anders als herkömmliche Kraftwerke weisen die neuen Speicherkraftwerke systembedingt keine Schwungmassen mehr auf. Die konventionellen Kraftwerke dagegen werden in ihrer Anzahl zurückgehen. Deshalb müssen die Speicherkraftwerke alle Aufgaben der konventionellen Kraftwerke mit Schwungmassen übernehmen.In contrast to conventional power plants, the new storage power plants no longer have flywheels due to their system. Conventional power plants, on the other hand, will decrease in number. That's why they have to Storage power plants take over all the tasks of conventional power plants with flywheels.
Eine Systemkette der neuen „konventionellen“ Kraftwerke umfasst (am Beispiel einer sprungförmigen Leistungsanforderung):A system chain of the new "conventional" power plants includes (using the example of a sudden power requirement):
Umwandlung/Anpassung: Die sprungförmige elektrische Leistungsanforderung führt beim Umrichter bei konstant gehaltenem Netz-Spannungswinkel (netzbildend) zu einer instantanen Erhöhung des Drehstroms und damit auch zu einer instantanen Erhöhung des Gleichstroms auf der Gleichstromseite.Conversion / adaptation: The sudden electrical power requirement leads to an instantaneous increase in the three-phase current and thus also to an instantaneous increase in the direct current on the direct current side of the converter when the grid voltage angle is kept constant (grid-forming).
Speicher: Der Speicher, ein Super-Capacitor, speichert instantan elektrische Energie aus und liefert diese Leistung. Dadurch sinkt seine Spannung ab, welche hier die Größe des Speicherinhalts kennzeichnet. Dieses Verhalten entspricht der Momentanreserve des konventionellen Kraftwerks.Storage: The storage, a super capacitor, stores electrical energy instantaneously and delivers this power. This reduces its voltage, which here characterizes the size of the memory content. This behavior corresponds to the instantaneous reserve of the conventional power plant.
Umwandlung/Anpassung: Die Regelung des nachgeschalteten DC/DC-Umrichters soll die Kondensatorspannung konstant halten. Dazu greift sie auf die Batterie zu, wodurch im Sekundenbereich der Batteriestrom erhöht wird. Damit steigt der Kondensator-Ladestrom an und füllt den Spannungsspeicher wieder auf. Dieses Verhalten entspricht der Primärregelung des konventionellen Kraftwerks.Conversion / adaptation: The control of the downstream DC / DC converter should keep the capacitor voltage constant. To do this, it accesses the battery, which increases the battery current in a matter of seconds. This increases the capacitor charging current and replenishes the voltage store. This behavior corresponds to the primary control of the conventional power plant.
Speicher: Durch den erhöhten Batteriestrom sinkt die Batteriespannung ab, welche hier die Größe des Speicherinhalts kennzeichnet.Storage: Due to the increased battery current, the battery voltage drops, which here indicates the size of the storage contents.
Umwandlung/Anpassung: Ein Brennstoffzellen-Regler erhöht die Aktivität der Brennstoffzelle, um die Batterie zu laden und die Batteriespannung auszuregeln. Dabei wird mehr Wasserstoff 2H2 mit Sauerstoff O2 zu H2O umgewandelt. Der DC/DC-Umrichter passt dabei die Spannungen an. Mit dem erhöhten Batterie-Ladestrom wird der Spannungsspeicher wieder aufgefüllt.Conversion / adaptation: A fuel cell regulator increases the activity of the fuel cell in order to charge the battery and regulate the battery voltage. More hydrogen 2H2 is converted to H2O with oxygen O2. The DC / DC converter adjusts the voltages. The voltage storage device is refilled with the increased battery charging current.
Speicher: Der Brennstoffzellenregler greift im Minutenbereich auf den Wasserstoffspeicher zu und erhöht den Brennstoff-Massenstrom. Die Wasserstoff-Masse des Speichers wird geringer, welche hier die Größe des Speicherinhalts kennzeichnet. Hier kann Wiederaufladung stattfinden.Storage: The fuel cell regulator accesses the hydrogen storage within minutes and increases the fuel mass flow. The hydrogen mass of the storage device is reduced, which here characterizes the size of the storage capacity. Recharge can take place here.
Um im bestehenden frequenzgeregelten Energieversorgungssystem alle Versorgungs- und Regelaufgaben wahrnehmen zu können, muss das Speicherkraftwerk auf die Netzfrequenz und deren Ableitung mit der Lieferung von Primärregel- und Momentanreserveleistung reagieren könnenIn order to be able to perform all supply and control tasks in the existing frequency-controlled energy supply system, the storage power plant must be able to react to the network frequency and its derivation with the delivery of primary control and instantaneous reserve power
In einer Energieversorgung mit überwiegend Speicherkraftwerken und nur noch wenigen oder gar keinen konventionellen Kraftwerken mit Schwungmasse mehr, kann auf die „Watt'sche Drehzahlregelung“ verzichtet und das Drehstromnetz mit einer konstanten Frequenz von z.B.f0 = 50 Hz betrieben werden. Die Aufgaben der Netzregelung wie Momentanreserve und Primärregelleistung können dann über den Spannungswinkel am Anschlusspunkt des Speicherkraftwerks realisiert werden.In an energy supply with predominantly storage power plants and only a few or no more conventional power plants with a flywheel, the "Watt speed control" can be dispensed with and the three-phase network can be operated with a constant frequency of e.g. f0 = 50 Hz. The grid control tasks such as instantaneous reserve and primary control power can then be implemented via the voltage angle at the connection point of the storage power plant.
Die Druckschriften
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Regelung neuer schwungmasseloser Speicherkraftwerke bereitzustellen, mit welcher ein neues „konventionelles“ Speicherkraftwerk alle Aufgaben der Netzregelung und der elektrischen Energieversorgung in einer vollständigen regenerativen Energieversorgung übernehmen kann. Die notwendigen Einzelmaßnahmen dabei, welche geregelt werden sollen, sind:
- 1 Anschluss des neuen „konventionellen“ Speicherkraftwerks an ein Drehstromnetz, um eine weiträumige und feinverteilte Energieversorgung zu gewährleisten.
- 2 Plötzliche Laständerungen müssen instantan durch Momentanreserveleistung gespeist werden.
- 3 Die Speicher der Momentanreserveleistung müssen im Sekundenbereich durch die Primärregelung entlastet und wieder aufgefüllt werden. Dazu werden Primärregelleistungsspeicher benötigt.
- 4 Die Primärregelleistung muss im Minutenbereich durch die Sekundärregelung abgelöst werden. Dabei ist dann auch deren Speicher wieder aufzufüllen.
- 5 Anschließend treten Fahrplanänderungen in Kraft.
- 6 Bei einer voll regenerativ versorgten Energieversorgung müssen definierte Mengen der geernteten Energie für die Prognose von Fehlern sowie für „Dunkelflauten“ gespeichert werden.
- 1 Connection of the new “conventional” storage power plant to a three-phase network in order to guarantee a spacious and finely distributed energy supply.
- 2 Sudden changes in load must be fed instantaneously by instantaneous reserve power.
- 3 The memory for the instantaneous reserve power must be relieved and refilled within seconds by the primary control. Primary control reserve stores are required for this.
- 4 The primary control power must be replaced by the secondary control every minute. In doing so, their memory must then also be refilled.
- 5 Changes to the timetable then come into force.
- 6 In the case of a fully regenerative energy supply, defined amounts of the harvested energy must be stored for the prognosis of errors as well as for "dark doldrums".
Es ist Aufgabe, dass die Regelung des neuen Speicherkraftwerks frequenzgeregelt oder winkelgeregelt erfolgen soll.It is the task of the new storage power plant to be regulated in a frequency-regulated or angle-regulated manner.
In den folgenden angegebenen Gleichungen sind alle Werte außer Winkel in bezogenen Größen angegeben.In the equations given below, all values except angles are given in related quantities.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale.This problem is solved by the features listed in the claims.
Die Aufgabe wird gelöst mittels eines Verfahrens zur externen und internen Regelung eines schwungmasselosen Speicherkraftwerks. Das Verfahren weist hierfür folgende Verfahrensschritte auf, wobei es denkbar ist, das Verfahren auch in einer anderen als der im Folgenden beschriebenen Reihenfolge durchzuführen.The object is achieved by means of a method for external and internal regulation of a storage power plant without centrifugal masses. For this purpose, the method has the following method steps, it being conceivable to also carry out the method in a sequence other than that described below.
Das Verfahren zur externen und internen Regelung eines schwungmasselosen Speicherkraftwerks für eine Bereitstellung von Systemdienstleistungen, welche Momentanreserve, Primärregelung und Sekundärregelung umfassen, ist unterteilt in eine externe und eine interne Regelung. Die externe Regelung wiederum weist eine Wirkleistungsregelung (und eine Blindleistungsregelung) an einem DC/AC-Umrichter auf. Die Wirkleistungsregelung weist folgende Verfahrensschritte auf:The method for external and internal control of a centrifugal mass-free storage power plant for the provision of system services, which include instantaneous reserve, primary control and secondary control, is divided into an external and an internal control. The external control in turn has an active power control (and a reactive power control) on a DC / AC converter. The active power control has the following procedural steps:
Verfahren zur externen und internen Regelung eines schwungmasselosen Speicherkraftwerks für eine Bereitstellung von Systemdienstleistungen, welche Momentanreserve, Primärregelung und Sekundärregelung umfassen,
Verfahren aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- a. externe Regelung, welche eine Wirkleistungsregelung an einem DC/AC-Umrichter umfasst:
- - Auswählen eines Regelungsmodus, wobei ein erster Regelungsmodus eine winkelbasierte Regelung (φReg-Modus) ist und ein zweiter Regelmodus eine frequenzbasierte Regelung (fReg-Modus) ist, wobei die frequenzbasierte Regelung folgende Verfahrensschritte aufweist:
- i. Messen einer momentan abgegeben Wirkleistung
p am DC/AC-Umrichter und Vorgabe einer Änderung einer KraftwerkssollleistungΔpH2 anhand eines Inhaltes eines Wasserstoffspeichers, - ii. Bilden einer Regelabweichung
Δp aus der gemessenen momentan abgegeben Wirkleistungp mit einer Sollwirkleistung, wobei die Sollwirkleistung eine vorgegebene Sekundärleistungsänderung Δpsec, eine vorgegebene Fahrplanleistung pFP und die Vorgabe der Änderung der KraftwerkssollleistungΔpH2 aufweist und - iii. Errechnen einer synthetischen Netzwinkelgeschwindigkeit
Δω2 aus der RegelabweichungΔp , wobei die synthetische WinkelgeschwindigkeitΔω2 zu einer integralen Verstellung des Spannungswinkels φU2 am DC/AC-Umrichter führt,
- i. Messen einer momentan abgegeben Wirkleistung
- - Auswählen eines Regelungsmodus, wobei ein erster Regelungsmodus eine winkelbasierte Regelung (φReg-Modus) ist und ein zweiter Regelmodus eine frequenzbasierte Regelung (fReg-Modus) ist, wobei die frequenzbasierte Regelung folgende Verfahrensschritte aufweist:
Process comprising the following process steps:
- a. External control, which includes active power control on a DC / AC converter:
- - Selecting a control mode, a first control mode being an angle-based control (φ Reg mode) and a second control mode being a frequency-based control (f Reg mode), the frequency-based control having the following method steps:
- i. Measurement of a currently emitted active power
p on the DC / AC converter and specification of a change in a power plant target outputΔp H2 based on the content of a hydrogen storage tank, - ii. Formation of a control deviation
Δp from the measured active power currently emittedp with a target active power, the target active power being a predetermined secondary power change Δp sec , a predetermined schedule power p FP and the specification of the change in the power plant target powerΔp H2 has and - iii. Calculating a synthetic network angular velocity
Δω 2 from the control deviationΔp , where the synthetic angular velocityΔω 2 leads to an integral adjustment of the voltage angle φ U2 at the DC / AC converter,
- i. Measurement of a currently emitted active power
- - Selecting a control mode, a first control mode being an angle-based control (φ Reg mode) and a second control mode being a frequency-based control (f Reg mode), the frequency-based control having the following method steps:
Die winkelbasierte Regelung im Slack-Modus weist folgende Verfahrensschritte auf:
- - Festsetzen einer Regelabweichung
Δp =0, wobei der Spannungswinkel φU2 am DC/AC-Umrichter konstant bleibt und das Speicherkraftwerk als Spannungsquelle mit konstanter Spannung U2 und konstanter Frequenz von 50 Hz arbeitet,
wobei die winkelbasierte Regelung Sicherungsmechanismen aufweist, welche anhand der gemessenen momentan abgegebenen Leistung
- - Manuelle Einstellung einer Leistung pman,
- - Leistungseinstellung anhand eines vordefinierten Leistungsmaximalwertes pMax und/oder eines vordefinierten Leistungsminimalwertes pMin und/oder
- - Leistungseinstellung anhand einer Vorgabe einer Änderung einer Kraftwerkssollleistung
ΔpH2 anhand eines Inhaltes eines Wasserstoffspeichers,
- - Establishing a control deviation
Δp = 0, whereby the voltage angle φ U2 at the DC / AC converter remains constant and the storage power plant works as a voltage source with a constant voltage U2 and a constant frequency of 50 Hz,
wherein the angle-based control has safety mechanisms which are based on the measured power currently output
- - Manual setting of a power pman,
- - Power setting based on a predefined maximum power value p Max and / or a predefined minimum power value p Min and / or
- - Power setting based on a specification of a change in a power plant target power
Δp H2 based on the content of a hydrogen storage tank,
Eine Blindleistungsregelung der externen Regelung kann gemäß mehrerer Ausführungsformen folgende Verfahrensschritte aufweisen:
- - Messen einer momentan abgegeben Blindleistung
q2 am DC/AC-Umrichter - - Vergleichen der momentan abgegebenen Blindleistung
q2 mit einer Sollblindleistung q0, wobei eine Differenz gebildet wird mittels welcher und zusammen mit einer vordefinierten Blindleistungsstatikσq eine Spannung am Speicherkraftwerk U2 gebildet wird.
- - Measuring a momentarily emitted reactive power
q 2 on the DC / AC converter - - Compare the reactive power currently emitted
q 2 with a target reactive power q 0 , a difference being formed by means of which and together with a predefined reactive power staticsσ q a voltage is generated at the storage power plant U2.
Die interne Regelung, welche die benötigten Systemdienstleistungen aus Speichern bereitstellt, umfasst folgende Verfahrensschritte:
- - Ermitteln eines Gleichstroms iKc, welcher von einem ersten Speicher zum DC/AC-Konverter fließt, aus einer gemessenen Speicherspannung uc des ersten Speichers und der Wirkleistung
p , wobei der GleichstromiKC und ein von einem zweiten Speicher zum ersten Speicher fließende StromiCB die Speicherspannung uc des ersten Speichers integral einstellt. - - Regeln des Gleichstroms
iCB , welcher vom ersten Speicher zum zweiten Speicher fließt, derart, dass die Speicherspannung uc des ersten Speichers einen Sollwert der Speicherspannunguc , soll annimmt - - Laden des zweiten Speichers mittels eines mit einem ersten Energiewandler erzeugten Gleichstroms
iBF bei Unterschreiten eines ersten Speicherspannungswertes üB des zweiten Speichers, wobei ein Entladen eines dritten Speichers erfolgt, oder Entladen des zweiten Speichers mittels eines mit einem zweiten Energiewandler erzeugten StromesiEB bei Überschreiten eines zweiten Speicherspannungswertes ûB des zweiten Speichers, wobei ein Laden des dritten Speichers erfolgt.
- Determination of a direct current i Kc , which flows from a first store to the DC / AC converter, from a measured store voltage uc of the first store and the active power
p , where the direct currenti KC and a current flowing from a second memory to the first memoryi CB integrally sets the storage voltage uc of the first storage device. - - Regulating the direct current
i CB , which flows from the first memory to the second memory, such that the memory voltage uc of the first Store a setpoint value of the store voltageu c , supposed to accept - - Charging the second memory by means of a direct current generated with a first energy converter
i BF when the second storage unit falls below a first storage voltage value U B , a third storage unit being discharged, or the second storage unit being discharged by means of a current generated by a second energy converteri EB when a second storage voltage value û B of the second storage device is exceeded, the third storage device being charged.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird für ein Eingreifen der Sicherungsmechanismen eine Arbeitspunktleistung pAP gespeichert, welche den aktuellen Leistungswert
Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Speicher einen Kondensator auf oder der erste Speicher ist ein Kondensator.According to one embodiment, the first memory has a capacitor or the first memory is a capacitor.
Gemäß einer Ausführungsform weist der zweite Speicher eine Batterie auf oder der zweite Speicher ist eine Batterie.According to one embodiment, the second memory has a battery or the second memory is a battery.
Gemäß einer Ausführungsform weist der dritte Speicher einen Wasserstoffspeicher auf oder der dritte Speicher ist ein Wasserstoffspeicher. Eine Verwendung weiterer oder anderer chemischer Speicher ist denkbar, aber auch die Verwendung von mechanischen und/oder thermischen Speichern ist denkbar. Hierbei kann eine Wasserstoffmasse
Ferner weist der Energiewandler gemäß einer Ausführungsform eine Brennstoffzelle auf oder es ist eine Brennstoffzelle, und/oder der zweite Energiewandler weist einen Elektrolyseur auf oder es ist ein Elektrolyseur. Die Verwendung weiterer und/oder anderer Energiewandler ist denkbar.Furthermore, according to one embodiment, the energy converter has a fuel cell or it is a fuel cell and / or the second energy converter has an electrolyzer or it is an electrolyzer. The use of further and / or different energy converters is conceivable.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform fließt ein Kreisstrom
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Speicherspannungswert ŭB des zweiten Speichers als fester Wert auf beispielsweise + 10% der Speicherspannung des zweiten Speichers
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur externen und internen Regelung eines Speicherkraftwerks für eine Bereitstellung von Systemdienstleistungen, welche Momentanreserve, Primärregelung und Sekundärregelung umfassen, kann ein konventionelles Kraftwerk ersetzt werden. Das neue Speicherkraftwerk kommt mit Hilfe des Verfahrens ohne Schwungmassen aus und kann Leistung sowohl ab- als auch aufnehmen. Dabei verbraucht es entweder Wasserstoff oder aber es erzeugt Wasserstoff. Damit ist eine vollumfängliche regenerative Energieerzeugung möglich, bei welcher diese neuen Kraftwerke nicht nur Energie speichern, sondern noch alle Systemdienstleistungen wie Momentan-, Primär-, Sekundärregelung und Fahrplan einbringen können.A conventional power plant can be replaced with the method according to the invention for external and internal control of a storage power plant for the provision of system services which include instantaneous reserve, primary control and secondary control. With the help of the process, the new storage power plant manages without centrifugal masses and can both absorb and absorb power. It either consumes hydrogen or it generates hydrogen. This enables fully regenerative energy generation, in which these new power plants not only store energy, but can also bring in all system services such as instantaneous, primary, secondary control and timetable.
Zudem kann das Kraftwerk bei einer zukünftigen Winkelregelung des Elektrischen Netzes als sogenanntes Slack-Kraftwerk wirken, was eine weitere Stabilisierung der Elektrischen Energieversorgung ermöglicht.In addition, the power plant can act as a so-called slack power plant in the event of future angular regulation of the electrical network, which enables the electrical energy supply to be stabilized further.
Mit dem Einsatz von schwungmassefreien Speicherkraftwerken mit moderner und leistungsstarker Umrichtertechnik kann sowohl in frequenzals auch in winkelgeregelten Netzen vernünftig Netzregelung betrieben werden. In frequenzgeregelten Netzen mit noch vorhandenen konventionellen Schwungmassen agieren diese neuen Anlagen wie normale Kraftwerke und können alle Netzregelaufgaben wie Momentanreserve, Primär- und Sekundärregelung sowie Fahrplanbetrieb abdecken. Zusätzlich können sie aber auch Energie aus regenerativen Quellen einspeichern, was Redispatch-Aktionen überflüssig machen kann. In zukünftig winkelgeregelten Netzen ohne physische Schwungmasse können diese Kraftwerke als Slack-Spei-cherkraftwerke arbeiten, was die Einhaltung einer konstanten Netzfrequenz ermöglicht. Hierzu ist allerdings die genaue Messung der Winkel sowie eines Winkelnormals notwendig. Somit sind alle zukünftigen Anwendungsfälle abdeckbar, was auch in Zukunft den weiteren sicheren Ausbau einer regenerativen Energieversorgung ermöglicht.With the use of flywheel-free storage power plants with modern and powerful converter technology, network control can be operated sensibly in both frequency and angle-regulated networks. In frequency-controlled networks with still existing conventional centrifugal masses, these new systems act like normal power plants and can cover all network control tasks such as instantaneous reserve, primary and secondary control as well as schedule operation. In addition, they can also store energy from renewable sources, which can make redispatch actions superfluous. In future, angle-regulated networks without a physical centrifugal mass, these power plants can work as slack storage power plants, which enables a constant network frequency to be maintained. For this, however, the exact measurement of the angle and an angle standard is necessary. This means that all future applications can be covered, which will also enable the further secure expansion of a regenerative energy supply in the future.
Es ist auch ein Verfahren zur externen und internen Regelung eines schwungmasselosen Speicherkraftwerks für eine Bereitstellung von Systemdienstleistungen, welche Momentanreserve, Primärregelung und Sekundärregelung umfassen, offenbart.It is also a method for the external and internal control of a centrifugal massless storage power plant for the provision of system services, which instantaneous reserve, Primary control and secondary control include disclosed.
Verfahren aufweisend folgende Verfahrensschritte:
- - externe Regelung, welche eine Wirkleistungsregelung und eine Blindleistungsregelung an einem DC/AC-Umrichter umfasst,
- - Messen einer momentan abgegeben Wirkleistung (
p ) am DC/AC-Umrichter - - Vergleichen der Wirkleistung (
p ) mit einer Sollwirkleistung (po), aufweisend einen Primärregelsollwert (p0, prim) - - Bilden einer synthetischen Winkelgeschwindigkeit (
Δω2 ) gemäß
- - Bilden eines Primärregelsollwertes (p0, prim) aus einer vordefinierten Wirkleistungsstatik (
σp ) und der synthetischen Netzwinkelgeschwindigkeit (Δω2 ) gemäß
- - Messen einer momentan abgegeben Blindleistung (
q2 ) am DC/AC-Umrichter - - Vergleichen der momentan abgegebenen Blindleistung (
q2 ) mit einer Sollblindleistung (qo), wobei eine Differenz gebildet wird mittels welcher, zusammen mit einer vordefinierten Blindleistungsstatik (σq ), eine Spannung am Speicherkraftwerk (u2 ) gebildet wird
- - interne Regelung: Bereitstellung der Systemdienstleistungen aus Speichern, welche folgende Verfahrensschritte umfasst:
- - Ermitteln eines Gleichstroms (
iKC ), welcher von einem ersten Speicher zum DC/AC-Konverter fließt, aus einer gemessenen Speicherspannung (uc) des ersten Speichers und der Wirkleistung (p ), wobei der Gleichstrom (iKC ) und ein von einem zweiten Speicher zum ersten Speicher fließende Strom (iCB ) die Speicherspannung (uC) des ersten Speichers integral einstellt - - Regeln des Gleichstroms (
iCB ), welcher vom ersten Speicher zum zweiten Speicher fließt, derart, dass die Speicherspannung (uC) des ersten Speichers einen Sollwert der Speicherspannung (uC, soll) annimmt - - Laden des zweiten Speichers mittels eines mit einem ersten Energiewandler erzeugten Gleichstroms (
iBF ) bei Unterschreiten eines ersten Speicherspannungswertes (ŭB) des zweiten Speichers, wobei ein Entladen eines dritten Speichers erfolgt, oder Entladen des zweiten Speichers mittels eines mit einem zweiten Energiewandler erzeugten Stromes (iEB ) bei Überschreiten eines zweiten Speicherspannungswertes (ûB) des zweiten Speichers, wobei ein Laden des dritten Speichers erfolgt.
- - Ermitteln eines Gleichstroms (
- - external control, which includes active power control and reactive power control on a DC / AC converter,
- - Measurement of a currently emitted active power (
p ) on the DC / AC converter - - Compare the active power (
p ) with a setpoint active power (po), having a primary control setpoint (p 0, prim ) - - Formation of a synthetic angular velocity (
Δω 2 ) according to
- - Formation of a primary control setpoint (p 0, prim ) from a predefined active power statics (
σ p ) and the synthetic network angular velocity (Δω 2 ) according to
- - Measurement of a currently emitted reactive power (
q 2 ) on the DC / AC converter - - Compare the reactive power currently output (
q 2 ) with a target reactive power (qo), whereby a difference is formed by means of which, together with a predefined reactive power statics (σ q ), a voltage at the storage power plant (u 2 ) is formed
- - Internal regulation: Provision of system services from storage facilities, which includes the following procedural steps:
- - determining a direct current (
i KC ), which flows from a first store to the DC / AC converter, from a measured store voltage (uc) of the first store and the active power (p ), where the direct current (i KC ) and a current flowing from a second memory to the first memory (i CB ) integrally sets the storage voltage (u C ) of the first storage device - - regulating direct current (
i CB ), which flows from the first memory to the second memory, in such a way that the memory voltage (u C ) of the first memory assumes a nominal value of the memory voltage (u C, soll) - - Charging the second storage unit by means of a direct current generated by a first energy converter (
i BF ) when the second storage unit falls below a first storage voltage value (ŭ B ), whereby a third storage unit is discharged, or the second storage unit is discharged by means of a current generated by a second energy converter (i EB ) when a second memory voltage value (û B ) of the second memory is exceeded, the third memory being charged.
- - determining a direct current (
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierzu zeigen
-
1 Blockschaltbild der vollständigen Wirkleistungsregelung des Speicherkraftwerkes -
2 Blockschaltbild zur Blindleistungsregelung -
3 Darstellung des Kurzzeitverhaltens bei einer erfindungsgemäßen Regelung -
4 Darstellung des Langzeitverhaltens bei einer erfindungsgemäßen Regelung -
5 Blockschaltbild der externen p-Regelung für Frequenz- und Winkelregelung des Speicherkraftwerks (a ) -
6 Anlagenschema des Speicherkraftwerks (b ) -
7 Interne Regelung eines ersten Speichers am Beispiel eines Superkondensators (c1 ) -
8 Interne Regelung eines zweiten Speichers am Beispiel einer Batterie (c2 ) -
9 Interne Regelung eines ersten und zweiten Energiewandlers an den Beispielen eines Elektrolyseurs und einer Brennstoffzelle (c3 )
-
1 Block diagram of the complete active power control of the storage power plant -
2 Block diagram for reactive power control -
3 Representation of the short-term behavior with a control according to the invention -
4th Representation of the long-term behavior with a control according to the invention -
5 Block diagram of the external p-control for frequency and angle control of the storage power plant (a ) -
6th System scheme of the storage power plant (b ) -
7th Internal control of a first storage tank using the example of a supercapacitor (c1 ) -
8th Internal control of a second storage tank using the example of a battery (c2 ) -
9 Internal control of a first and second energy converter using the examples of an electrolyzer and a fuel cell (c3 )
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines neuen Speicherkraftwerkes teilt sich in eine interne und eine externe Regelung eines Speicherkraftwerkes für die Bereitstellung von
Systemdienstleistungen auf.
Systemdienstleistungen sind
- - die Bereitstellung einer Momentanreserve, um plötzliche Laständerungen instant zu speisen,
- - die Bereitstellung einer Primärregelleistung, um einen Momentanreserve-Speicher im Sekundenbereich zu entlasten und wieder aufzufüllen,
- - die Bereitstellung einer Sekundärregelleistung, welche die Primärregelung nach einer bestimmten Zeit im Minutenbereich ablöst und um einen Primärregelungsspeicher wieder aufzufüllen
- - Bereitstellung von Fahrplanänderungen, welche alle Regler wieder auf „Null“ stellen
System services.
System services are
- - the provision of an instantaneous reserve to feed sudden load changes instantaneously,
- - the provision of a primary control power in order to relieve a momentary reserve memory in the range of seconds and to fill it up again,
- - The provision of a secondary control power, which replaces the primary control after a certain time in the range of minutes and to refill a primary control memory
- - Provision of schedule changes which reset all controllers to "zero"
Die externe Regelung wiederum ist unterteilt in eine Wirkleistungsregelung und eine Blindleistungsregelung.The external control, in turn, is divided into active power control and reactive power control.
In
Das Speicherkraftwerk, beispielsweise ein Kondensator, ist über einen DC/AC-Umrichter am Drehstromnetz angeschlossen und speist dabei Wirkleistung
Damit wird mit der Zeitkonstanten
Ferner speist die ermittelte synthetische Netzwinkelgeschwindigkeit ω2 auch die Primärregelung. Mit einer vorgegebenen Kraftwerksstatik (Wirkleistungsstatik) wird der Leistungsteil Primärregelleistung p0,prim gemäß
Der Spannungswinkel φU1 der Spannung
Zusammen mit φU1 und φU2 wird der Spannungswinkel φU gebildet, woraus mittels der Gleichung
Die Spannung
Eine momentan abgegeben Blindleistung
Mit der Spannung
Mit der Wirkleistung
Ferner wird der Gleichstrom
Das Laden und/oder Entladen der Batterie erfolgt mittels des geregelten Gleichstrom
Gemäß einer Ausführungsform fließt ein Kreisstrom
In
In
Ferner ist hier ersichtlich, wie nach ca. 100 Sekunden der Wasserstoffspeicher die gesamte Leistungserzeugung übernimmt und sowohl Kondensator als auch Batterie mit ihren Strömen wieder auf Null zurück gehen. Hierbei sind die Schaltzeitpunkte der Wirkleistung deutlich erkennbar.It can also be seen here how, after approx. 100 seconds, the hydrogen storage unit takes over the entire power generation and both the capacitor and the battery with their currents go back to zero. The switching times of the active power can be clearly seen here.
An den Potentialverläufen ist zu erkennen, dass der Kondensator mit seiner Leistungsaus- und -einspeisung nur immer sehr kurz wirkt. Dieses Verhalten entspricht de Momentanreserve. Die Kondensatorspannung uc nimmt auch immer wieder ihren Ausgangswert ein, wodurch ein ungestörter Betrieb des DC/AC-Konverters möglich ist. Die Batteriespannung
Der Wasserstoffspeicher wird immer dann aktiv, wenn die Batterie einen ihrer Grenzwerte erreicht. Zu Beginn der Zeitspanne speist der Speicher aus und liefert die benötigte Leistung, weshalb sein Wasserstoff-Massewert
Eine externe Regelung, welche eine Wirkleistungsregelung an einem DC/AC-Umrichter umfasst, weist gemäß einer Ausführungsform auch eine Blindleistungsregelung auf, welche hier nicht näher erläutert wird, weiter oben jedoch erläutert ist. Die Wirkleistungsregelung kann zum einen winkelbasiert (φReg) oder frequenzbasiert (
Die frequenzbasierte Regelung regelt die Netzfrequenz im Netz mittels einer Erhöhung einer einzuspeisenden Leistung bei einer niedrigen Netzfrequenz oder mittels einer Reduzierung der einspeisenden Leistung bei einer erhöhten Netzfrequenz. Die frequenzbasierte Netzregelung weist folgende Verfahrensschritte auf:
- - Messen einer momentan abgegeben Wirkleistung
p am DC/AC-Umrichter und Vorgabe einer Änderung einer KraftwerkssollleistungΔpH2 anhand eines Inhaltes eines Wasserstoffspeichers, - - Bilden einer Regelabweichung
Δp aus der gemessenen momentan abgegeben Wirkleistungp mit einer Sollwirkleistung, wobei die Sollwirkleistung eine vorgegebene Sekundärleistungsänderung Δpsec, eine vorgegebene Fahrplanleistung pFP und die Vorgabe der Änderung der KraftwerkssollleistungΔpH2 aufweist und - - Errechnen einer synthetischen Netzwinkelgeschwindigkeit
Δω2 aus der RegelabweichungΔp , wobei die synthetische Winkelgeschwindigkeit ω2 zu einer integralen Verstellung des Spannungswinkels φU2 am DC/AC-Umrichter führt.
- - Measurement of a currently emitted active power
p on the DC / AC converter and specification of a change in a power plant target outputΔp H2 based on the content of a hydrogen storage tank, - - Formation of a control deviation
Δp from the measured active power currently emittedp with a target active power, the target active power being a predetermined secondary power change Δp sec , a predetermined schedule power p FP and the specification of the change in the power plant target powerΔp H2 has and - - Calculation of a synthetic network angular velocity
Δω 2 from the control deviationΔp , where the synthetic angular velocity ω 2 leads to an integral adjustment of the voltage angle φ U2 at the DC / AC converter.
Um ein Schwingen des einzustellenden Spannungswinkels φU2 zu verhindern, wird zumindest eine Dämpfung angewendet.In order to prevent the voltage angle φ U2 to be set from oscillating, at least damping is used.
Die winkelbasierte Regelung arbeitet normalerweise im Slack-Modus und weist hierbei folgende Verfahrensschritte auf:
- Festsetzen einer Regelabweichung
Δp =0, wobei der Spannungswinkel φU2 am DC/AC-Umrichter konstant bleibt und das Speicherkraftwerk als Spannungsquelle mit konstanter Spannungu2 und konstanter Frequenz von 50 Hz arbeitet. Das bedeutet für netzbildende Umrichter der Slack-Speicherkraftwerke, dass sie ihre Spannungen nach Betrag und Winkel konstant halten können, was einem Slack-Knoten (eingeprägte Spannung) entspricht.
- Establishing a control deviation
Δp = 0, whereby the voltage angle φ U2 at the DC / AC converter remains constant and the storage power plant as a voltage source with constant voltageu 2 and constant frequency of 50 Hz works. For grid-forming converters of the Slack storage power plants, this means that they can keep their voltages constant in terms of magnitude and angle, which corresponds to a Slack node (impressed voltage).
Um ein Schwingen des Spannungswinkels φU2 am DC/AC-Umrichter zu verhindern weist die Wirkleistungsregelstrecke, welche nur für die Frequenzregelung und die Winkelregelung im Fehlerfall relevant ist, zumindest eine Dämpfung auf. Dies kann beispielsweise, wie in
Eine winkelbasierte Regelung muss überwacht werden, da sonst im Slack-Modus die abgegebene oder aufgenommene Leistung zu groß werden kann. Für diese Fälle weist die winkelbasierte Regelung Sicherungsmechanismen auf, welche anhand der gemessenen momentan abgegebenen Leistung
- a. Manuelle Einstellung einer Leistung,
- b. Leistungseinstellung anhand eines vordefinierten Leistungsmaximalwertes (pMax) und/oder eines vordefinierten Leistungsminimalwertes (pMin) und/oder
- c. Leistungseinstellung anhand einer Vorgabe einer Änderung einer Kraftwerkssollleistung anhand eines Inhaltes eines Wasserstoffspeichers.
- a. Manual setting of a power,
- b. Power setting based on a predefined maximum power value (p Max ) and / or a predefined minimum power value (p Min ) and / or
- c. Power setting based on a specification of a change in a power plant target power based on the content of a hydrogen storage tank.
Dabei verhält sich die Wirkungsweise des dargestellten Anlagenschema wie die in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- aa
- externe p-Regelung für Frequenz- und Winkelregelungexternal p-control for frequency and angle control
- bb
- Anlagenschema SpeicherkraftwerkSystem diagram of the storage power plant
- cc
- Regelung einzelner Komponenten des SpeicherkraftwerksRegulation of individual components of the storage power plant
- c1c1
- Regelung Superkondensator (Supercapacitor)Supercapacitor control
- c2c2
- Regelung BatterieRegulation battery
- c3c3
- Regelung Brennstoffzelle/ElektrolyseurControl of fuel cell / electrolyser
- fRegfReg
- Regelmodus FrequenzregelungFrequency control mode
- ϕUϕU
- SpannungswinkelTension angle
- ϕU1ϕU1
-
Spannungswinkel der Spannung
u1 am NetzzentrumTension angle of tensionu 1 at the network center - ϕU2ϕU2
-
Spannungswinkel der Spannung
u2 am SpeicherkraftwerkTension angle of tensionu 2 at the storage power plant - ϕRegϕReg
- Regelmodus WinkelregelungAngle control mode
- u1u1
- Spannung des NetzzentrumsNetwork center voltage
- u2u2
- Spannung am SpeicherkraftwerkVoltage at the storage power plant
- uBuB
- BatteriespannungBattery voltage
- ûBûB
- Batteriespannung MaximalwertBattery voltage maximum value
- ǔBǔB
- Batteriespannung MinimalwertBattery voltage minimum value
- ucuc
- KondensatorspannungCapacitor voltage
- uc,0uc, 0
- Sollwert KondensatorspannungSetpoint capacitor voltage
- iKCiKC
- Gleichstrom vom Kondensator zum DC/AC-KonverterDirect current from the capacitor to the DC / AC converter
- iCBiCB
- Gleichstrom von der Batterie zum KondensatorDirect current from the battery to the capacitor
- iBFiBF
- Gleichstrom von der Brennstoffzelle zur BatterieDirect current from the fuel cell to the battery
- iEBiEB
- Gleichstrom von der Batterie zum ElektrolyseurDirect current from the battery to the electrolyzer
- i0i0
- KreisstromCirculating current
- iCiC
- KondensatorstromCapacitor current
- iBiB
- BatteriestromBattery power
- iHiH
- Strom der Brennstoffzelle oder des WasserstoffspeichersElectricity from the fuel cell or the hydrogen storage system
- pp
- WirkleistungReal power
- p0p0
- SollwirkleistungTarget active power
- pprimpprim
- PrimärregelsollwertPrimary control setpoint
- psecpsec
- Sekundärregelsollwert Secondary control setpoint
- pFppFp
- oderor
- p0, FPp0, FP
- FahrplanTimetable
- ptransptrans
- transiente Leistungtransient power
- pmanpman
- Manuelle Einstellung einer LeistungManual setting of a service
- p̌̌Manp̌̌Man
- = pMin, Minimal erlaubte Leistung des Speicherkraftwerks= p Min , minimum permitted capacity of the storage power plant
- p̂Manp̂Man
- = pMax, Maximal erlaubte Leistung des Speicherkraftwerks= p Max , maximum permitted output of the storage power plant
- ΔpΔp
- RegelabweichungControl deviation
- ΔpH2ΔpH2
- Vorgabe einer Änderung einer KraftwerkssollleistungSpecification of a change in a power plant target output
- ΔωeΔωe
- Winkelgeschwindigkeit der NetzfrequenzAngular velocity of the network frequency
- Δω1Δω1
- Winkelgeschwindigkeit der PLL-RegelungAngular speed of the PLL control
- Δω2Δω2
- synthetische Netzwinkelgeschwindigkeitsynthetic network angular velocity
- TMTM
- Zeitkonstante MomentanreserveTime constant instantaneous reserve
- TBTB
- Zeitkonstante BatterieTime constant battery
- TCTC
- Zeitkonstante KondensatorTime constant capacitor
- THTH
- Zeitkonstante WasserstoffspeicherTime constant hydrogen storage
- TBFTBF
- Zeitkonstante Regelung Brennstoffzelle-BatterieTime constant control fuel cell battery
- TEBTEB
- Zeitkonstante Regelung Batterie-ElektrolyseurTime constant regulation of battery electrolyser
- KBFKBF
- Verstärkung Regelung Brennstoffzelle-BatterieReinforcement scheme fuel cell battery
- KEBKEB
- Verstärkung Regelung Batterie-ElektrolyseurReinforcement scheme battery electrolyser
- σqσq
- BlindleistungsstatikReactive power statics
- σpσp
- WirkleistungsstatikActive power statics
- SS.
- Laplace-OperatorLaplace operator
- XX
- NetzreaktanzNetwork reactance
- Ω0Ω0
- Nennwinkelgeschwindigkeit für 50 HertzNominal angular velocity for 50 Hertz
- q2q2
- Blindleistung am DC/AC-WandlerReactive power at the DC / AC converter
- q2, 0q2, 0
- Sollblindleistung am DC/AC-WandlerTarget reactive power at the DC / AC converter
- mHmH
- Wasserstoffmasse mit Grenzwerten mHmax (=m̂H) und mHmin Hydrogen mass with limit values m Hmax (= m̂ H ) and m Hmin
- ṁHṁH
- WasserstoffmassenstromHydrogen mass flow
- 1, 2, 3, 4, 51, 2, 3, 4, 5
- ÜbergabepunkteTransfer points
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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Publications (2)
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DE102019124268B4 true DE102019124268B4 (en) | 2021-09-23 |
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Family Applications (1)
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DE102019124268.1A Active DE102019124268B4 (en) | 2018-09-11 | 2019-09-10 | Process for the external and internal control of a centrifugal massless storage power plant |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102019124268B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115642625B (en) * | 2021-07-19 | 2023-12-05 | 中国航天科工飞航技术研究院(中国航天海鹰机电技术研究院) | Flywheel energy storage system, control method, control device and readable storage medium |
-
2019
- 2019-09-10 DE DE102019124268.1A patent/DE102019124268B4/en active Active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Weber, H. [et al.]: „Power System Control with renewable sources, storages and power electronic converters." (In: 2018, IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), S. 1272-1278, Februar 2018, In: IEEE Xplore [online]. DOI: 10.1109/ICIT.2018.8352361, In: IEEE) |
WEBER, H. [et. al.]: Power system control with renewable sources, storages and power electronic converters. In: 2018 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), S. 1272 – 1278, Februar 2018.In: IEEE Xplore [online]. DOI: 10.1109/ICIT.2018.8352361, In: IEEE |
Weber, H.: „Von der Frequenzregelung mit Schwungmassen (netzstützende Maßnahmen) zur Winkelregelung mit Umrichtern (netzbildende Maßnahmen)." (VDI Mecklenburg-Vorpommern i, Dialog mit Politik, Energiewirtschaft und Wissenschaft, Rostock, 12.10.2017) |
WEBER, H.: Von der Frequenzregelung mit Schwungmassen (netzstützende Maßnahmen) zur Winkelregelung mit Umrichtern (netzbildende Maßnahmen), In: VDI Mecklenburg-Vorpommern im Dialog mit Politik, Energiewirtschaft und Wissenschaft, Rostock, 12.10.2017URL: https://www.vdi mv.de/Aktuelles?file=files/Theme/Ressourcen%20Aktuelles/2017_Energietagung/Vortraege/7_Weber_Stromproduktionswende.pdf [abgerufen am 29.04.2019] |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019124268A1 (en) | 2020-03-12 |
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed | ||
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R020 | Patent grant now final |