EP2865065A2 - Power management in an energy distribution system - Google Patents

Power management in an energy distribution system

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EP2865065A2
EP2865065A2 EP13706198.2A EP13706198A EP2865065A2 EP 2865065 A2 EP2865065 A2 EP 2865065A2 EP 13706198 A EP13706198 A EP 13706198A EP 2865065 A2 EP2865065 A2 EP 2865065A2
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EP
European Patent Office
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energy
distribution network
feed
power
network
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13706198.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Günter HEID
Peter Michael HOLZAPFEL
Thomas PFLUGFELDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2865065A2 publication Critical patent/EP2865065A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/042—Rotating electric generators
    • H—ELECTRICITY
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    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J11/00—Circuit arrangements for providing service supply to auxiliaries of stations in which electric power is generated, distributed or converted
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/08—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems requiring starting of a prime-mover

Definitions

  • Power management in a power distribution network The invention relates to an arrangement for a nursemana ⁇ ABERGEMENT at an energy distribution system, a method for power management in a power distribution network as well as an arrangement for carrying out the method for power management in a power distribution network.
  • Engine-generator units combine internal combustion engines (including combustion engine unit) which chemi ⁇ specific energy of a fuel, such as a flüssi ⁇ gene or gaseous fuel, converted by combustion into mechanical energy, with generators (also generating unit) that this mechanical energy further into elekt ⁇ transform energy.
  • a fuel such as a flüssi ⁇ gene or gaseous fuel
  • a gas-powered internal combustion engine is a subset of internal combustion engines used as fuel - instead of liquid fuels such as gasoline, diesel, heavy oils, etc., such as internal combustion engines fueled by liquid fuels - natural, liquid, wood, bio, landfill , Mine gas, blast furnace gas or hydrogen.
  • an internal combustion engine-generator unit or an in an internal-combustion engine generator unit for feeding (electrical) energy in a power distribution network fueled internal combustion engine and / or generator such as a bathträg ⁇ integral of the fuel of the internal combustion engine and / or masses ⁇ inertia rotating Components of internal combustion engine / Generator unit (dynamic effects), it may happen that the internal combustion engine generator unit generates energy peaks at deviations of nominal rotational speeds (actual) of the internal combustion engine, which have a disruptive effect on the energy distribution network.
  • a compensation of phase and frequency to Kompensa ⁇ tion of power fluctuations / -Changes is development network in Energyvertei- usually control technology by a
  • this is associated with increased material and / or cost. Also component volumes can increase.
  • the engine-caused Genera ⁇ gate unit to avoid network faults are there ⁇ establish appropriate measures, in particular in the form of a continu- ierlichen correction and dynamic support of the power distribution network against these - and / or other - network interference, desired or required.
  • static input / feedback units ie electrical circuits for power extraction as well as for power return ⁇ tion in an energy distribution network or three-phase network, known.
  • AI is such a static input / regenerative unit with a DC intermediate circuit, which is connected via an indirect converter to a power distribution network described.
  • a converter also as AC inverter or as
  • AC / AC converter is a current transformer, ie, a static or "plant” for converting one type of electrical current into another by means of electronic components such as transistors, in particular IGBT, MOSFET, diodes or thyristors, which consists of an AC voltage a different frequency and amplitude AC voltage generated ⁇ riert.
  • various topologies of converters are known, such as direct or indirect drive.
  • Indirect converters operate with a DC or DC-operated intermediate circuit and provide a combination of a rectifier (conversion of
  • AC voltage in DC voltage AC voltage in DC voltage
  • inverter conversion DC voltage to AC voltage or DC to AC
  • inverter conversion DC voltage to AC voltage or DC to AC
  • inverter or the DC or inverter in a position to transmit energy in both directions, ie in the DC link and from the DC link , one speaks of ei ⁇ nem two- or four-quadrant capable converter or an inverter operated / operating in two- or four-quadrant operation.
  • VSI English Voltage Source Inverter
  • narrow ⁇ Current-source inverter consist of a three-phase rectifier with phase control, an intermediate circuit with a storage inductor L as energy storage, flows through the constant constant load DC current, and an output side inverter.
  • thermal energy storage heat storage, district heating storage, thermochemical micheriespei- tend, latent heat storage
  • chemical energy storage inorganic: galvanic cell (accumulator, battery), redox flow cell, hydrogen, battery storage power plant; orga ⁇ nisch: ADP , ATP, AMP, glycogen, carbohydrates, fats, chemical hydrogen storage
  • mechanical energy stores kinetic energy (kinetic energy): flywheel or
  • Flywheel potential energy: spring, pumped storage power plant, compressed air storage power plant, accumulator power plant) and into electrical energy storage (capacitor, superconducting magnetic energy storage) are divided.
  • the invention has the object of providing a kontinuierli ⁇ che correction and dynamic support of a Energyvertei- network or in an energy distribution network.
  • the object is achieved by an arrangement for power management in a power distribution network, a method for power management in a power distribution network and an arrangement for carrying out the method for power management in an energy distribution network having the features according to the respective independent claim.
  • the invention and the developments described can be realized - also in parts - both in software and in hardware, for example using a special electrical circuit.
  • the arrangement according to the invention to a power management in a power distribution network provides a static input / feedback unit (hereinafter referred to as Ein Wegspeiseiki ⁇ be characterized) and a control unit before.
  • such an injection feed unit is to be understood as an electrical unit or arrangement / circuit which is capable of drawing (electric) energy from an (electrical) energy distribution network, for example a local low-voltage network, as well as (electrical) energy into the energy distribution network to produce dine (back) (active energy) and / or reactive power (to a sustainer sustaining ⁇ processing of a line current) in the power distribution network, ie a network-side displacement of electrical variables, in particular of current and voltage, to effect each other, (power / energy management, feed-in).
  • the Einschspeisetechnik can to a Energyver ⁇ distribution network, for example to a local low-voltage network ⁇ be coupled.
  • Other units such as in particular energy generator units (in short, only energy producers), may also be coupled to the power distribution network.
  • Reactive power in the power distribution network can be referred to below as the energy transfer point / entry point.
  • the feed-in feed unit may be one in one
  • Two- or four-quantum operation operable inverter (hereinafter - in a special embodiment - also referred to as a so-called local grid inverter (LGI)), in particular a network-driven AC or rectifier in two-quantum operation, and one with the AC or rectifier interconnected DC intermediate circuit (hereinafter also referred to only as a DC circuit), which change ⁇ or rectifier then feeds the DC intermediate circuit or pulls energy from the DC intermediate circuit.
  • LGI local grid inverter
  • One or more DC-AC and / or DC-DC converters may be connected to the DC intermediate circuit for the purpose of energy conversion into a thermal or chemical or mechanical energy form.
  • the converter can then one of the (thermal or chemical or mechanical) energy form corresponding (thermal or chemical or mechanical) energy storage or can then each, the (thermal or chemical or mechanical) energy form corresponding energy storage (energy module), such as a flywheel storage (mechanical-rotary) or a battery or fuel cell (inorganic chemical) to be connected or become.
  • energy module such as a flywheel storage (mechanical-rotary) or a battery or fuel cell (inorganic chemical) to be connected or become.
  • Such thermal, chemical and mechanical Energypei ⁇ cher are characterized by aging effects as well as de ⁇ ren charge and discharge time in the range of - greater - ren several milliseconds occurs.
  • the DC link can continue with one or meh ⁇ reren electrical (also referred to herein as physical) energy storage such as a capacitor and / or a
  • the devices connected to the DC circuit power storage possess the physical property of a network-side postponement of electrical quantities to produce, in particular, of current and voltage, to one another, whereby reactive power can be generated to maintain a line current in the Energyvertei ⁇ lung network.
  • the energy storage devices connected to the DC circuit have the physical property of removing the energy from an energy distribution network or introducing the energy there. As a result, active energy can be introduced into or removed from the energy distribution network
  • the energy transport is subject to reaction times.
  • the energy storage can therefore be selected according to the required reaction time or the Energyspei ⁇ cher can be arranged rich in combination to cover Christszeitbe- and coordinated.
  • the energy storage can be dimensio ⁇ ned / combined / co-ordinated in particular to be very dynamic correction amounts from the physical memory, dynamic less from the thermal and / or chemical and / or mechanical storage be removed.
  • the limit of removal from the physical or thermal / chemical / mechanical energy storage can be defined according to economic constraints.
  • the sizing / combination / coor ⁇ tion of the energy storage may be provided such that technically feasible ⁇ . Discharge operations are avoided in a chemi ⁇ cal memory.
  • the energy stores connected to the DC circuit are also dimensioned so that (through their energy storage / -abgabe / -aufnähme) specified symmetric, cyclical energy fluctuations in an energy distribution network and / or that an acyclic energy surplus or lack of energy in the energy distribution network (by their unloading or their loading) can or can be compensated (network failure).
  • the energy content of the memory may be dimensioned so that the through one (or more) Energyer ⁇ tools purity (-ies) as an engine-generator unit, specified (desired) power over the period of a specified minority or surplus power of the generator - Unit (-en) (by discharging or charging the energy storage) supplied to the power distribution network or can be dissipated.
  • the energy charge of the physical energy store in the DC circuit can be forced by the setpoint specification / intermediate circuit voltage.
  • the energy charge of the / of the thermal and / or chemical and / or mechanical energy storage can by a, in particular preceding trouble-free, operation of a power generator unit, such as a gas-powered Verbrennungsmo ⁇ gate generator unit or operated from a waste heat converter unit (exhaust microturbine), take place.
  • Any other producer sources such as those based on renewable energies (for example wind, water, light (photovoltaics), etc.) are possible for charging the thermal and / or chemical and / or mechanical energy store.
  • renewable energies for example wind, water, light (photovoltaics), etc.
  • the charge state of the thermal and / or chemical and / or mechanical energy store can be kept at 80% - 90%.
  • the energy provided by such a generator source can be supplied via the feed-in supply unit or via the grid-controlled converter and the energy transfer point or the feed point to the energy distribution network or also directly to the energy distribution network in order to increase the overall system efficiency.
  • the control unit according to the invention in particular a (radio ⁇ tional) measuring, regulating and / or control unit (hereinafter - in a special embodiment - also as so-called Local- Grid controller (LGC) is designed or adapted to a current NetzistGra a Ener ⁇ gieferillersnetzes, in particular local electrical sizes ⁇ Shen, such as voltage, current, phase and / or frequency, in particular timely, to capture and in Depending on the detected NetzistSullivans an energy delivery or energy intake (energy delivery / -aufnähme, Energyein ⁇ fed back) the Einschspeisetechnik, in particular in / from the power distribution network to cause.
  • a (radio ⁇ tional) measuring, regulating and / or control unit hereinafter - in a special embodiment - also as so-called Local- Grid controller (LGC) is designed or adapted to a current NetzistGrama Ener ⁇ gieferillersnetzes, in particular local electrical sizes ⁇ Shen
  • the detected NetzistG with a predetermined (Netzsoll-) state for example in the form of a nominal or safety limit is compared - and depending on the comparison, the energy or energy intake (energy delivery / -aufnähme, Energyein Wegspeisung ), in particular into / from an energy distribution network, the feed-in feed unit is caused.
  • coordination / management can also be the engaging ⁇ feeding unit or its components, such as de ⁇ ren memory and / or circuit / Studentstragerbaumaschine,
  • control unit it is expedient for the control unit to have a model of the participating generator-transmitter storage units, based on which model corresponding reactions of the participating generator-transmitter storage units are coordinated (as part of the "coordination / management"), thus the overall system with all participants bumpless and dynamically in a suitable manner (pre-) control.
  • control units of the participating producers transformer storage units such as control units of power generation units (voltage motor management as incineration or generator control in an internal combustion engine-generator unit) and the control unit - dernissen depending on Erfor ⁇ - to ⁇ special from a central location of the power distribution network are mutually ⁇ tuned control technically.
  • the coordinated "coordination / management" is especially in the case of internal combustion engine generator units in the overall system because of the special properties of an internal combustion engine, in particular a gas combustion engine, (power ⁇ inertia) to provide such an internal combustion engine-generator unit, since this by influencing an ignition or an ignition point or of mixture preparations (engine management) must be dynamically controlled in a special form to a deviation from the current operating point or a Energy peak in the form of overspeed dynamically intercept.
  • a charge of the energy storage device over a specified voltage / state of charge / limit value can be converted into thermal energy by the use of a highly dynamic chopper connected to the DC intermediate circuit with the aid of an ohmic resistor (overcharge protection).
  • a current network state of an energy distribution network in particular local electrical variables, such as voltage,
  • the detected network state is compared with a predefinable (network set) state, for example in the form of a setpoint or safety-related limit value, and depending on the comparison, the energy output / absorption (energy injection), in particular an energy distribution network), which causes the feed-in feed unit.
  • a predefinable (network set) state for example in the form of a setpoint or safety-related limit value, and depending on the comparison, the energy output / absorption (energy injection), in particular an energy distribution network), which causes the feed-in feed unit.
  • the inventive arrangement for carrying out the procedure for a power management in a network Energyvertei ⁇ lung provides for the control unit.
  • the invention thus makes it possible to regulate the electrical quantities in the form of voltage, current, frequency and phase position of an energy distribution network and maintain them for a period of time.
  • the Einschspeiseiki comprises a line-commutated AC ⁇ judge based fast switching power semiconductor for power control of the DC circuit.
  • a physical energy store for example a capacitor, directly or indirectly connected to the DC circuit, or to recycle the energy from the storage medium either directly or via the grid-controlled inverter to the power distribution network.
  • a regulation ⁇ technical deficiency ( "power inertia") of generating source (- n) , for example, the gas fueled internal combustion engine genes ⁇ rato purity is compensated (dynamic effects) and / or the control-technical (-n) transmission path (-n) is / are compensated by the generator source (s) to the transfer point (static effects) and / or the generator source (- n) is relieved of non-active power contributions - and thus must not be over-dimensioned electrically and mechanically.
  • power inertia ⁇ technical deficiency
  • the "coordination / management" takes place in such a way or that the control unit is set up so that the static feed-in unit is controlled such that no influence is exerted in a statically steady feed state of the generator source (-n) That is, if the voltage, current, phase position and the frequency in the power distribution network statically meet the target specification, the feed-in power unit can be deactivated or switched to a stand-by mode.
  • the "Coordination / Management" may be such that by means of Ein Wegspeiseiki on energy - is such effort exerted influence transfer point / feed-in point (reactive power, active power), that a control unit of the generator of the internal combustion engine genes ⁇ rato purity no deviation from the knows operating conditions ER and the control unit causes no rule activities or no error detection and reduction in case of the internal combustion engine-generator unit. stresses on the internal-combustion engine generator unit can be reduced.
  • the "correction / compensation energy" from the Ein Wegspeise ⁇ unit can be supplied directly to the feeding point , Alternatively, a feed into a potential-free auxiliary ⁇ winding with higher voltage can be realized. This winding must be designed according to a required continuous reactive power. Here can then be utilized for the supply of the backup power for a short period of time, for example, for a few 100ms, an overload capacity of this winding, of lines and the feed units.
  • Power distribution network such as a local low-voltage network
  • another power distribution network such as a medium-voltage network
  • a medium voltage switch can be provided, which is also controlled by the control unit. This makes it possible - depending on the network status and the feed conditions - to delay an undervoltage release as required.
  • the Fig. Shows a network compensation arrangement 1 for a local, by different energy producers 5, 6, 7 with electrical energy (active / support power 34) powered low-voltage network 2 for the continuous correction of network disturbances and dynamic support of the low-voltage network.
  • FIG. 1 shows one of these power generators, a gas-fired internal combustion engine generator unit 5, closer; two white ⁇ tere power generators 6, 7 are schematically illustrated - and other types of internal combustion engine-generator units, such as diesel-powered internal combustion engine-generator units, or other types of energy sources may be.
  • the gas-fueled internal combustion engine-generator unit 5 combinatorial ⁇ defined a gas fueled internal combustion engine 17 to a generator 18. Both the gas-powered internal combustion engine 17 and the generator 18 by means of a respective control unit, here a / a motor control / management 19 and
  • Each energy generator 5, 6, 7 is, as the FIG. Shows, connected to the low-voltage network 2 by means of a controllable switch 8.
  • an internal combustion engine generator unit such as a power inertia of the fuel of the internal combustion engine and / or inertia ro ⁇ animal components of the internal combustion engine generator unit (dynamic effects)
  • the internal combustion engine generator unit deviates from target speeds (Ist produces acute) rotational speeds of the engine power, which interferes with the Energyvertei ⁇ lung network, here the low voltage grid 2, affect -.
  • network disturbances occur, which in turn causes a load or discharge of the internal combustion engine generator unit.
  • network faults network and / or energy producers
  • the low-voltage network 2 can be dynamically supported.
  • the power compensation arrangement 1 comprises, as shown by the Fig., A static input / feedback unit (hereinafter referred to as A ⁇ feedback unit) 3 and a measuring, regulating and control unit, a so-called "Local Grid Controller” (LGC), 4 to .
  • the Einschspeisetechnik 3 and the LGC 4 are such MITEI ⁇ Nander coupled to the Einschreibspeisetechnik 3 - in the context of an intelligent power / energy management (for the Low voltage network 2) - can be controlled by the LGC 4.
  • the LGC 4 is, as the figure also shows, connected via a connection line 21 to the low-voltage network 2, whereby the LGC 4 - by means of or equipped with a corresponding measuring electronics 22 - the current Netzistzu- state of the low-voltage network 2,
  • the electrical quantities ⁇ voltage U, current I and frequency F, detected are, as the figure also shows, connected via a connection line 21 to the low-voltage network 2, whereby the LGC 4 - by means of or equipped with a corresponding measuring electronics 22 - the current Netzistzu- state of the low-voltage network 2,
  • the electrical quantities ⁇ voltage U, current I and frequency F detected.
  • the LGC 4 is able to detect any kind of network failure in the low voltage network 2.
  • the LGC 4 is further arranged so as in depen ⁇ dependence of the detected NetzistGras - ment the Ein Wegspeisetechnik 3 and the power / energy management, described in more detail below, controls - or of the actual target comparison - and an optionally detected network fault ,
  • the LGC 4 "coordinates" / manages - as a central control unit - the overall system explained here with all its units (generator-transmitter storage units), in particular the feed-in power unit 3 and its energy / power management, depending on the state of the low-voltage network 2, to compensate for local faults dynamically, quickly and / or shock-free as also to protect the components of the overall system or of the generator-transformer-SpeI ⁇ cherajien from damage due to a limit violation.
  • the feed-in supply unit 3 is, as the figure shows, coupled by means of a controllable switch 8 - at the energy transfer point / feed 9 to the low-voltage network 2.
  • the Einschspeisetechnik 3 has, as shown in FIG clarified., An operable in two quantum operating line-commutated inverter 10 based fast switching ho Halblei ⁇ ter, a so-called "Local Grid inverter” (LGI), as well as an interconnected with the LGI 10 DC link 11 (in Hereinafter also referred to only as DC circuit) on.
  • LGI Local Grid inverter
  • LGI 10 is intended to be able to dine equal ⁇ current intermediate circuit 11 with energy as well as to draw energy from the DC link. 11 Likewise, the LGI 10 is intended to be able - on the feeder ⁇ point 9 - to draw power from the low-voltage network 2, such as feeding and energy in the low-voltage network 2 (back) (active energy, backup power 34) and reactive power 33 (to maintain of the line current) in the low-voltage network ⁇ 2, ie, a network-side shift of electrical quantities, in particular of current and voltage to cause to one another.
  • the low-voltage network 2 such as feeding and energy in the low-voltage network 2 (back) (active energy, backup power 34) and reactive power 33 (to maintain of the line current) in the low-voltage network ⁇ 2, ie, a network-side shift of electrical quantities, in particular of current and voltage to cause to one another.
  • energy storage modules 14, 15, in this case a Li battery 14, are provided for the purpose of energy conversion into a chemical or mechanical energy form and corresponding storage of this energy via DC-DC converters 12, 13 and a flywheel storage 15, connected to the DC intermediate circuit 11.
  • Such thermal, chemical and mechanical Energypei ⁇ cher such as the illustrated Li-battery 14 and the flywheel ⁇ rad Grande 15, are characterized by aging effects as well as their charge and discharge in the time range of - greater - several milliseconds done.
  • the DC intermediate circuit 11 is connected to an electrical (here also as a physical) termed energy storage 16, here a capacitor, connected.
  • Such electrical or physical energy storage such as the capacitor 16, allow - in contrast / difference to the thermal, chemical and mechanical energy storage - highly dynamic, short-term, i. in the range of one or more milliseconds, and resistant to aging a charge and discharge.
  • the energy transport is subject to reaction times.
  • the selected energy storage device 14, 15 are therefore selected according to the required reaction time, arranged - and ent ⁇ talking by the intelligent power management coordinates (by the LGC) to cover in combination the required reaction time range for the network disturbances.
  • the energy charge of the physical energy storage 16 in the DC intermediate circuit 11 is forced by the setpoint input ⁇ / DC link voltage.
  • the charge state of the chemical and mechanical energy ⁇ memory 14, 15 is monitored by the LGC 4 accordingly and controlled so that the state of charge is maintained at about 80% - 90%.
  • the energy charging of the chemical and mechanical energy storage means 14, 15 may - controllable by the LGC 4 - by - a preceding interference-free operation - the gas fueled internal combustion engine-generator unit 5 - (not shown) or a ande ⁇ ren energy source such as operated from a waste heat converter unit ( Exhaust microturbine) or those based on renewable energies, or even over the
  • Low-voltage network 2 (and LGI 10) itself (on the preferred ⁇ 80% - 90% charge state) take place.
  • a charge of the energy accumulator 16 over a specified voltage limit, is connected by an insert of a sharkdyna ⁇ mix at the DC intermediate circuit 11
  • the LGC 4 For controlling and controlling the participating generator-transformer storage units in the context of power / energy management, the LGC 4, as the figure illustrates, with a model 23 of the generator-transformer storage units, as well as with a process image archive 24th containing operating cases of the involved generator-transmitter storage units.
  • reactions of the participating generator-transmitter storage units are determined and coordinated, so that the entire system with all participants bumplessly and dynamically in an appropriate manner
  • the gas-fueled internal combustion engine-generator unit 5 is relieved by this control of the LGC within the power / energy management of not contributing to the effective power flows.
  • the control units 19, 20 from the gas-powered internal combustion engine 17 and the generator 18 depending on requirements of the low-voltage network 2 coordinated control technology, so (for example) deviations of the gas-powered engine 17 from the current operating point or energy ⁇ peaks in Form of overspeeds in the gas-powered internal combustion engine 17 by appropriately influencing the ignition, ignition timing and fuel mixture preparation (engine management) intercept dynamically.
  • the LGC 4 also controls the feed-in feed unit 3 in such a way that in a statically steady feed state of the gas-operated internal combustion engine generator unit 5, no influence is exerted on the shape of the electrical variables.
  • the feed-in supply unit 3 can be deactivated or switched to stand-by mode maral ⁇ tet.
  • the LGC 4 controls the reactive power (discharge / intake) 33 or the active / backup power (discharge / intake) 34 of the feed-in feeding unit 3 at the feed point 9 such that the control unit 20 of the generator 18 detects no deviation from the operating conditions and the control units 19, 20 cause no control activities or no fault detection and deactivation in the gas-powered internal combustion engine generator unit 5.
  • the local low-voltage network 2 is further coupled via a connection / line 29 to a medium-voltage network 27.
  • a medium voltage switch 28 is arranged, which is also controlled by the LGC 4.
  • FIG. An alternative solution Energyeinspei ⁇ 30 of Einschspeisetechnik third
  • the feed-in supply device 3 feeds, as the FIG. Illustrates, a potential-free auxiliary winding (reactive power winding) of a transformer 32 having a higher voltage.
  • This winding is designed according to a required duration Blindleis ⁇ tion.
  • the overload capacity of this winding, of lines and the feed-in power unit 3 is exploited.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

The invention relates to an arrangement for power management in an energy distribution system, a method for power management in an energy distribution system and an arrangement for carrying out the method for power management in an energy distribution system. In order to allow continuous correction and dynamic support of an energy distribution system (2) or in an energy distribution system (2), the invention provides a feed/return unit (3) and also a control unit (4). The control unit (4) is designed to sense a present actual system state and to take the sensed actual system state as a basis for prompting energy output or energy intake (energy out/intake, energy feed/return) by the feed/return unit (3).

Description

Beschreibung description
Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz Die Erfindung betrifft eine Anordnung zu einem Leistungsmana¬ gement bei einem Energieverteilungsnetz, ein Verfahren für ein Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens für ein Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz. Power management in a power distribution network The invention relates to an arrangement for a Leistungsmana ¬ ABERGEMENT at an energy distribution system, a method for power management in a power distribution network as well as an arrangement for carrying out the method for power management in a power distribution network.
Verbrennungsmotor-Generatoreinheiten kombinieren Verbrennungsmotoren (auch Verbrennungsmotoreinheit) , welche chemi¬ sche Energie eines Kraftstoffs, beispielsweise eines flüssi¬ gen oder gasförmigen Kraftstoffs, durch Verbrennung in mecha- nische Energie umwandeln, mit Generatoren (auch Generatoreneinheit) , welche diese mechanische Energie weiter in elekt¬ rische Energie wandeln. Engine-generator units combine internal combustion engines (including combustion engine unit) which chemi ¬ specific energy of a fuel, such as a flüssi ¬ gene or gaseous fuel, converted by combustion into mechanical energy, with generators (also generating unit) that this mechanical energy further into elekt ¬ transform energy.
Solche kombinierte Einheiten aus Verbrennungsmotoren und Ge- neratoren erzeugen so elektrische Energie (im Folgenden auch nur als Erzeugerquelle bezeichnet) , um diese in ein (elektri¬ sches) Energieverteilungsnetz einzuspeisen bzw. diese dem Energieverteilungsnetz zur Verfügung zu stellen. Ein gasbetriebener Verbrennungsmotor ist dabei eine Untergruppe der Verbrennungsmotoren, die als Kraftstoff - anstelle von flüssigen Kraftstoffen, wie Benzin, Diesel, Schwerölen usw., wie bei mit flüssigen Kraftstoffen betriebenen Verbrennungsmotoren - Erd-, Flüssig-, Holz-, Bio-, Deponie-, Gruben- gas, Gichtgas oder Wasserstoff verwendet. Generators such combined units of internal combustion engines and overall generate electrical energy (hereinafter also referred to only as a generating source) in order to feed them in a (electrical ¬ ULTRASONIC) power distribution network and to provide it to the power distribution network. A gas-powered internal combustion engine is a subset of internal combustion engines used as fuel - instead of liquid fuels such as gasoline, diesel, heavy oils, etc., such as internal combustion engines fueled by liquid fuels - natural, liquid, wood, bio, landfill , Mine gas, blast furnace gas or hydrogen.
Aufgrund von speziellen Eigenschaften einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit bzw. eines in einer Verbrennungsmotor- Generatoreinheit zur Einspeisung von (elektrischer) Energie in ein Energieverteilungsnetz betriebenen Verbrennungsmotors und/oder Generators, wie beispielsweise einer Leistungsträg¬ heit des Kraftstoffs des Verbrennungsmotors und/oder Massen¬ trägheiten rotierender Komponenten der Verbrennungsmotoren- /Generatoreneinheit (dynamische Effekte) , kann es vorkommen, dass die Verbrennungsmotor-Generatoreinheit bei von Solldreh¬ zahlen abweichenden (Ist-) Drehzahlen des Verbrennungsmotors Energiespitzen erzeugt, welche sich störend auf das Energie- verteilungsnetz auswirken. Due to specific properties of an internal combustion engine-generator unit or an in an internal-combustion engine generator unit for feeding (electrical) energy in a power distribution network fueled internal combustion engine and / or generator, such as a Leistungsträg ¬ integral of the fuel of the internal combustion engine and / or masses ¬ inertia rotating Components of internal combustion engine / Generator unit (dynamic effects), it may happen that the internal combustion engine generator unit generates energy peaks at deviations of nominal rotational speeds (actual) of the internal combustion engine, which have a disruptive effect on the energy distribution network.
Darüber hinaus können beispielsweise aufgrund einer Absenkung oder Anhebung einer Netzspannung im Energieverteilungsnetz (z.B. Kurzschluss im Netz) Netzstörungen auftreten, was wie- derum eine Belastung oder Entlastung der Verbrennungsmotor- Generatoreinheit bewirkt. In addition, for example due to a reduction or increase of a mains voltage in the energy distribution network (for example short circuit in the network) network disturbances occur, which in turn causes a load or discharge of the internal combustion engine generator unit.
Eine Kompensation von Phasenlage und Frequenz zur Kompensa¬ tion von Leistungsschwankungen/-änderungen im Energievertei- lungsnetz wird gewöhnlich durch eine regelungstechnischA compensation of phase and frequency to Kompensa ¬ tion of power fluctuations / -Changes is development network in Energievertei- usually control technology by a
„( leistungs- ) träge" Generator-Regelung der Verbrennungsmotor- Generatoreinheit gewährleistet. "(Power) inert" generator control of the internal combustion engine generator unit guaranteed.
Zukünftig wird hier eine temporäre (Ist-) Abweichung vom Soll- zustand des Energieverteilungsnetzes durch einen Netzbetrei¬ ber nicht mehr akzeptiert werden. In the future, a temporary (actual) is deviation from the desired state of the power distribution network no longer be accepted by a network operators ¬ over here.
Eine gesetzlich vorgeschriebene Fähigkeit zur Erzeugung einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung (Blindleis- tung) im Energieverteilungsnetz, um dadurch einen Netzstrom aufrechtzuerhalten, kann bzw. wird üblicherweise durch eine Überdimensionierung des Generators der Verbrennungsmotor-Ge¬ neratoreinheit und/oder von Übertragerelementen, d.h. von Bauteilen der Energie-Übertragungskette von der Verbrennungs- motor-Generatoreinheit zum Energieverteilungsnetz, verwirklicht werden. Dieses ist allerdings mit erhöhtem Material- und/oder Kostenaufwand verbunden. Auch Bauteilvolumen können sich vergrößern. Um die genannten, insbesondere durch abweichende (Ist-) Dreh¬ zahlen des Verbrennungsmotors der Verbrennungsmotor-Genera¬ toreinheit verursachte, Netzstörungen zu vermeiden, sind da¬ her geeignete Maßnahmen, insbesondere in Form einer kontinu- ierlichen Korrektur und dynamischen Stützung des Energieverteilungsnetzes gegenüber diesen - und/oder auch anderen - Netzstörungen, gewünscht bzw. erforderlich. Ferner sind statische Ein-/Rückspeiseeinheiten, d.h. elektrische Schaltungen zur Leistungsentnahme wie auch zur Leis¬ tungsrückspeisung in ein Energieverteilungsnetz bzw. Drehstromnetz, bekannt. In der DE 199 33 069 AI ist eine solche statische Ein-/Rückspeiseeinheit mit einem Gleichspannungs- zwischenkreis, der über einen indirekten Umrichter an ein Energieverteilungsnetz geschaltet ist, beschrieben. A legally prescribed ability to generate a phase shift between current and voltage (reactive power) in the power distribution network, thereby maintaining a network current, or is usually by an oversizing of the generator of the engine Ge ¬ neratoreinheit and / or transmitter elements, ie of Components of the energy transmission chain from the internal combustion engine generator unit to the power distribution network, be realized. However, this is associated with increased material and / or cost. Also component volumes can increase. To the above, in particular by different (actual) ¬ rotational speeds of the internal combustion engine, the engine-caused Genera ¬ gate unit, to avoid network faults are there ¬ establish appropriate measures, in particular in the form of a continu- ierlichen correction and dynamic support of the power distribution network against these - and / or other - network interference, desired or required. Furthermore, static input / feedback units, ie electrical circuits for power extraction as well as for power return ¬ tion in an energy distribution network or three-phase network, known. In DE 199 33 069 AI is such a static input / regenerative unit with a DC intermediate circuit, which is connected via an indirect converter to a power distribution network described.
Aus http://de.wikipedia.org/wiki/Umrichter (erhältlich am 04.02.2013) sind (elektrische) Umrichter bekannt. From http://de.wikipedia.org/wiki/Umrichter (available on 04.02.2013) are known (electrical) inverter.
Ein Umrichter, auch als Wechselstrom-Umrichter oder als A converter, also as AC inverter or as
AC/AC-Konverter bezeichnet, ist ein Stromwandler, d.h. eine ruhende bzw. statische „Anlage" zur Umwandlung einer elektrischen Stromart in eine andere mit Hilfe elektronischer Bau- elemente wie Transistoren, insbesondere IGBT, MOSFET, Dioden oder Thyristoren, der aus einer Wechselspannung eine in Frequenz und Amplitude unterschiedliche Wechselspannung gene¬ riert . Dabei sind verschiedene Topologien von Umrichtern bekannt, wie beispielsweise direkte oder indirekte Umrichter. AC / AC converter, is a current transformer, ie, a static or "plant" for converting one type of electrical current into another by means of electronic components such as transistors, in particular IGBT, MOSFET, diodes or thyristors, which consists of an AC voltage a different frequency and amplitude AC voltage generated ¬ riert. various topologies of converters are known, such as direct or indirect drive.
Indirekte Umrichter arbeiten dabei mit einem mit Gleichspannung oder Gleichstrom betriebenen Zwischenkreis und stellen eine Kombination von einem Gleichrichter (Umwandlung vonIndirect converters operate with a DC or DC-operated intermediate circuit and provide a combination of a rectifier (conversion of
Wechselspannung in Gleichspannung) und einem Wechselrichter (Umwandlung Gleichspannung in Wechselspannung bzw. Gleichstrom in Wechselstrom) dar. Ist der Umrichter bzw. der Gleich- oder Wechselrichter in der Lage, in beide Richtungen, d.h. in den Zwischenkreis und aus dem Zwischenkreis, Energie zu übertragen, spricht man von ei¬ nem Zwei- bzw. Vierquadrantenbetrieb fähigen Umrichter bzw. einen in dem Zwei- bzw. Vierquadrantenbetrieb betriebenen/ arbeitenden Umrichter. AC voltage in DC voltage) and an inverter (conversion DC voltage to AC voltage or DC to AC) is the inverter or the DC or inverter in a position to transmit energy in both directions, ie in the DC link and from the DC link , one speaks of ei ¬ nem two- or four-quadrant capable converter or an inverter operated / operating in two- or four-quadrant operation.
Indirekte Umrichter mit Gleichspannung im Zwischenkreis, eng- lisch Voltage-Source-Inverter (VSI), bestehen aus einem Dreiphasengleichrichter, einem Gleichspannungskreis, in dem die Gleichspannung an dem Kondensator C als Energiespeicher im Zwischenkreis annähernd konstant ist, und einem ausgangssei- tigen Wechselrichter. Indirect inverters with DC voltage in the intermediate circuit, English Voltage Source Inverter (VSI), consist of a three-phase rectifier, a DC voltage circuit in which the DC voltage at capacitor C is approximately constant as an energy store in the DC link, and an output-side inverter.
Indirekte Umrichter mit Gleichstrom im Zwischenkreis, eng¬ lisch Current-Source-Inverter (CSI) bestehen aus einem Dreiphasengleichrichter mit Phasenanschnittsteuerung, einem Zwischenkreis mit einer Speicherdrossel L als Energiespeicher, durch die bei konstanter Last konstanter Gleichstrom fließt, und einem ausgangsseitigen Wechselrichter. Indirect converters with direct current in the intermediate circuit, narrow ¬ Current-source inverter (CSI) consist of a three-phase rectifier with phase control, an intermediate circuit with a storage inductor L as energy storage, flows through the constant constant load DC current, and an output side inverter.
Aus http://de.wikipedia.org/wiki/Energiespeicher (erhältlich am 04.02.2013) ist eine Einteilung von Energiespeichern mit entsprechenden Beispielen und Eigenschaften von solchen Energiespeichern bekannt. From http://de.wikipedia.org/wiki/Energiespeicher (available on 04.02.2013) is a classification of energy storage with corresponding examples and properties of such energy storage known.
Danach können Energiespeicher in thermische Energiespeicher (Wärmespeicher, Fernwärmespeicher, Thermochemische Wärmespei- eher, Latentwärmespeicher) , in chemische Energiespeicher (anorganisch: galvanische Zelle (Akkumulator, Batterie), Redox- Flow-Zelle, Wasserstoff, Batterie-Speicherkraftwerk; orga¬ nisch: ADP, ATP, AMP, Glykogen, Kohlenhydrate, Fette, chemische WasserstoffSpeicher) , in mechanische Energiespeicher (kinetische Energie (Bewegungsenergie): Schwungrad bzw. Thereafter, energy storage in thermal energy storage (heat storage, district heating storage, thermochemical Wärmespei- tend, latent heat storage), in chemical energy storage (inorganic: galvanic cell (accumulator, battery), redox flow cell, hydrogen, battery storage power plant; orga ¬ nisch: ADP , ATP, AMP, glycogen, carbohydrates, fats, chemical hydrogen storage), into mechanical energy stores (kinetic energy (kinetic energy): flywheel or
Schwungradspeicher; potentielle Energie (Lageenergie) : Feder, Pumpspeicherkraftwerk, Druckluftspeicherkraftwerk, Hubspeicherkraftwerk) und in elektrische Energiespeicher (Kondensator, Supraleitender Magnetischer Energiespeicher) eingeteilt werden.  Flywheel; potential energy (potential energy): spring, pumped storage power plant, compressed air storage power plant, accumulator power plant) and into electrical energy storage (capacitor, superconducting magnetic energy storage) are divided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kontinuierli¬ che Korrektur und dynamische Stützung eines Energievertei- lungsnetzes bzw. bei einem Energieverteilungsnetz zu ermöglichen . The invention has the object of providing a kontinuierli ¬ che correction and dynamic support of a Energievertei- network or in an energy distribution network.
Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zu einem Leistungsmana- gement bei einem Energieverteilungsnetz, ein Verfahren für ein Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens für ein Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst. The object is achieved by an arrangement for power management in a power distribution network, a method for power management in a power distribution network and an arrangement for carrying out the method for power management in an energy distribution network having the features according to the respective independent claim.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen. Die Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäßen Anordnungen wie auch auf das erfindungsgemäße Verfahren. Preferred developments of the invention will become apparent from the dependent claims. The further developments relate both to the arrangements according to the invention and to the method according to the invention.
Die Erfindung und die beschriebenen Weiterbildungen können - auch in Teilen - sowohl in Software als auch in Hardware, beispielsweise unter Verwendung einer speziellen elektrischen Schaltung, realisiert werden. Insbesondere kann die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens für ein Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz als Software bzw. Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt/-erzeugnis , beispiels¬ weise als Steuerungssoftware, ausgeführt sein. The invention and the developments described can be realized - also in parts - both in software and in hardware, for example using a special electrical circuit. In particular, the arrangement for carrying out the method for power management in a power distribution network as a software or computer program or computer program product / -erzeugnis, ¬ example, as control software to be executed.
Die erfindungsgemäße Anordnung zu einem Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz sieht eine statische Ein- /Rückspeiseeinheit (im Folgenden als Einrückspeiseeinheit be¬ zeichnet) sowie eine Steuereinheit vor. The arrangement according to the invention to a power management in a power distribution network provides a static input / feedback unit (hereinafter referred to as Einrückspeiseeinheit ¬ be characterized) and a control unit before.
Dabei soll unter einer solchen Einrückspeiseeinheit eine elektrische Einheit bzw. Anordnung/Schaltung verstanden werden, welche in der Lage ist, (elektrische) Energie aus einem (elektrischen) Energieverteilungsnetz, beispielsweise einem lokalen Niederspannungsnetz, zu ziehen wie auch (elektrische) Energie in das Energieverteilungsnetz (zurück-) zu speisen (Wirkenergie) und/oder Blindleistung (zu einer Aufrechterhal¬ tung eines Netzstroms) im Energieverteilungsnetz zu erzeugen, d.h. eine netzseitige Verschiebung von elektrischen Größen, im Besonderen von Strom und Spannung, zueinander zu bewirken, (Leistungs-/Energiemanagement , Einrückspeisung) . Insbesondere kann die Einrückspeiseeinheit an ein Energiever¬ teilungsnetz, beispielsweise an ein lokales Niederspannungs¬ netz, gekoppelt sein. Andere Einheiten, wie insbesondere Energieerzeugereinheiten (kurz auch nur Energieerzeuger) , können ebenfalls an das Energieverteilungsnetz angekoppelt sein. In this case, such an injection feed unit is to be understood as an electrical unit or arrangement / circuit which is capable of drawing (electric) energy from an (electrical) energy distribution network, for example a local low-voltage network, as well as (electrical) energy into the energy distribution network to produce dine (back) (active energy) and / or reactive power (to a sustainer sustaining ¬ processing of a line current) in the power distribution network, ie a network-side displacement of electrical variables, in particular of current and voltage, to effect each other, (power / energy management, feed-in). In particular, the Einrückspeiseeinheit can to a Energiever ¬ distribution network, for example to a local low-voltage network ¬ be coupled. Other units, such as in particular energy generator units (in short, only energy producers), may also be coupled to the power distribution network.
Diejenige Stelle, an welcher die Einrückspeiseeinheit an das Energieverteilungsnetz angekoppelt wird - und an der so die Einrückspeisung von Energie in das/aus dem Energievertei- lungsnetz ( Stützleistungsabgabe/-aufnähme, Erzeugung vonThe point at which the feed-in supply unit is coupled to the power distribution network - and thus the feed-in of energy into / from the power distribution network (support power output / reception, generation of
Blindleistung im Energieverteilungsnetz) bewirkt werden kann, soll im Folgenden als Energie-Übergabepunkt/Einspeisepunkt bezeichnet werden. Die Einrückspeiseeinheit kann beispielsweise einen in einemReactive power in the power distribution network) can be referred to below as the energy transfer point / entry point. For example, the feed-in feed unit may be one in one
Zwei- bzw. Vierquantenbetrieb betreibbaren Umrichter (im Folgenden - in spezieller Ausgestaltung - auch als sogenannter Local-Grid-Inverter (LGI) bezeichnet), insbesondere einen netzgeführten Wechsel- oder Gleichrichter im Zweiquantenbe- trieb, sowie einen mit dem Wechsel- bzw. Gleichrichter verschalteten Gleichstromzwischenkreis (im Folgenden auch nur als Gleichstromkreis bezeichnet) aufweisen, welcher Wechsel¬ bzw. Gleichrichter dann den Gleichstromzwischenkreis speist bzw. Energie aus dem Gleichstromzwischenkreis zieht. Two- or four-quantum operation operable inverter (hereinafter - in a special embodiment - also referred to as a so-called local grid inverter (LGI)), in particular a network-driven AC or rectifier in two-quantum operation, and one with the AC or rectifier interconnected DC intermediate circuit (hereinafter also referred to only as a DC circuit), which change ¬ or rectifier then feeds the DC intermediate circuit or pulls energy from the DC intermediate circuit.
An dem Gleichstromzwischenkreis kann bzw. können ein oder mehrere DC-AC- und/oder DC-DC-Wandler zum Zweck einer Energieumwandlung in eine thermische oder chemische oder mechanische Energieform angeschlossen sein bzw. werden. One or more DC-AC and / or DC-DC converters may be connected to the DC intermediate circuit for the purpose of energy conversion into a thermal or chemical or mechanical energy form.
An den bzw. die Wandler kann dann ein der (thermischen oder chemischen oder mechanischen) Energieform entsprechender (thermische oder chemische oder mechanische) Energiespeicher bzw. können dann jeweilige, der (thermischen oder chemischen oder mechanischen) Energieform entsprechende Energiespeicher (Energiemodul) , wie beispielsweise ein Schwungradspeicher (mechanisch-rotativ) oder eine Batterie bzw. Brennstoffzelle (anorganisch chemisch) angeschlossen sein bzw. werden. At the or the converter can then one of the (thermal or chemical or mechanical) energy form corresponding (thermal or chemical or mechanical) energy storage or can then each, the (thermal or chemical or mechanical) energy form corresponding energy storage (energy module), such as a flywheel storage (mechanical-rotary) or a battery or fuel cell (inorganic chemical) to be connected or become.
Derartige thermische, chemische und mechanische Energiespei¬ cher sind gekennzeichnet durch Alterungseffekte wie auch de¬ ren Ladung und Entladung im Zeitbereich von - größer - mehre- ren Millisekunden erfolgt. Such thermal, chemical and mechanical Energiespei ¬ cher are characterized by aging effects as well as de ¬ ren charge and discharge time in the range of - greater - ren several milliseconds occurs.
Der Gleichstromzwischenkreis kann weiter mit einem oder meh¬ reren elektrischen (hier auch als physikalisch bezeichnet) Energiespeicher, wie einem Kondensator und/oder einem The DC link can continue with one or meh ¬ reren electrical (also referred to herein as physical) energy storage such as a capacitor and / or a
Supercap, beschaltet sein. Supercap, be connected.
Derartige elektrische bzw. physikalische Energiespeicher er¬ lauben - im Gegensatz/Unterschied zu den thermischen, chemischen und mechanischen Energiespeichern - hoch dynamisch, kurzzeitig, d.h. im Bereich von einer oder mehreren Millisekunden, und alterungsbeständig eine Ladung und Entladung. Such electrical or physical energy storage he ¬ let - in contrast / difference to the thermal, chemical and mechanical energy storage - high dynamic, short-term, ie in the range of one or several milliseconds, and aging resistant charge and discharge.
Die an den Gleichstromkreis angeschlossenen Energiespeicher besitzen die physikalische Eigenschaft, eine netzseitige Ver- Schiebung von elektrischen Größen, im Besonderen von Strom und Spannung, zueinander zu erzeugen, wodurch Blindleistung, zur Aufrechterhaltung eines Netzstroms, im Energievertei¬ lungsnetz erzeugt werden kann. Auch besitzen die an den Gleichstromkreis angeschlossenen Energiespeicher die physikalische Eigenschaft, die Energie einem Energieverteilungsnetz zu entziehen oder die Energie dort einzubringen. Hierdurch kann Wirkenergie in das Energieverteilungsnetz eingebracht oder daraus entzogen werden The devices connected to the DC circuit power storage possess the physical property of a network-side postponement of electrical quantities to produce, in particular, of current and voltage, to one another, whereby reactive power can be generated to maintain a line current in the Energievertei ¬ lung network. Also, the energy storage devices connected to the DC circuit have the physical property of removing the energy from an energy distribution network or introducing the energy there. As a result, active energy can be introduced into or removed from the energy distribution network
(Stützleistung) . (Support performance).
Entsprechend der physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften der Energiespeicher und der elektrischen Eigenschaften ihrer bzw. der Wandler ist der Energietransport mit Reaktionszeiten behaftet. Die Energiespeicher können deshalb entsprechend der erforderlichen Reaktionszeit ausgewählt bzw. die Energiespei¬ cher können in Kombination zur Abdeckung von Reaktionszeitbe- reichen angeordnet und koordiniert werden. According to the physical or chemical properties of the energy storage and the electrical properties of their or the converter, the energy transport is subject to reaction times. The energy storage can therefore be selected according to the required reaction time or the Energiespei ¬ cher can be arranged rich in combination to cover Reaktionszeitbe- and coordinated.
D.h., die Energiespeicher können insbesondere so dimensio¬ niert/kombiniert/koordiniert werden, dass sehr dynamische Korrekturgrößen aus dem physikalischen Speicher, weniger dy- namische aus dem thermischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Speicher entnommen werden. Die Grenze der Entnahme vom physikalischen bzw. vom thermischen/chemischen/mechanischen Energiespeicher kann nach wirtschaftlichen Randbedingungen definiert werden. That is, the energy storage can be dimensio ¬ ned / combined / co-ordinated in particular to be very dynamic correction amounts from the physical memory, dynamic less from the thermal and / or chemical and / or mechanical storage be removed. The limit of removal from the physical or thermal / chemical / mechanical energy storage can be defined according to economic constraints.
Insbesondere kann die Dimensionierung/Kombination/Koordinie¬ rung der Energiespeicher so vorgesehen sein, dass höherfre- quente zyklische Lade- u. Entladevorgänge bei einem chemi¬ schen Speicher vermieden werden. In particular, the sizing / combination / coor ¬ tion of the energy storage may be provided such that höherfre--frequency cyclic loading u. Discharge operations are avoided in a chemi ¬ cal memory.
Bevorzugt werden die an dem Gleichstromkreis angeschlossenen Energiespeicher auch so bemessen, dass (durch deren Energie- speicherung/-abgabe/-aufnähme) spezifizierte symmetrische, zyklische Energieschwankungen in einem Energieverteilungsnetz und/oder dass ein azyklischer Energieüberschuss oder ein Mangel an Energie im Energieverteilungsnetz (durch deren Entladen bzw. deren Laden) ausgeglichen werden kann bzw. können (Netzstörung) . Darüber hinaus kann der Energieinhalt der Speicher so dimensioniert sein, dass die durch eine (oder mehrere) Energieer¬ zeugereinheit ( -en) , wie einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit, spezifizierte ( Soll- ) Leistung für den Zeitraum einer spezifizierten Minder- oder Überschussleistung der Erzeuger- einheit(-en) (durch Entladen bzw. Laden der Energiespeicher) dem Energieverteilungsnetz zugeführt bzw. abgeführt werden kann . Die Energieaufladung des physikalischen Energiespeichers im Gleichstromkreis kann durch die Sollwertvorgabe/Zwischen- kreisspannung erzwungen werden. Die Energieaufladung des/der thermischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Energiespeicher kann durch einen, insbesondere vorausgehenden störungsfreien, Betrieb einer Energieerzeugereinheit, wie einer gasbetriebenen Verbrennungsmo¬ tor-Generatoreinheit oder einer aus einer Abwärme betriebenen Wandlereinheit (Abgas-Microturbine), erfolgen. Preferably, the energy stores connected to the DC circuit are also dimensioned so that (through their energy storage / -abgabe / -aufnähme) specified symmetric, cyclical energy fluctuations in an energy distribution network and / or that an acyclic energy surplus or lack of energy in the energy distribution network (by their unloading or their loading) can or can be compensated (network failure). Moreover, the energy content of the memory may be dimensioned so that the through one (or more) Energieer ¬ tools purity (-ies) as an engine-generator unit, specified (desired) power over the period of a specified minority or surplus power of the generator - Unit (-en) (by discharging or charging the energy storage) supplied to the power distribution network or can be dissipated. The energy charge of the physical energy store in the DC circuit can be forced by the setpoint specification / intermediate circuit voltage. The energy charge of the / of the thermal and / or chemical and / or mechanical energy storage can by a, in particular preceding trouble-free, operation of a power generator unit, such as a gas-powered Verbrennungsmo ¬ gate generator unit or operated from a waste heat converter unit (exhaust microturbine), take place.
Beliebige, andere Erzeugerquellen, wie solche auf Basis von erneuerbarer Energien (z.B. Wind, Wasser, Licht (Photovol- taik) , ü. ä.) sind zur Ladung des/der thermischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Energiespeicher möglich. Any other producer sources, such as those based on renewable energies (for example wind, water, light (photovoltaics), etc.) are possible for charging the thermal and / or chemical and / or mechanical energy store.
Auch ist eine Ladung des/der thermischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Energiespeicher mittels des Energieverteilungsnetzes (über die Einrückspeiseeinrichtung bzw. über den netzgeführten Umrichter) selbst möglich. Also, a charge of / the thermal and / or chemical and / or mechanical energy storage by means of the power distribution network (via the feed-in device or via the grid-controlled inverter) itself possible.
Es ist zweckmäßig, den Ladungszustand des/der thermischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Energiespeicher entsprechend zu überwachen und/oder zu steuern/regeln. Insbe- sondere kann der Ladungszustand der Speicher bei 80% - 90% gehalten werden. It is expedient to appropriately monitor and / or control the charge state of the thermal and / or chemical and / or mechanical energy store (s). In particular, the charge state of the storage can be kept at 80% - 90%.
Nach abgeschlossener Speicherladung kann die von einer solchen Erzeugerquelle zur Verfügung gestellte Energie über die Einrückspeiseeinheit bzw. über den netzgeführten Umrichter und dem Energie-Übergabepunkt bzw. dem Einspeisepunkt dem Energieverteilungsnetz- oder auch unmittelbar dem Energieverteilungsnetz - zur Erhöhung des System-Gesamtwirkungsgrades zugeführt werden. After the storage charge has been completed, the energy provided by such a generator source can be supplied via the feed-in supply unit or via the grid-controlled converter and the energy transfer point or the feed point to the energy distribution network or also directly to the energy distribution network in order to increase the overall system efficiency.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit, insbesondere eine (funk¬ tionale) Mess-, Regel- und/oder Steuereinheit (im Folgenden - in spezieller Ausgestaltung - auch als sogenannter Local- Grid-Controller (LGC) bezeichnet) ist dazu ausgebildet bzw. eingerichtet, um einen aktuellen Netzistzustand eines Ener¬ gieverteilungsnetzes, insbesondere dortige elektrische Grö¬ ßen, wie beispielsweise Spannung, Strom, Phasenlage und/oder Frequenz, insbesondere zeitnah, zu erfassen und in Abhängigkeit des erfassten Netzistzustands eine Energieabgabe oder auch Energieaufnahme (Energieabgabe/-aufnähme, Energieein¬ rückspeisung) der Einrückspeiseeinheit, insbesondere in das/aus dem Energieverteilungsnetz, zu veranlassen. The control unit according to the invention, in particular a (radio ¬ tional) measuring, regulating and / or control unit (hereinafter - in a special embodiment - also as so-called Local- Grid controller (LGC) is designed or adapted to a current Netzistzustand a Ener ¬ gieferteilungsnetzes, in particular local electrical sizes ¬ Shen, such as voltage, current, phase and / or frequency, in particular timely, to capture and in Depending on the detected Netzistzustands an energy delivery or energy intake (energy delivery / -aufnähme, Energieein ¬ fed back) the Einrückspeiseeinheit, in particular in / from the power distribution network to cause.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der erfasste Netzistzustand mit einem vorgebbaren (Netzsoll- ) Zustand, beispielsweise in Form eines Soll- oder sicherheitstechnischen Grenzwerts, verglichen wird - und in Abhängigkeit des Vergleichs die Ener- gieabgabe oder auch Energieaufnahme (Energieabgabe/-aufnähme, Energieeinrückspeisung), insbesondere in ein/aus einem Energieverteilungsnetz, der Einrückspeiseeinheit veranlasst wird. It can be provided that the detected Netzistzustand with a predetermined (Netzsoll-) state, for example in the form of a nominal or safety limit is compared - and depending on the comparison, the energy or energy intake (energy delivery / -aufnähme, Energieeinrückspeisung ), in particular into / from an energy distribution network, the feed-in feed unit is caused.
Vereinfacht und anschaulich ausgedrückt, die erfindungsgemäße Steuereinheit „koordiniert/managt" die Einrückspeiseeinheit, insbesondere deren Energie-/Leistungsmanagement (u. a. Ener¬ gieeinrückspeisung, Energieabgabe/-aufnähme) , insbesondere in Abhängigkeit eines Zustands eines Energieverteilungsnetzes, um dortige Störungen, insbesondere dynamisch, zeitnah Simplified and expressed clearly, "co-ordinated / manages" the control unit according to the invention the Einrückspeiseeinheit, in particular the energy / power management (including Ener ¬ gieeinrückspeisung, energy output / -aufnähme), in particular in dependence on a state of a power distribution network to local disturbances, in particular effort, promptly
und/oder stoßfrei zu kompensieren. and / or to compensate bumplessly.
Bei dieser „Koordinierung/Management" kann auch die Einrück¬ speiseeinheit bzw. deren Komponenten, wie beispielsweise de¬ ren Speicher und/oder Schaltungs-/Übertragerbauteile, In this "coordination / management" can also be the engaging ¬ feeding unit or its components, such as de ¬ ren memory and / or circuit / Übertragerbauteile,
und/oder andere Bauteile/Schaltungen/Komponenten/Elemente an¬ derer beteiligter Einheiten, wie andere Übertragerelemente und/oder Energieerzeugereinheit ( -en) (auch im Folgenden nur Erzeugerquellen genannt) , beispielsweise Verbrennungsmotor- Generatoreinheit ( -en) , (alle zusammen im Gesamtsystem im Fol- genden auch nur als Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten bezeichnet) - durch deren „Koordinierung/Management" durch die Steuereinheit - vor Beschädigung durch eine Grenzwertüberschreitung geschützt werden. Diese „Koordinierung/Management" kann insbesondere auch darin bestehen, dass Ladungs-/Entladungsvorgänge bzw. Ladungszu- stände von den Energiespeicher bei der Einrückspeiseeinheit gesteuert und/oder geregelt werden und/oder dass die Regelun- gen von einem Verbrennungsmotor und eines Generators einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit aufeinander abgestimmt werden . and / or other components / circuits / components / elements of ¬ other participating units, such as other transformer elements and / or energy generator unit (s) (hereinafter referred to only producer sources), for example, engine generator unit (s), (all together in In the following, the entire system is also referred to as generator-transformer storage units only) - through the "coordination / management" by the control unit - are protected from damage by exceeding the limit value. This "coordination / management" can in particular also consist in that charge / discharge processes or charge states are controlled and / or regulated by the energy stores in the feed-in supply unit and / or that the regulations of an internal combustion engine and a generator of an internal combustion engine Generator unit are matched.
Insbesondere ist es zweckmäßig, dass die Steuereinheit ein Modell von den beteiligten Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten aufweist, basierend auf welchem Modell entsprechende Reaktionen der beteiligten Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten (im Rahmen der „Koordinierung/Management") koordiniert werden, um so das Gesamtsystem mit allen Teilnehmern stoßfrei und dynamisch in geeigneter Weise (vor- ) steuern zu können. In particular, it is expedient for the control unit to have a model of the participating generator-transmitter storage units, based on which model corresponding reactions of the participating generator-transmitter storage units are coordinated (as part of the "coordination / management"), thus the overall system with all participants bumpless and dynamically in a suitable manner (pre-) control.
Hier kann insbesondere vorgesehen sein, dass Regeleinheiten der beteiligten Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten, wie Regeleinheiten von Energieerzeugereinheiten (wie Verbren- nungsmotormanagement oder Generatorregelung bei einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit) und die Steuereinheit - ins¬ besondere von zentraler Stelle - in Abhängigkeit von Erfor¬ dernissen des Energieverteilungsnetzes aufeinander regelungs¬ technisch abgestimmt werden. In particular can be provided that control units of the participating producers transformer storage units, such as control units of power generation units (voltage motor management as incineration or generator control in an internal combustion engine-generator unit) and the control unit - dernissen depending on Erfor ¬ - to ¬ special from a central location of the power distribution network are mutually ¬ tuned control technically.
Dieses kann zweckmäßig durch ein Prozessbild-Archiv geschehen, welches Betriebsfälle beinhaltet. This can conveniently be done by a process picture archive containing operating cases.
Die koordinierte „Koordinierung/Management" ist insbesondere im Falle von Verbrennungsmotor-Generator-Einheiten im Gesamtsystem wegen der speziellen Eigenschaften eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Gasverbrennungsmotors, (Leistungs¬ trägheit) einer solchen Verbrennungsmotor-Generator-Einheit vorzusehen, da dieser durch Beeinflussung einer Zündung bzw. eines Zündzeitpunktes bzw. von Gemischaufbereitungen (Motormanagement) in besonderer Form dynamisch angesteuert werden muss, um eine Abweichung vom aktuellen Arbeitspunkt bzw. eine Energiespitze in Form von Überdrehzahl dynamisch abfangen zu können . The coordinated "coordination / management" is especially in the case of internal combustion engine generator units in the overall system because of the special properties of an internal combustion engine, in particular a gas combustion engine, (power ¬ inertia) to provide such an internal combustion engine-generator unit, since this by influencing an ignition or an ignition point or of mixture preparations (engine management) must be dynamically controlled in a special form to a deviation from the current operating point or a Energy peak in the form of overspeed dynamically intercept.
Zur dynamischen Steuerung einer Leistungsabgabe des Verbren- nungsmotors sind eine partielle Abschaltung von Zündkreisen und die Zündzeitpunktbeeinflussung geeignet. For the dynamic control of a power output of the internal combustion engine, a partial deactivation of ignition circuits and the ignition timing influence are suitable.
So neigen im Falle eines elektrischen Lastabwurfes Drehzahlen gasbetriebener Verbrennungsmotoren zu Überschwingungen, da die Energiezuführung nicht zeitnah gestoppt werden kann. Die im Energie-Übergabepunkt an das Energieverteilungsnetz ange¬ schlossene Einrückspeiseeinheit kann dann mit dieser Energie¬ spitze die am Gleichstromzwischenkreis angeschlossenen Ener¬ giespeicher aufladen. Thus, in the case of electrical load shedding speeds of gas-powered internal combustion engines to overshoot, since the energy supply can not be stopped in a timely manner. The attached ¬ connected to the power distribution network in the energy-transfer point Einrückspeiseeinheit can then recharge the devices connected to the DC link Ener ¬ giespeicher with this energy ¬ great.
Eine Ladung der Energiespeicher über einen spezifizierten Spannungs-/Ladezustands-/Grenzwert kann durch einen Einsatz eines hochdynamischen, am Gleichstromzwischenkreis ange¬ schlossenen Choppers mit Hilfe eines ohmschen Widerstandes in thermische Energie umgewandelt werden (Überladungsschutz) . A charge of the energy storage device over a specified voltage / state of charge / limit value can be converted into thermal energy by the use of a highly dynamic chopper connected to the DC intermediate circuit with the aid of an ohmic resistor (overcharge protection).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für ein Leistungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz wird ein aktueller Netzistzustand eines Energieverteilungsnetzes, insbesondere dortige elektrische Größen, wie beispielsweise Spannung,In the method according to the invention for power management in an energy distribution network, a current network state of an energy distribution network, in particular local electrical variables, such as voltage,
Strom, Phasenlage und/oder Frequenz, insbesondere zeitnah, erfasst. Weiter wird dann in Abhängigkeit des erfassten Netz- istzustands eine Energieabgabe oder auch Energieaufnahme (Energieabgabe/-aufnähme, Energieeinrückspeisung) der Ein- rückspeiseeinheit , insbesondere in das/aus dem Energievertei¬ lungsnetz, veranlasst. Current, phase and / or frequency, in particular timely detected. Next actual state an energy delivery or energy absorption is then a function of the detected power (/ -aufnähme energy output Energieeinrückspeisung) of the input feedback unit, in particular in / from the Energievertei ¬ lung web, causes.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der erfasste Netzistzustand mit einem vorgebbaren (Netzsoll- ) Zustand, beispielsweise in Form eines Soll- oder sicherheitstechnischen Grenzwerts, verglichen wird - und in Abhängigkeit des Vergleichs die Ener- gieabgabe/-aufnähme (Energieeinrückspeisung) , insbesondere in ein Energieverteilungsnetz) , der Einrückspeiseeinheit veranlasst wird. It can be provided that the detected network state is compared with a predefinable (network set) state, for example in the form of a setpoint or safety-related limit value, and depending on the comparison, the energy output / absorption (energy injection), in particular an energy distribution network), which causes the feed-in feed unit.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfah- rens für ein Leistungsmanagement bei einem Energievertei¬ lungsnetz sieht die Steuereinheit vor. The inventive arrangement for carrying out the procedure for a power management in a network Energievertei ¬ lung provides for the control unit.
Die Erfindung ermöglicht somit die elektrischen Größen in Form von Spannung, Strom, Frequenz und Phasenlage eines Ener- gieverteilungsnetzes entsprechend zu regeln und für eine Zeitspanne aufrechtzuerhalten. The invention thus makes it possible to regulate the electrical quantities in the form of voltage, current, frequency and phase position of an energy distribution network and maintain them for a period of time.
Damit wird es durch die Erfindung möglich, insbesondere durch abweichende (Ist-) Drehzahlen von Verbrennungsmotoren von ent- sprechenden Erzeugerquellen verursachte, Netzstörungen bei einem Energieverteilungsnetz zu vermeiden bzw. , insbesondere dynamisch, zeitnah und stoßfrei, zu kompensieren, sowie ermöglicht die Erfindung dadurch eine kontinuierliche Korrektur und dynamische Stützung des Energieverteilungsnetzes. This makes it possible by the invention, in particular by deviating (actual) speeds of internal combustion engines from corresponding generator sources to avoid network interference in an energy distribution network or, in particular dynamically, promptly and bumpless to compensate, as well as the invention allows one continuous correction and dynamic support of the power distribution network.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Einrückspeiseeinheit einen netzgeführten Wechsel¬ richter auf Basis schnell schaltender Leistungshalbleiter zur Energiesteuerung des Gleichstromkreises aufweist. Systembe- dingt ist dieser in der Lage, einem an den Gleichstromkreis direkt oder indirekt angeschlossenen physikalischen Energiespeicher, beispielsweise einen Kondensator, elektrische Energie zuzuführen, bzw. die Energie aus dem Speichermedium entweder direkt oder über den netzgeführten Wechselrichter wie- der dem Energieverteilungsnetz zurückzuführen. According to another preferred refinement, it is provided that the Einrückspeiseeinheit comprises a line-commutated AC ¬ judge based fast switching power semiconductor for power control of the DC circuit. Depending on the system, it is able to supply electrical energy to a physical energy store, for example a capacitor, directly or indirectly connected to the DC circuit, or to recycle the energy from the storage medium either directly or via the grid-controlled inverter to the power distribution network.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die von einer Soll-Vorgabe abweichende elektrische Größe an dem Energie-Übergabepunkt mittels der Einrückspeiseeinheit und der Steuereinheit so gesteuert wird, dass ein regelungs¬ technischer Mangel („Leistungsträgheit") der Erzeugerquelle ( - n) , beispielsweise der gasbetriebenen Verbrennungsmotor-Gene¬ ratoreinheit, kompensiert wird (dynamische Effekte) und/oder die regelungstechnische ( -n) Übertragungsstrecke ( -n) von der/den Erzeugerquelle ( -n) zum Übergabepunkt kompensiert wird/werden (statische Effekte) und/oder die Erzeugerquelle ( - n) von nicht zur Wirkleistung beitragenden Strömen entlastet wird/werden - und damit elektrisch und mechanisch nicht überdimensioniert werden muss/müssen. According to a further preferred embodiment provides that deviates from a setpoint default value electric quantity is controlled to the energy delivery point by means of the Einrückspeiseeinheit and the control unit so that a regulation ¬ technical deficiency ( "power inertia") of generating source (- n) , for example, the gas fueled internal combustion engine genes ¬ rato purity is compensated (dynamic effects) and / or the control-technical (-n) transmission path (-n) is / are compensated by the generator source (s) to the transfer point (static effects) and / or the generator source (- n) is relieved of non-active power contributions - and thus must not be over-dimensioned electrically and mechanically.
Erfolgt die elektrische Kompensation in einer Übertragereinheit, beispielsweise in einem Transformator, am Energie- Übergabepunkt, wirkt sich das in der Dimensionierung der Übertragereinheit positiv aus. If the electrical compensation in a transmitter unit, for example in a transformer, at the energy transfer point, this has a positive effect in the dimensioning of the transmitter unit.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße „Koordinierung/Management" derart erfolgt bzw. dass die Steuereinheit so eingerichtet ist, dass die statische Einrückspeiseeinheit so gesteuert wird, dass in einem statisch eingeschwungenen Speisezustand der Erzeugerquelle (-n) kein Einfluss auf die Form der elektrischen Größen vorgenommen wird. D. h., wenn Spannung, Strom, Phasenlage und die Frequenz im Energieverteilungsnetz statisch der Soll-Vorgabe entsprechen, kann die Einrückspeiseeinheit deaktiviert oder in einen Stand-By-Betrieb geschaltet werden. According to a further preferred development, it is provided that the "coordination / management" according to the invention takes place in such a way or that the control unit is set up so that the static feed-in unit is controlled such that no influence is exerted in a statically steady feed state of the generator source (-n) That is, if the voltage, current, phase position and the frequency in the power distribution network statically meet the target specification, the feed-in power unit can be deactivated or switched to a stand-by mode.
Auch kann die erfindungsgemäße „Koordinierung/Management" derart erfolgen, dass mittels der Einrückspeiseeinheit auf den Energie--Übergabepunkt/Einspeisepunkt derart dynamisch Einfluss genommen wird (Blindleistung, Wirkleistung) , dass eine Regeleinheit des Generators der Verbrennungsmotor-Gene¬ ratoreinheit keine Abweichung von den Betriebsbedingungen er- kennt und die Regeleinheit keine Regelaktivitäten bzw. keine Fehlererkennung und Abregelung bei der Verbrennungsmotor-Generatoreinheit veranlasst. Belastungen der Verbrennungsmotor- Generatoreinheit können dadurch verringert werden. Die "Korrektur-/Kompensationsenergie" aus der Einrückspeise¬ einheit kann direkt dem Einspeisepunkt zugeführt werden. Alternativ ist eine Einspeisung in eine potenzialfreie Hilfs¬ wicklung mit höherer Spannung realisierbar. Diese Wicklung ist entsprechend einer geforderten Dauer-Blindleistung auszulegen. Hier kann dann für die Einspeisung der Stützleistung für eine kurze Zeitspanne, beispielsweise für wenige 100ms, eine Überlastfähigkeit dieser Wicklung, von Leitungen und der Speiseeinheiten ausgenutzt werden. Also, the "Coordination / Management" according to the invention may be such that by means of Einrückspeiseeinheit on energy - is such effort exerted influence transfer point / feed-in point (reactive power, active power), that a control unit of the generator of the internal combustion engine genes ¬ rato purity no deviation from the knows operating conditions ER and the control unit causes no rule activities or no error detection and reduction in case of the internal combustion engine-generator unit. stresses on the internal-combustion engine generator unit can be reduced. the "correction / compensation energy" from the Einrückspeise ¬ unit can be supplied directly to the feeding point , Alternatively, a feed into a potential-free auxiliary ¬ winding with higher voltage can be realized. This winding must be designed according to a required continuous reactive power. Here can then be utilized for the supply of the backup power for a short period of time, for example, for a few 100ms, an overload capacity of this winding, of lines and the feed units.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das die gekoppelte Einrückspeiseeinheit aufweisendeAccording to a further preferred development, it is provided that the unit having the coupled feed-in unit
Energieverteilungsnetz, beispielsweise ein lokales Niederspannungsnetz, an ein weiteres Energieverteilungsnetz, beispielsweise ein Mittelspannungsnetz, gekoppelt ist. Hierzu kann ein Mittelspannungsschalter vorgesehen werden, welcher ebenfalls von der Steuereinheit gesteuert wird. Damit wird ermöglicht, dass - in Abhängigkeit des Netzzustands und der Einspeisebedingungen - eine Unterspannungs-Auslösung bedarfsgerecht verzögert wird. Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge- fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinn- vollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Power distribution network, such as a local low-voltage network, to another power distribution network, such as a medium-voltage network is coupled. For this purpose, a medium voltage switch can be provided, which is also controlled by the control unit. This makes it possible - depending on the network status and the feed conditions - to delay an undervoltage release as required. The description of advantageous embodiments of the invention given hitherto contains numerous features which are reproduced in some detail in the individual subclaims. However, those features will suitably be considered individually by the person skilled in the art and combined into meaningful further combinations.
Die Erfindung sowie deren Ausgestaltung und Vorteile werden nachfolgend anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezug¬ nahme auf eine Figur näher erläutert. In der Figur darge- stellte Linien (durchgezogen, wie auch gestrichelt) zwischen Elementen kennzeichnen funktionale, logische und/oder physische Verbindungen, wie beispielsweise elektrische Signal¬ oder Datenleitungen, zwischen den Elementen, über welche Signale, Daten, u. ä. zwischen den Elementen übertragen bzw. ausgetauscht werden können. Es zeigt die: The invention and its embodiment and advantages are explained in more detail below based on an embodiment with reference to a figure ¬ acquisition. In the figure ones shown, lines (solid lines, as well as dashed lines) between elements featuring functional, logical and / or physical connections, such as electrical signal ¬ or data lines between the elements through which signals, data, u. Ä. Can be transferred or exchanged between the elements. It shows the:
FIG eine schematische Darstellung einer Netzkompensa¬ tionsanordnung für ein elektrisches Energievertei- lungsnetz mit einer statischen Ein-/Rückspeiseein- heit, einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit und einer Steuereinheit (LGC) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Netzkompensationsanordnung für ein elektrisches Energieverteilungsnetz zur kontinuierlichen Korrektur von Netzstörungen und dynamische Stützung des Energieverteilungsnetzes Is a schematic representation of a Netzkompensa ¬ tion arrangement for an electrical power distribution network with a static input / regenerative feedback, an engine-generator unit and a control unit (LGC) according to an embodiment of the invention. Network compensation arrangement for an electrical power distribution network for the continuous correction of network disturbances and dynamic support of the power distribution network
Die Fig. zeigt eine Netzkompensationsanordnung 1 für ein lokales, durch verschiedene Energieerzeuger 5, 6, 7 mit elektrischer Energie (Wirk-/Stützleistung 34) gespeistes Niederspannungsnetz 2 zur kontinuierlichen Korrektur von Netzstörungen und zur dynamischen Stützung des Niederspannungsnetzes 2. The Fig. Shows a network compensation arrangement 1 for a local, by different energy producers 5, 6, 7 with electrical energy (active / support power 34) powered low-voltage network 2 for the continuous correction of network disturbances and dynamic support of the low-voltage network. 2
Die Fig. zeigt einen dieser Energieerzeuger, eine gasbetriebene Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5, näher; zwei wei¬ tere Energieerzeuger 6, 7 sind schematisch verdeutlicht - und können andere Typen von Verbrennungsmotor-Generatoreinheiten, wie Diesel betriebene Verbrennungsmotor-Generatoreinheiten, oder auch andere Arten von Energiequellen sein. FIG. 1 shows one of these power generators, a gas-fired internal combustion engine generator unit 5, closer; two white ¬ tere power generators 6, 7 are schematically illustrated - and other types of internal combustion engine-generator units, such as diesel-powered internal combustion engine-generator units, or other types of energy sources may be.
Die gasbetriebene Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 kombi¬ niert einen gasbetriebenen Verbrennungsmotor 17 mit einem Ge- nerator 18. Sowohl der gasbetriebene Verbrennungsmotor 17 als auch der Generator 18 werden mittels einer jeweiligen Steuereinheit, hier eine/ein Motorregelung/-management 19 bzw. The gas-fueled internal combustion engine-generator unit 5 combinatorial ¬ defined a gas fueled internal combustion engine 17 to a generator 18. Both the gas-powered internal combustion engine 17 and the generator 18 by means of a respective control unit, here a / a motor control / management 19 and
eine/ein Generatorregelung/-management 20, gesteuert. Bei¬ spielsweise können so - mittels dieser Regelungseinheiten - Zündung, Zündzeitpunkt und Kraftstoffgemischaufbereitung der gasbetriebenen Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 bzw. des gasbetriebenen Verbrennungsmotors 17 geregelt werden, um so Einfluss auf den Betriebs- und Leistungszustand der gasbe¬ triebenen Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 zu nehmen. a / a generator control / management 20, controlled. In ¬ example, so - by means of these control units - ignition, ignition timing and fuel mixture preparation of the gas-powered engine-generator unit 5 and the gas-powered internal combustion engine 17 are regulated so as Influence on the operating and power state of gasbe ¬ exaggerated engine-generator unit 5 to take.
Jeder Energieerzeuger 5, 6, 7 ist, wie die Fig. zeigt, - mit- tels eines ansteuerbaren Schalters 8 - mit dem Niederspannungsnetz 2 verbunden. Each energy generator 5, 6, 7 is, as the FIG. Shows, connected to the low-voltage network 2 by means of a controllable switch 8.
Aufgrund von speziellen Eigenschaften einer Verbrennungsmotor-Generatoreinheit, wie einer Leistungsträgheit des Kraft- Stoffs des Verbrennungsmotors und/oder Massenträgheiten ro¬ tierender Komponenten der Verbrennungsmotor-Generatoreneinheit (dynamische Effekte) , kann es vorkommen, dass die Verbrennungsmotor-Generatoreinheit bei von Solldrehzahlen abweichenden (Ist-) Drehzahlen des Verbrennungsmotors Energie- spitzen erzeugt, welche sich störend auf das Energievertei¬ lungsnetz, hier das Niederspannungsnetz 2, auswirken. Due to special properties of an internal combustion engine generator unit, such as a power inertia of the fuel of the internal combustion engine and / or inertia ro ¬ animal components of the internal combustion engine generator unit (dynamic effects), it may happen that the internal combustion engine generator unit deviates from target speeds (Ist produces acute) rotational speeds of the engine power, which interferes with the Energievertei ¬ lung network, here the low voltage grid 2, affect -.
Darüber hinaus können beispielsweise aufgrund einer Absenkung oder Anhebung einer Netzspannung im Energieverteilungsnetz bzw. Niederspannungsnetz 2 (z.B. Kurzschluss im Netz) Netzstörungen auftreten, was wiederum eine Belastung oder Entlastung der Verbrennungsmotor-Generatoreinheit bewirkt. Moreover, for example due to a reduction or increase of a mains voltage in the power distribution network or low-voltage network 2 (for example short-circuit in the network) network disturbances occur, which in turn causes a load or discharge of the internal combustion engine generator unit.
Mittels der gezeigten Netzkompensationseinrichtung 1 können solche (Netz- und/oder Energieerzeuger bedingten) Netzstörungen kontinuierlich korrigiert und das Niederspannungsnetz 2 dynamisch gestützt werden. By means of the network compensating device 1 shown, network faults (network and / or energy producers) can be continuously corrected and the low-voltage network 2 can be dynamically supported.
Die Netzkompensationsanordnung 1 weist, wie die Fig. zeigt, eine statische Ein-/Rückspeiseeinheit (im Folgenden als Ein¬ rückspeiseeinheit bezeichnet) 3 sowie eine Mess-, Regel- und Steuereinheit, einen sogenannten „Local Grid Controller" (LGC) , 4 auf. Die Einrückspeiseeinheit 3 und der LGC 4 sind derart mitei¬ nander gekoppelt, dass die Einrückspeiseeinheit 3 - im Rahmen eines intelligenten Leistungs-/Energiemanagements (für das Niederspannungsnetz 2) - durch den LGC 4 gesteuert werden kann . The power compensation arrangement 1 comprises, as shown by the Fig., A static input / feedback unit (hereinafter referred to as A ¬ feedback unit) 3 and a measuring, regulating and control unit, a so-called "Local Grid Controller" (LGC), 4 to . the Einrückspeiseeinheit 3 and the LGC 4 are such MITEI ¬ Nander coupled to the Einrückspeiseeinheit 3 - in the context of an intelligent power / energy management (for the Low voltage network 2) - can be controlled by the LGC 4.
Der LGC 4 ist dazu, wie die Fig. auch zeigt, über eine An- schlussleitung 21 mit dem Niederspannungsnetz 2 verbunden, wodurch der LGC 4 - mittels einer bzw. ausgestattet mit einer entsprechenden Messelektronik 22 - den aktuellen Netzistzu- stand des Niederspannungsnetzes 2, hier die elektrischen Grö¬ ßen Spannung U, Strom I und Frequenz F, erfasst. The LGC 4 is, as the figure also shows, connected via a connection line 21 to the low-voltage network 2, whereby the LGC 4 - by means of or equipped with a corresponding measuring electronics 22 - the current Netzistzu- state of the low-voltage network 2, Here, the electrical quantities ¬ voltage U, current I and frequency F, detected.
Über einen Vergleich des erfassten Netzistzustands mit einem (oder mehreren) vorgegebenen Sollzuständen - oder auch anderen Zuständen, Grenzwerten u. ä. - ist der LGC 4 in der Lage jegliche Art von Netzstörung im Niederspannungsnetz 2 zu er- kennen. About a comparison of the detected Netzistzustands with one (or more) predetermined desired states - or other states, limits u. Ä. - The LGC 4 is able to detect any kind of network failure in the low voltage network 2.
Der LGC 4 ist weiter derart eingerichtet, dass er in Abhän¬ gigkeit des erfassten Netzistzustands - oder des Ist-Soll- Vergleichs - und einer gegebenenfalls erkannten Netzstörung - die Einrückspeiseeinheit 3 und das Leistungs-/Energiemanage- ment, wie nachfolgend näher erläutert, steuert. The LGC 4 is further arranged so as in depen ¬ dependence of the detected Netzistzustands - ment the Einrückspeiseeinheit 3 and the power / energy management, described in more detail below, controls - or of the actual target comparison - and an optionally detected network fault ,
Kurz, der LGC 4 „koordiniert/managt" - als zentrale Steuer- /Kontrolleinheit - das hier erläuterte Gesamtsystem mit allen ihren Einheiten (Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten) , insbesondere die Einrückspeiseeinheit 3 und das bzw. deren Ener- gie-/Leistungsmanagement , in Abhängigkeit des Zustands des Niederspannungsnetzes 2, um dortige Störungen dynamisch, zeitnah und/oder stoßfrei zu kompensieren, wie auch um die Bauteile des Gesamtsystems bzw. der Erzeuger-Übertrager-Spei¬ chereinheiten vor Beschädigung durch eine Grenzwertüberschreitung zu schützen. In short, the LGC 4 "coordinates" / manages - as a central control unit - the overall system explained here with all its units (generator-transmitter storage units), in particular the feed-in power unit 3 and its energy / power management, depending on the state of the low-voltage network 2, to compensate for local faults dynamically, quickly and / or shock-free as also to protect the components of the overall system or of the generator-transformer-SpeI ¬ chereinheiten from damage due to a limit violation.
Die Einrückspeiseeinheit 3 ist, wie die Fig. zeigt, mittels eines ansteuerbaren Schalters 8 - am Energieübergabepunkt/ Einspeisepunkt 9 an das Niederspannungsnetz 2 gekoppelt. Die Einrückspeiseeinheit 3 weist, wie die Fig. verdeutlicht, einen im Zweiquantenbetrieb betreibbaren netzgeführten Wechselrichter 10 auf Basis schnell schaltender Leistungshalblei¬ ter, einen sogenannten „Local Grid Inverter" (LGI), sowie ei- nen mit dem LGI 10 verschalteten Gleichstromzwischenkreis 11 (im Folgenden auch nur als Gleichstromkreis bezeichnet) auf. The feed-in supply unit 3 is, as the figure shows, coupled by means of a controllable switch 8 - at the energy transfer point / feed 9 to the low-voltage network 2. The Einrückspeiseeinheit 3 has, as shown in FIG clarified., An operable in two quantum operating line-commutated inverter 10 based fast switching Leistungshalblei ¬ ter, a so-called "Local Grid inverter" (LGI), as well as an interconnected with the LGI 10 DC link 11 (in Hereinafter also referred to only as DC circuit) on.
Der LGI 10 ist bestimmungsgemäß dazu in der Lage, den Gleich¬ stromzwischenkreis 11 mit Energie zu speisen, wie auch Ener- gie aus dem Gleichstromzwischenkreis 11 zu ziehen. Ebenso ist der LGI 10 bestimmungsgemäß in der Lage - über den Einspeise¬ punkt 9 - Energie aus dem Niederspannungsnetz 2 zu ziehen, wie auch Energie in das Niederspannungsnetz 2 (zurück-) zu speisen (Wirkenergie, Stützleistung 34) und Blindleistung 33 (zur Aufrechterhaltung des Netzstromes) im Niederspannungs¬ netz 2, d.h. eine netzseitige Verschiebung von elektrischen Größen, im Besonderen von Strom und Spannung, zueinander zu bewirken . Wie die Fig. verdeutlicht, sind - zum Zweck einer Energieumwandlung in eine chemische bzw. mechanische Energieform und entsprechender Speicherung dieser Energie - über DC-DC-Wand- ler 12, 13 - Energiespeichermodule 14, 15, in diesem Fall eine Li-Batterie 14 sowie ein Schwungradspeicher 15, an den Gleichstromzwischenkreis 11 angeschlossen. LGI 10 is intended to be able to dine equal ¬ current intermediate circuit 11 with energy as well as to draw energy from the DC link. 11 Likewise, the LGI 10 is intended to be able - on the feeder ¬ point 9 - to draw power from the low-voltage network 2, such as feeding and energy in the low-voltage network 2 (back) (active energy, backup power 34) and reactive power 33 (to maintain of the line current) in the low-voltage network ¬ 2, ie, a network-side shift of electrical quantities, in particular of current and voltage to cause to one another. As the FIGURE makes clear, energy storage modules 14, 15, in this case a Li battery 14, are provided for the purpose of energy conversion into a chemical or mechanical energy form and corresponding storage of this energy via DC-DC converters 12, 13 and a flywheel storage 15, connected to the DC intermediate circuit 11.
Weitere chemische, mechanische und/oder thermische Energie¬ speicher können in entsprechender Anordnung und Verschaltung vorgesehen sein. Further chemical, mechanical and / or thermal energy ¬ memory can be provided in a corresponding arrangement and interconnection.
Derartige thermische, chemische und mechanische Energiespei¬ cher, wie die dargestellte Li-Batterie 14 bzw. der Schwung¬ radspeicher 15, sind gekennzeichnet durch Alterungseffekte wie auch deren Ladung und Entladung im Zeitbereich von - grö- ßer - mehreren Millisekunden erfolgt. Such thermal, chemical and mechanical Energiespei ¬ cher, such as the illustrated Li-battery 14 and the flywheel ¬ radspeicher 15, are characterized by aging effects as well as their charge and discharge in the time range of - greater - several milliseconds done.
Wie weiter die Fig. verdeutlicht, ist der Gleichstromzwischenkreis 11 mit einem elektrischen (hier auch als physika- lisch bezeichnet) Energiespeicher 16, hier einem Kondensator, beschaltet . As further illustrated in the figure, the DC intermediate circuit 11 is connected to an electrical (here also as a physical) termed energy storage 16, here a capacitor, connected.
Derartige elektrische bzw. physikalische Energiespeicher, wie der Kondensator 16, erlauben - im Gegensatz/Unterschied zu den thermischen, chemischen und mechanischen Energiespeicher - hoch dynamisch, kurzzeitig, d.h. im Bereich von einer oder mehreren Millisekunden, und alterungsbeständig eine Ladung und Entladung. Such electrical or physical energy storage, such as the capacitor 16, allow - in contrast / difference to the thermal, chemical and mechanical energy storage - highly dynamic, short-term, i. in the range of one or more milliseconds, and resistant to aging a charge and discharge.
Mittels dieser an den Gleichstromzwischenkreis angeschlosse¬ nen Energiespeicher 14, 15 und 16 kann - im bestimmungsgemäßen Gebrauch des LGI - die Blindleistung 33 (ermöglicht eine Aufrechterhaltung des Netzstroms) im Niederspannungsnetz 2 erzeugt werden bzw. kann die Wirkenergie in das Niederspannungsnetz 2 eingebracht oder daraus entzogen werden. By means of this is castle ¬ nen to the DC intermediate circuit energy store 14, 15 and 16 may - of LGI in normal use - the reactive power 33 (allows the maintenance of the line current) in the low-voltage network 2 are produced or the active energy can be introduced into the low-voltage network 2 or withdrawn therefrom become.
So können durch die Einrückspeiseeinheit 2 und deren Energie¬ speicher 14, 14, 16 insbesondere spezifizierte symmetrische, zyklische Energieschwankungen in dem Niederspannungsnetz 2 wie auch ein azyklischer Energieüberschuss bzw. ein Mangel an Energie im Niederspannungsnetz 2, beispielsweise verursacht durch die gasbetriebene Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5, ausgeglichen - und damit Netzstörungen kompensiert werden. Thus, by the feed-in power supply unit 2 and its energy ¬ memory 14, 14, 16 in particular specified symmetric, cyclic energy fluctuations in the low-voltage network 2 as well as an acyclic energy surplus or a lack of energy in the low-voltage network 2, for example, caused by the gas-powered engine generator unit. 5 , balanced - and thus network disturbances are compensated.
Entsprechend der physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften der gewählten Energiespeicher 14, 15 und der elektrischen Eigenschaften ihrer bzw. der Wandler 12, 13 ist der Energietransport mit Reaktionszeiten behaftet. Die gewählten Ener- giespeicher 14, 15 sind deshalb entsprechend der erforderlichen Reaktionszeit ausgewählt, angeordnet - und werden ent¬ sprechend durch das intelligente Leistungsmanagement (durch den LGC) koordiniert, um in Kombination den benötigten Reaktionszeitbereich bei den Netzstörungen abzudecken. According to the physical or chemical properties of the selected energy storage 14, 15 and the electrical properties of their or the converter 12, 13, the energy transport is subject to reaction times. The selected energy storage device 14, 15 are therefore selected according to the required reaction time, arranged - and ent ¬ talking by the intelligent power management coordinates (by the LGC) to cover in combination the required reaction time range for the network disturbances.
So werden sehr dynamische Korrekturgrößen aus dem physikalischen Speicher 16 entnommen; weniger dynamische Korrekturgrößen werden aus dem chemischen Speicher 14 und dem mechani- sehen Speicher 15 entnommen. Die Grenze der Entnahme vom physikalischen Speicher 16 bzw. vom chemischen/mechanischen Energiespeicher 14, 15 ist nach wirtschaftlichen Randbedingungen definiert. Thus, very dynamic correction quantities are taken from the physical memory 16; less dynamic correction quantities are taken from the chemical storage 14 and the mechanical see memory 15 taken. The limit of the removal of the physical memory 16 and the chemical / mechanical energy storage 14, 15 is defined by economic constraints.
Die Energieaufladung des physikalischen Energiespeichers 16 im Gleichstromzwischenkreis 11 wird durch die Sollwertvor¬ gabe/ZwischenkreisSpannung erzwungen . Der Ladungszustand des chemischen und mechanischen Energie¬ speichers 14, 15 wird durch den LGC 4 entsprechend überwacht und derart gesteuert, das deren Ladungszustand bei ungefähr 80% - 90% gehalten wird. Die Energieaufladung des chemischen und mechanischen Energiespeichers 14, 15 kann - steuerbar durch den LGC 4 - durch - einen vorausgehenden störungsfreien Betrieb - der gasbetriebenen Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 - oder einer ande¬ ren Energiequelle (nicht dargestellt) , wie aus einer Abwärme betriebenen Wandlereinheit (Abgas-Microturbine) oder solchen auf Basis von erneuerbarer Energien, oder auch über das The energy charge of the physical energy storage 16 in the DC intermediate circuit 11 is forced by the setpoint input ¬ / DC link voltage. The charge state of the chemical and mechanical energy ¬ memory 14, 15 is monitored by the LGC 4 accordingly and controlled so that the state of charge is maintained at about 80% - 90%. The energy charging of the chemical and mechanical energy storage means 14, 15 may - controllable by the LGC 4 - by - a preceding interference-free operation - the gas fueled internal combustion engine-generator unit 5 - (not shown) or a ande ¬ ren energy source such as operated from a waste heat converter unit ( Exhaust microturbine) or those based on renewable energies, or even over the
Niederspannungsnetz 2 (und LGI 10) selbst (auf den bevorzug¬ ten 80% - 90% Ladungszustand) erfolgen. Eine Ladung des Energiespeichers 16 über einen spezifizierten Spannungs-Grenzwert wird durch einen Einsatz eines hochdyna¬ mischen, am Gleichstromzwischenkreis 11 angeschlossenen Low-voltage network 2 (and LGI 10) itself (on the preferred ¬ 80% - 90% charge state) take place. A charge of the energy accumulator 16 over a specified voltage limit, is connected by an insert of a hochdyna ¬ mix at the DC intermediate circuit 11
Choppers 25 mit Hilfe eines ohmschen Widerstandes 26 in ther¬ mische Energie umgewandelt (Überladungsschutz) . Choppers 25 by means of an ohmic resistance 26 in ther ¬ mix energy converted (overcharge protection).
Nach abgeschlossener Speicherladung des physikalischen Energiespeichers 16 bzw. des chemischen/mechanischen Speichers 14, 15 wird die von einer solchen Erzeugerquelle zur Verfü¬ gung gestellte Energie entweder über die Einrückspeiseeinheit 3 bzw. über den LGI 10 oder auch unmittelbar dem Niederspannungsnetz 2 zugeführt. Entsprechende Steuerung sieht der LGC 4 vor . Zur Regelung und Steuerung der beteiligten Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten im Rahmen des Leistungs-/Energiemanage- ments ist der LGC 4, wie die Fig. verdeutlicht, mit einem Modell 23 der Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten, wie auch mit einem Prozessbild-Archiv 24, welches Betriebsfälle der beteiligten Erzeuger-Übertrager-Speichereinheiten beinhaltet, ausgestattet . After completion of the storage charge of the physical energy storage 16 or the chemical / mechanical memory 14, 15, provided by such a generating source to the Availability checked ¬ supply energy is also supplied to either the Einrückspeiseeinheit 3 or via the LGI 10 or directly to the low-voltage network. 2 Corresponding control provides the LGC 4. For controlling and controlling the participating generator-transformer storage units in the context of power / energy management, the LGC 4, as the figure illustrates, with a model 23 of the generator-transformer storage units, as well as with a process image archive 24th containing operating cases of the involved generator-transmitter storage units.
Basierend auf dem Modell 23 und/oder dem Prozessbild-Archiv 24 werden Reaktionen der beteiligten Erzeuger-Übertrager- Speichereinheiten (im Rahmen der „Koordinierung/Management") ermittelt und koordiniert, um so das Gesamtsystem mit allen Teilnehmern stoßfrei und dynamisch in geeigneter Weise (vor- ) zusteuern - und so die Netzstörungen - aus beispielsweise regelungstechnischen Mängel bei der gasbetriebenen Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 oder statischen Effekten bei den regelungstechnischen Übertragungsstecken - dynamisch und stoßfrei zu kompensieren. Eine - sonst üblicherweise vorgese¬ hene bzw. erforderliche - „energetische" Überdimensionierung der gasbetriebenen Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 ent¬ fällt, wird die gasbetriebene Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 durch diese Steuerung des LGC im Rahmen des Leistungs- /Energiemanagements von nicht zur Wirkleistung beitragenden Strömen entlastet. Based on the model 23 and / or the process image archive 24, reactions of the participating generator-transmitter storage units (in the context of the "coordination / management") are determined and coordinated, so that the entire system with all participants bumplessly and dynamically in an appropriate manner ( To prevent - and so the network disturbances - from, for example, control engineering deficiencies in the gas-powered internal combustion engine generator unit 5 or static effects in the control technology transmission links - dynamically and bumplessly compensate a - otherwise usually vorgese ¬ hene or required - "energy" oversizing the gas fueled internal combustion engine generator unit falls 5 ent ¬, the gas-fueled internal combustion engine-generator unit 5 is relieved by this control of the LGC within the power / energy management of not contributing to the effective power flows.
So werden beispielsweise auch durch den LGC 4 die Regeleinheiten 19, 20 vom gasbetriebenen Verbrennungsmotor 17 und vom Generator 18 in Abhängigkeit von Erfordernissen des Niederspannungsnetzes 2 aufeinander regelungstechnisch abgestimmt, um so (beispielsweise) Abweichungen des gasbetriebenen Verbrennungsmotors 17 vom aktuellen Arbeitspunkt oder Energie¬ spitzen in Form von Überdrehzahlen bei dem gasbetriebenen Verbrennungsmotor 17 durch entsprechende Beeinflussung von Zündung, Zündzeitpunkt und Kraftstoffgemischaufbereitung (Mo- tormanagement ) dynamisch abzufangen. Thus, for example, by the LGC 4, the control units 19, 20 from the gas-powered internal combustion engine 17 and the generator 18 depending on requirements of the low-voltage network 2 coordinated control technology, so (for example) deviations of the gas-powered engine 17 from the current operating point or energy ¬ peaks in Form of overspeeds in the gas-powered internal combustion engine 17 by appropriately influencing the ignition, ignition timing and fuel mixture preparation (engine management) intercept dynamically.
Zur dynamischen Steuerung der Leistungsabgabe des gasbetrie¬ benen Verbrennungsmotors 17 sind eine partielle Abschaltung von Zündkreisen und die Zündzeitpunktbeeinflussung geeignet. Auch solches wird vom LGC 4 durch entsprechende Ansteuerung und Koordinierung der Regeleinheiten 19, 20 vom gasbetriebenen Verbrennungsmotor 17 und vom Generator 18 koordiniert. For dynamically controlling the power output of gasbetrie ¬ enclosed internal combustion engine 17 are a partial cut-off of ignition circuits and the Zündzeitpunktbeeinflussung suitable. Such is also coordinated by the LGC 4 by appropriate control and coordination of the control units 19, 20 from the gas-powered internal combustion engine 17 and the generator 18.
Im Falle eines elektrischen Lastabwurfes neigen die Drehzahlen des gasbetriebenen Verbrennungsmotors 17 zu Überschwingungen - was zu Energiespitzen im Niederspannungsnetz 2 führt - , da - aufgrund der speziellen Eigenschaften eines gasbe- triebenen Verbrennungsmotors - dessen Energiezuführung nicht zeitnah gestoppt werden kann. Gesteuert über den LGC 4 können dann mit diesen Energiespitzen die am Gleichstromzwischenkreis 11 angeschlossenen Energiespeicher 16, bzw. 14, 15 der Einrückspeiseeinheit 3 aufgeladen werden. Der Überladungs- schütz für den physikalischen Energiespeicher 16 wird durch den Chopper 25 und den ohmschen Widerstand 26 gewährleistet. In the case of electrical load shedding, the rotational speeds of the gas-operated internal combustion engine 17 tend to overshoots - which leads to energy peaks in the low-voltage network 2 - because - due to the special properties of a gas-powered internal combustion engine - its energy supply can not be stopped in a timely manner. Controlled via the LGC 4 can then be charged with these energy spikes connected to the DC intermediate circuit 11 energy storage 16, or 14, 15 of the feed supply unit 3. The overcharge contactor for the physical energy store 16 is ensured by the chopper 25 and the ohmic resistor 26.
Auch steuert der LGC 4 die Einrückspeiseeinheit 3 so, dass in einem statisch eingeschwungenen Speisezustand der gasbetrie- benen Verbrennungsmotor-Generatoreinheit 5 kein Einfluss auf die Form der elektrischen Größen vorgenommen wird. D. h., wenn Spannung, Strom, Phasenlage und die Frequenz im Niederspannungsnetz 2 statisch der Soll-Vorgabe entsprechen (- und solches vom LGC 4 detektiert wird -) , kann die Einrückspeise- einheit 3 deaktiviert oder in einen Stand-By-Betrieb geschal¬ tet werden. The LGC 4 also controls the feed-in feed unit 3 in such a way that in a statically steady feed state of the gas-operated internal combustion engine generator unit 5, no influence is exerted on the shape of the electrical variables. In other words, if voltage, current, phase position and the frequency in the low-voltage network 2 statically correspond to the desired specification (and such is detected by the LGC 4), the feed-in supply unit 3 can be deactivated or switched to stand-by mode geschal ¬ tet.
Auch steuert der LGC 4 die Blindleistung ( -sabgabe/-saufnähme) 33 oder die Wirk-/Stützleistung ( -sabgabe/-saufnähme) 34 der Einrückspeiseeeinheit 3 am Einspeisepunkt 9 derart, dass die Regeleinheit 20 des Generators 18 keine Abweichung von den Betriebsbedingungen erkennt und die Regeleinheiten 19, 20 keine Regelaktivitäten bzw. keine Fehlererkennung und Abrege- lung bei der gasbetriebenen Verbrennungsmotor-Generatorein- heit 5 veranlassen. Wie die Fig. weiter zeigt, ist das lokale Niederspannungsnetz 2 weiter - über eine Verbindung/-sleitung 29 - mit einem Mittelspannungsnetz 27 gekoppelt. In der Verbindung/Verbindungsleitung 29 ist ein Mittelspannungsschalter 28 angeordnet, welcher ebenfalls von dem LGC 4 gesteuert wird. Auch ist dort eine Messelektronik 22 vorgese¬ hen, mittels welcher der LGC 4 dortige elektrische Größen er- fasst . Also, the LGC 4 controls the reactive power (discharge / intake) 33 or the active / backup power (discharge / intake) 34 of the feed-in feeding unit 3 at the feed point 9 such that the control unit 20 of the generator 18 detects no deviation from the operating conditions and the control units 19, 20 cause no control activities or no fault detection and deactivation in the gas-powered internal combustion engine generator unit 5. As the FIG. Further shows, the local low-voltage network 2 is further coupled via a connection / line 29 to a medium-voltage network 27. In the connection / connection line 29, a medium voltage switch 28 is arranged, which is also controlled by the LGC 4. Also, there is a measuring electronics 22 vorgese ¬ hen, by means of which the LGC 4 detects local electrical variables.
Damit wird ermöglicht, dass - in Abhängigkeit von Netzzustand und Einspeisebedingung - eine Unterspannungsauslösung bedarfsgerecht verzögert wird. Weiter zeigt die Fig. auch eine alternative Energieeinspei¬ sung 30 der Einrückspeiseeinheit 3. This makes it possible to delay an undervoltage release as required, depending on the network status and the feed-in condition. Next, FIG., An alternative solution Energieeinspei ¬ 30 of Einrückspeiseeinheit third
Hier speist die Einrückspeiseeinrichtung 3, wie die Fig. verdeutlicht, eine potenzialfreie Hilfswicklung (Blindleistungs- wicklung) eines Transformators 32 mit höherer Spannung. Diese Wicklung ist entsprechend einer geforderten Dauer-Blindleis¬ tung ausgelegt. Für die Einspeisung der Stützleistung für eine kurze Zeitspanne, beispielsweise für wenige 100ms, wird die Überlastfähigkeit dieser Wicklung, von Leitungen und der Einrückspeiseeinheit 3 ausgenutzt. Here, the feed-in supply device 3 feeds, as the FIG. Illustrates, a potential-free auxiliary winding (reactive power winding) of a transformer 32 having a higher voltage. This winding is designed according to a required duration Blindleis ¬ tion. For the supply of the backup power for a short period of time, for example, for a few 100ms, the overload capacity of this winding, of lines and the feed-in power unit 3 is exploited.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zu einem Leistungsmanagement bei einem Energie¬ verteilungsnetz (2) mit einer Einrückspeiseeinheit (3) gekennzeichnet durch 1. Arrangement for power management in an energy distribution network ¬ (2) with a feed-in unit (3) characterized by
eine Steuereinheit (4), die derart eingerichtet ist, dass ein aktueller Netzistzustand eines Energieverteilungsnetzes (2) erfasst wird und in Abhängigkeit des erfassten Netzistzu- stands eine Energieabgabe oder Energieaufnahme (Energieab- gabe/-aufnähme, Energieeinrückspeisung) der Einrückspeiseeinheit (3), insbesondere in das Energieverteilungsnetz (2), veranlasst wird. a control unit (4) which is set up in such a way that a current network state of a power distribution network (2) is detected and depending on the detected network state an energy release or energy absorption (energy release / absorption, energy injection) of the feed-in supply unit (3), in particular in the power distribution network (2), is caused.
2. Anordnung zu einem Leistungsmanagement bei einem Energie- verteilungsnetz nach mindestens dem voranstehenden Anordnungsanspruch, 2. Arrangement for a power management in an energy distribution network according to at least the preceding invention claim,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Einrückspeiseeinheit (3) einen in einem Zwei- bzw. Vier¬ quantenbetrieb betreibbaren Umrichter (10), insbesondere ei- nen netzgeführten Wechselrichter im Zweiquantenbetrieb (10), und/oder einen mit dem in dem Zwei- bzw. Vierquantenbetrieb betreibbaren Umrichter (10) verschalteten Gleichstromzwischenkreis (11) aufweist. the Einrückspeiseeinheit (3) an operable in a two or four ¬ quantum operating inverter (10), in particular a line-commutated inverter in the two-quantum operating (10) and / or (10 with the operable in the two or four quantum operating inverter ) interconnected DC intermediate circuit (11).
3. Anordnung zu einem Leistungsmanagement bei einem Energie¬ verteilungsnetz nach mindestens einem der voranstehenden Anordnungsansprüche, 3. The arrangement for a power management in a power distribution network ¬ according to at least one of the preceding arrangement claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
an der Einrückspeiseeinheit (3) mindestens ein thermischer oder chemischer oder mechanischer Energiespeicher (14, 15) angeschlossen ist. at least one thermal or chemical or mechanical energy store (14, 15) is connected to the feed-in supply unit (3).
4. Anordnung zu einem Leistungsmanagement bei einem Energie¬ verteilungsnetz nach mindestens einem der voranstehenden Anordnungsansprüche, 4. An arrangement in a power management in a power distribution network ¬ according to at least one of the preceding arrangement claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Einrückspeiseeinheit (3) einen Gleichstromzwischenkreis (11) aufweist, welcher mit mindestens einem elektrischen Energiespeicher (16), insbesondere einem Kondensator (16), beschaltet ist. the feed-in supply unit (3) has a DC intermediate circuit (11), which is provided with at least one electrical Energy storage (16), in particular a capacitor (16), is connected.
5. Anordnung zu einem Leistungsmanagement bei einem Energie- erteilungsnetz nach mindestens einem der voranstehenden5. Arrangement for power management in an energy distribution network according to at least one of the preceding
Anordnungsansprüche, Arrangement claims,
angeschlossen an ein Energieverteilungsnetz (2), insbesondere an ein lokales Niederspannungsnetz (2), an welchem Energieverteilungsnetz (2) eine, insbesondere gasbetriebene, durch die Steuereinheit (4) steuerbare Verbrennungsmotor-Generatoreinheit (5), angeschlossen ist. connected to an energy distribution network (2), in particular to a local low-voltage network (2), to which energy distribution network (2) is connected, in particular a gas-driven internal combustion engine generator unit (5) controllable by the control unit (4).
6. Anordnung zu einem Leistungsmanagement bei einem Energie¬ verteilungsnetz nach mindestens einem der voranstehenden Anordnungsansprüche, 6. An arrangement in a power management in a power distribution network ¬ according to at least one of the preceding arrangement claims,
eingesetzt zu einer dynamischen Stützung eines Energievertei¬ lungsnetzes (2), wobei durch die Steuereinheit (4) gesteuerte Energieabgabe/-aufnähme (Energieeinrückspeisung) der Einrückspeiseeinheit (3) Netzstörungen im Energieverteilungsnetz (2) kompensiert werden. used as a dynamic support of a Energievertei ¬ lung network (2), wherein by the control unit (4) controlled energy release / -aufnähme (Energieeinrückspeisung) of the Einrückspeiseeinheit (3) disturbances in the mains power distribution network (2) are compensated.
7. Verfahren für ein Leistungsmanagement bei einem Energie¬ verteilungsnetz, bei dem 7. A method for power management in a power distribution network ¬ wherein
- ein aktueller Netzistzustand eines Energieverteilungsnetzes (2) erfasst wird und  - a current Netzistzustand a power distribution network (2) is detected and
- in Abhängigkeit des erfassten Netzistzustands eine Energie- abgabe/-aufnähme (Energieeinrückspeisung) einer Einrückspeiseeinheit (3) , insbesondere in das Energieverteilungsnetz (2), veranlasst wird.  - Depending on the detected Netzistzustands an energy output / -aufnähme (Energieeinrückspeisung) a feed-in feed unit (3), in particular in the power distribution network (2), is caused.
8. Verfahren für ein Leistungsmanagement bei einem Energie¬ verteilungsnetz nach mindestens dem voranstehenden Verfahrensanspruch, bei dem 8. A method for power management in a power distribution network ¬ according to the preceding method claim, wherein
- der erfasste Netzistzustand mit einem vorgebbaren  - The detected Netzistzustand with a predetermined
(Netzsoll- ) Zustand verglichen wird und (Net set) state is compared and
- in Abhängigkeit des Vergleichs die Energieabgabe/-aufnähme (Energieeinrückspeisung) der Einrückspeiseeinheit (3) veranlasst wird. - As a function of the comparison, the energy output / -aufnähme (Energieeinrückspeisung) the feed-in feed unit (3) is caused.
9. Verfahren für ein Leistungsmanagement bei einem Energie¬ verteilungsnetz nach mindestens einem der voranstehenden Ver fahrensansprüche, 9. A method for a power management method claims at an energy ¬ distribution system according to at least one of the preceding Ver,
gekennzeichnet durch marked by
eine Einrückspeiseeinheit (3) nach mindestens einem der voranstehenden Anordnungsansprüche . a feed-in supply unit (3) according to at least one of the preceding Anordnungsansprüche.
10. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens für ein Leis tungsmanagement bei einem Energieverteilungsnetz nach mindes tens einem der voranstehenden Verfahrensansprüchen, 10. Arrangement for carrying out a method for a power management in an energy distribution network according to at least one of the preceding method claims,
gekennzeichnet durch marked by
die Steuereinheit (4) nach mindestens einem der voranstehenden Anordnungsansprüche. the control unit (4) according to at least one of the preceding Anordnungsansprüche.
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