ES2908726T3

ES2908726T3 - Procedimiento e instalación de energía eólica para alimentar potencia eléctrica

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Publication number: ES2908726T3
Application number: ES17716172T
Authority: ES
Inventors: Johannes Brombach
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2037-04-05
Also published as: US11088546B2; KR20180128481A; BR112018069427A2; CA3017565A1; DK3440756T3; JP6800240B2; EP3440756A1; RU2708646C1; EP3440756B1; CN108886257B; US20200328599A1; WO2017174644A1; DE102016106215A1; CA3017565C; JP2019514323A; CN108886257A

Abstract

Procedimiento para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico en un punto de conexión a la red por medio de al menos una instalación de energía eólica o de un parque eólico que comprende una pluralidad de instalaciones de energía eólica, donde - una pluralidad de generadores de energía alimentan potencia a la red de suministro eléctrico y - una pluralidad de consumidores extraen potencia de la red de suministro eléctrico, de modo que en la red de suministro eléctrico se produce un balance de potencia entre la potencia alimentada y la potencia extraída, que es positivo cuando se alimenta más potencia de la que se extrae, y el procedimiento comprende los pasos: - monitorizar un indicador de potencia que es representativo del balance de potencia en la red de suministro eléctrico, - determinar una cantidad de energía de compensación en función del indicador de potencia, - alimentar una potencia eléctrica básica en función de una potencia eólica disponible, y - cambiar la alimentación de la potencia eléctrica básica en la cantidad de energía de compensación determinada.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento e instalación de energía eólica para alimentar potencia eléctrica

La presente invención se refiere a un procedimiento para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico. Además, la presente invención se refiere a una instalación de energía eólica para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico. La presente invención también se refiere a un parque eólico con varias instalaciones de energía eólica para alimentar una red de suministro eléctrico con este parque eólico.

La alimentación de energía eléctrica a una red de suministro eléctrico por medio de turbinas eólicas o parques eólicos es conocida. Ahora también se conoce ofrecer los llamados servicios de sistema con instalaciones de energía eólica o parques eólicos, que ayudan a respaldar y/o mejorar eléctricamente la red de suministro eléctrico.

Es particularmente problemático cuando se debe aumentar la potencia a alimentar para respaldar la red de suministro eléctrico, porque las instalaciones de energía eólica alimentan regularmente tanta potencia como la que pueden extraer actualmente del viento. Para mejorar esto, ya se ha propuesto para aumentos de potencia a corto plazo usar potencia de la masa de giro del rotor giratorio. Sin embargo, si se alimenta potencia aumentada y se utiliza para ello la potencia del rotor giratorio, este se ralentiza, de modo que la potencia aumentada alimentada correspondiente sólo puede alimentarse durante un breve período de tiempo.

Además, incluso hoy en día, muchos operadores de red confían en las propiedades de respaldo a la red de grandes máquinas síncronas conectadas, que funcionan especialmente como generadores de centrales eléctricas convencionales, especialmente centrales nucleares, centrales eléctricas de carbón y centrales eléctricas de gas. Algunos operadores de red aún parecen desear tal respaldo. Sin embargo, la topografía de la red está cambiando, al menos en algunos países, por lo que dichos respaldos de red también pueden ser desventajosos debido al comportamiento físico de los generadores síncronos mencionados, que se acoplan directamente a la red, y pueden no ser ideales para todas las situaciones. Por ejemplo, Las inestabilidades se producen debido a resonancias subsincrónicas.

La Oficina Alemana de Patentes y Marcas ha investigado el siguiente estado de la técnica en la solicitud prioritaria de la presente solicitud: DE 102009 014012 A1, DE 102014209541 A1, US 2015/0159627 A1, EP 1665494 B1, EP 2 282053 A1 y WO 2012/171532 A2.

Además, se conocen procedimientos para controlar una instalación de energía eólica por los documentos DE 102013 222452 A1, EP 2921 698 A1, EP 2999076 A1 y US 2015/0159627 A1.

Por lo tanto, la presente invención se basa en el objeto de abordar al menos uno de los problemas mencionados anteriormente. En particular, se va a proponer una solución para una instalación de energía eólica o un parque eólico con el que se va a proponer un respaldo de red o un servicio de sistema para respaldar una red de suministro eléctrico lo más mejorado posible en comparación con los procedimientos conocidos. En particular, debe crearse una solución que pueda tener en cuenta situaciones cambiantes, especialmente situaciones cambiantes en la estructura o topología de una red de suministro eléctrico, durante el respaldo de la red. Como mínimo, se debe proponer una solución alternativa a lo que se conocía anteriormente.

Según la invención, se propone un procedimiento según la reivindicación 1, una instalación de energía eólica según la reivindicación 13 y un parque eólico según la reivindicación 18. Se propone un procedimiento para alimentar energía eléctrica a una red de suministro eléctrico mediante al menos una instalación de energía eólica, y la alimentación se realiza en un punto de conexión a la red de suministro eléctrico. Varios productores de energía alimentan energía a la red de suministro eléctrico y varios consumidores extraen energía de la red de suministro eléctrico, de modo que existe un balance de energía en la red de suministro eléctrico entre la energía alimentada y la energía extraída. En el caso ideal, este balance de potencia es 0 si se alimenta la misma cantidad de potencia que se extrae. En este caso, se supone que el balance de potencia es positivo si se alimenta más potencia de la que se extrae. Por tanto, se entiende por balance de potencia positivo una situación en la que existe un excedente de potencia en la red de suministro eléctrico.

Para ello se propone monitorizar un indicador de potencia que sea representativo del balance de potencia en la red de suministro eléctrico. En el caso más simple, el indicador de potencia puede ser la frecuencia de la red o el comportamiento de la frecuencia de la red, especialmente su cambio. No obstante, también se pueden considerar otras variables, como la tensión de red o su comportamiento. De acuerdo con una realización, se mide el balance de potencia y el indicador de potencia puede entonces corresponder directamente al balance de potencia o proporcionarse como un valor normalizado correspondiente. Una medición puede, por ejemplo, llevarse a cabo en redes pequeñas midiendo toda la potencia alimentada y toda la potencia consumida, o midiendo los flujos de potencia.

A continuación, se determina una cantidad de energía de compensación en función de este indicador de potencia. La instalación de energía eólica alimenta una potencia eléctrica básica en función de la potencia eólica disponible. Si prevalece el viento nominal, esta potencia básica puede ser la potencia nominal de la instalación de energía eólica, por ejemplo.

Ahora se propone que la alimentación de la potencia eléctrica básica se cambie en la cantidad de energía de compensación determinada. Por lo tanto, si se determina una cantidad de energía de compensación positiva en función del indicador de potencia, especialmente cuando se detecta un requisito de potencia en la red de suministro eléctrico, la alimentación aumenta en esta cantidad específica, es decir, positiva, de energía de compensación. Especialmente cuando se detecta un exceso de potencia en la red, puede resultar regularmente un valor negativo para la cantidad de energía de compensación, de modo que cambiando la alimentación de la potencia eléctrica básica por la cantidad de energía de compensación determinada significa que la alimentación de la potencia eléctrica básica se reduce.

Para determinar una cantidad de energía de compensación en función del indicador de potencia, por ejemplo, el exceso de potencia registrado en la red de suministro eléctrico se puede dividir entre los productores de energía de esta red de suministro eléctrico según su tamaño y el resultado se puede multiplicar por un intervalo de tiempo de referencia. Si, por poner un ejemplo ilustrativo sencillo, se ha registrado un excedente de potencia de 100 MW y se sabe que un parque eólico en consideración proporciona alrededor del 1% de la potencia de todos los alimentadores conectados a esta red de suministro eléctrico, estos 100 MW podrían ser dividido en consecuencia de tal manera que se asigna a este parque eólico 1 MW. Por supuesto, también se pueden utilizar otros valores y distribuciones, en cuyo caso, por ejemplo, solo se tienen en cuenta aquellos alimentadores que pueden proporcionar un servicio del sistema. También se puede considerar una ponderación. Si, para volver a este ejemplo, el intervalo de tiempo de referencia es un segundo, se podría calcular una cantidad de energía de 1 MWs, es decir, alrededor de 0,28 kWh, como la cantidad de energía de compensación.

Sin embargo, también es posible establecer una tabla correspondiente de antemano, en la que, por ejemplo, se asignan cantidades de energía de compensación a cambios predeterminados en la frecuencia de la red o diferencias predeterminadas entre la frecuencia de la red y la frecuencia nominal de la red. Estos se pueden usar dependiendo de los cambios de frecuencia detectados o las desviaciones de frecuencia detectadas. Se puede interpolar entre dichas entradas.

Esta cantidad de energía de compensación también se puede alimentar en consecuencia, considerándose aquí también valores negativos, y se puede realizar un nuevo cálculo y una alimentación ajustada correspondientemente al final del intervalo de tiempo de referencia.

La potencia eléctrica básica se determina preferentemente en función de una potencia eólica registrada u observada mediante tecnología de control. También es posible determinar la potencia eléctrica básica en función de un valor previamente determinado de la potencia eléctrica básica y también teniendo en cuenta la cantidad de energía de compensación previamente determinada y adicionalmente alimentada. Mediante la determinación y alimentación adicional correspondiente de una cantidad de energía de compensación se puede aproximar el comportamiento de este tipo de alimentación o de respaldo, es decir, el comportamiento de la instalación de energía eólica correspondiente, o dado el caso, del parque eólico correspondiente, al comportamiento de un generador síncrono acoplado directamente a la red de suministro eléctrico. Un generador síncrono acoplado directamente a la red también alimenta físicamente energía adicional, que proviene de su energía de rotación, en caso de un balance de potencia negativo y, por lo tanto, un cambio en la frecuencia de la red. Como resultado, este generador síncrono se vuelve más lento. Por consiguiente, en realidad sólo se alimenta adicionalmente una cierta cantidad de energía y dicha cantidad de energía tampoco está disponible en cualquier cantidad.

Preferiblemente, también se puede predeterminar una reserva de energía para la alimentación propuesta por medio de una instalación de energía eólica o un parque eólico, y la cantidad de energía de compensación se puede determinar en función de esta reserva de energía predeterminada. Especialmente cuando se determina una cantidad positiva de energía de compensación, esta puede depender de la reserva de energía predeterminada y de la cantidad adicional de energía de compensación que se haya alimentado recientemente.

Preferiblemente, se determina una reserva de energía para la instalación de energía eólica o para el parque eólico, que indica una cantidad de energía que se puede alimentar a la red de suministro eléctrico además de la potencia eléctrica básica. La cantidad de energía de compensación se determina entonces en función de esta reserva de energía. La cantidad de energía de compensación se determina así al menos en función del indicador de potencia y en función de la reserva de energía. Por ejemplo, la cantidad de energía de compensación se puede determinar a través de una función de dependencia del indicador de potencia y además un factor de ponderación puede tener en cuenta la reserva de energía. Por ejemplo, se puede formar una relación entre la reserva de energía disponible y la reserva de energía máxima. Este factor, naturalmente, se encuentra entre los valores 1 y 0 y, por lo tanto, puede incluirse en la determinación de la cantidad de energía de compensación según el indicador de potencia como un factor que puede asumir un valor de 0 a 1. Si se alimenta una cantidad de energía de compensación además de la potencia básica, esto conduce a una reducción de la reserva de energía y, por lo tanto, también puede conducir a un cambio directo en este factor de ponderación, por nombrar solo una realización preferida de la implementación. Otra variante preferida sería que la cantidad de energía de compensación se determine primero en función del indicador de potencia y la reserva de energía lleve a una reducción en el valor determinado tan pronto como la reserva de energía caiga por debajo de un valor predeterminado, como el 50% de la reserva máxima de energía.

Además, se puede utilizar un valor como reserva de energía máxima que resulte de las propiedades básicas de la instalación de energía eólica o del parque eólico. También se puede utilizar un valor como reserva de energía máxima o alternativamente como reserva de energía inicial, que indica cuánta reserva de energía está disponible en el momento en que se inicia una primera medida de respaldo a la red, que requiere una cantidad positiva de energía de compensación. Las explicaciones que se refieren a una reserva de energía máxima también se aplican mutatis mutandis a la reserva de energía inicial explicada aquí.

De acuerdo con una realización, se propone que la cantidad de energía de compensación se determine para un intervalo de tiempo de referencia y que la alimentación de la potencia básica se cambie en esta cantidad de energía de compensación en este intervalo de tiempo de referencia, es decir, aumente o disminuya, dependiendo del signo. Tal intervalo de tiempo de referencia puede ser, por ejemplo, un segundo, o medio segundo, o 200 ms, para nombrar solo algunos ejemplos preferidos. Por lo tanto, se calcula una cantidad de energía de compensación y se alimenta en este intervalo de tiempo de referencia o se alimenta tan pronto como sea posible en un intervalo de tiempo que es tan grande como el intervalo de tiempo de referencia.

De esta manera se puede lograr que se pueda alimentar una determinada cantidad de energía de compensación durante un breve espacio de tiempo, es decir, que se pueda alimentar adicionalmente. Como resultado, esta energía puede alimentarse como apoyo, especialmente durante un corto período de tiempo. Además, posteriormente, es decir, para el siguiente intervalo de tiempo de referencia se puede determinar de nuevo una cantidad de energía de compensación y volver a alimentarla. Por tanto, el comportamiento de esta instalación de energía eólica o parque eólico también puede aproximarse al de un generador síncrono acoplado directamente a la red. En particular, aquí se alimenta una cantidad de energía que depende de la situación en la red de suministro eléctrico y, por otro lado, esta situación en la red de suministro eléctrico se reconsidera constantemente, es decir, en cada intervalo de tiempo de referencia. La reserva de energía todavía disponible para respaldo se tiene o se puede tener en cuenta al determinar la cantidad de energía de compensación.

Preferiblemente, se propone proporcionar periodos de tiempo asimétricos y/o diferentes para el intervalo de referencia y el intervalo de alimentación. Por ejemplo, se sugiere calcular una cantidad de energía de compensación cada segundo, pero alimentar esta por períodos de tiempo más largos, por ejemplo, de 3 s. El mayor tiempo puede ser el tiempo que tarda la potencia de control en reaccionar o basarse en ella. Como resultado, los paquetes de energía se calcularían y alimentarían y estos paquetes de energía se sumarían, y llegado el caso incluso se superpondrían.

Según otra realización, se propone que la cantidad de energía de compensación se determine en función del indicador de potencia de manera que sea positiva, es decir, la alimentación de la potencia básica aumenta cuando el balance de potencia disminuye y es negativo. Por lo tanto, se propone que, al determinar la cantidad de energía de compensación, se considere el valor absoluto del balance de potencia en la red de suministro eléctrico y también cómo se desarrolla este. Si el balance de potencia disminuye y es negativo, es decir, si aumenta en cantidad, se determina una cantidad de compensación positiva, por supuesto suponiendo que todavía haya una reserva de energía, que también se puede denominar como energía de reserva para este propósito. Preferiblemente, se supone un valor límite inferior predeterminado, del que debe bajarse para que se determine tal cantidad de energía de compensación. En el caso de desviaciones mínimas en el balance de potencia del valor ideal 0, inicialmente no se determina ninguna cantidad de energía de compensación de acuerdo con una realización. De acuerdo con una realización, la respuesta puede ser sobre proporcionadamente menor cuando un indicador de potencia o balance de potencia es cercano a 0. De esta manera se puede lograr que, en caso de pequeñas desviaciones, prácticamente no haya alimentación adicional. La relación entre la cantidad de energía de compensación y el indicador de potencia se puede definir preferiblemente a través de un comportamiento de PT2 o se puede describir como un comportamiento correspondiente a una respuesta escalonada de un elemento de PT2.

En consecuencia, se propone una propuesta para calcular una cantidad de energía de compensación negativa, es decir, de tal manera que la cantidad de energía de compensación se determine en función del indicador de potencia de modo que sea negativa, es decir, se reduzca la alimentación de la potencia básica, si el balance de potencia aumenta y es positivo. Aquí también, según una forma de realización, se propone que este cálculo sólo tenga lugar cuando el balance de potencia haya superado un valor límite superior predeterminado. Aquí, y también en general para todas las situaciones aquí descritas, la reducción en la alimentación de la potencia básica también puede incluir el caso de que la instalación de energía eólica o el parque eólico absorban una cantidad de energía de compensación o una parte de la misma de la red de suministro eléctrico. Tal cantidad de energía absorbida puede almacenarse en la instalación de energía eólica o en el parque eólico o destruirse a través de las denominadas resistencias chopper, o también puede ser potencia alimentada que ha sido regulada a través del control de potencia.

De acuerdo con una realización, se propone que la cantidad de energía de compensación dependa del indicador de potencia mediante una función de dependencia y que la función de dependencia sea variable. Al alimentar una cantidad de energía de compensación en la red de suministro eléctrico en función de un indicador de potencia y, por lo tanto, en función del balance de potencia en la red de suministro eléctrico, el respaldo a la red se puede llevar a cabo en función del comportamiento de un generador síncrono acoplado directamente a la red de suministro eléctrico. Sin embargo, se puede lograr una mayor flexibilidad mediante el uso de una función de dependencia que sea variable. En particular, dicho procedimiento puede adaptarse a circunstancias cambiantes en la red de suministro eléctrico de una manera simple y rápida. De esta forma, también se pueden tener en cuenta las especificaciones de un operador de red.

Además, o como alternativa, se propone que la función de dependencia dependa del punto de conexión a la red. Esto puede afectar al diseño técnico de este punto de conexión a la red, en particular a su capacidad y habilidad para permitir la alimentación de energía adicional. De esta manera, también se puede tener en cuenta la posición del punto de conexión a la red en la red de suministro eléctrico, en particular en relación con la topología de la red de suministro eléctrico. Por ejemplo, aquí se puede tener en cuenta si un punto de conexión a la red está dispuesto de forma especialmente central o descentralizada en la red de suministro eléctrico. Los valores empíricos o mediciones realizadas u otras investigaciones de la red de suministro eléctrico también pueden brindar información sobre el comportamiento de la red de suministro eléctrico. Esto se puede utilizar, por ejemplo, para averiguar el comportamiento de oscilación de la red de suministro eléctrico. Teniendo en cuenta tal comportamiento de oscilación, puede ser ventajoso proporcionar diferentes funciones de dependencia para las diferentes posiciones de los puntos de conexión a la red en una red de suministro eléctrico de este tipo. En particular, puede usarse una función de dependencia para determinar o influir si se determina una cantidad particularmente grande de energía de compensación o más bien una pequeña cantidad de energía de compensación en función del balance de potencia. Dependiendo de la elección o configuración de la función de dependencia, se puede proporcionar una cantidad mayor o menor de energía de compensación para el mismo valor de un balance de potencia.

Una propiedad del punto de conexión a la red es su relación de corriente de cortocircuito. En particular, se propone que la función de dependencia se seleccione o ajuste de tal manera que cuanto mayor sea la cantidad de energía de compensación determinada, mayor será la relación de corriente de cortocircuito en el punto de conexión a la red. Esta relación de corriente de cortocircuito es la relación entre la potencia de cortocircuito y la potencia de conexión. En este contexto, se entiende por potencia de cortocircuito aquella potencia que la red de suministro correspondiente puede proporcionar en el punto de conexión a la red considerado, al que se va a conectar la instalación de energía eólica o el parque eólico, si se produce allí un cortocircuito. La potencia de conexión es la potencia de conexión de la instalación de energía eólica a conectar o del parque eólico a conectar, en particular la potencia nominal del generador o generadores a conectar.

Una función de dependencia de este tipo es preferiblemente no lineal, de manera que se puede evitar una proporcionalidad entre el balance de potencia y la cantidad de energía de compensación. Con una elección adecuada de la función de dependencia no línea se pueden contrarrestar las oscilaciones en la red de suministro eléctrico. Por ejemplo, dicha función de dependencia no lineal se puede seleccionar de tal manera que la cantidad de energía de compensación aumente cada vez más lentamente cuanto mayor sea el balance de potencia. De esta manera se puede evitar que, en el caso de que se produzca una oscilación, se tomen contramedidas con cantidades cada vez mayores de energía eléctrica, lo que en realidad podría conducir a una excitación de la oscilación.

Alternativa, o adicionalmente, se propone preferentemente que la función de dependencia se diseñe de tal manera que se comporte de manera diferente o presente una relación diferente cuando determina cantidades de energía de compensación positivas que cuando conduce a la determinación de cantidades de energía de compensación negativas. Esto también puede contrarrestar cualquier ocurrencia de una oscilación en la red de suministro eléctrico, o tener en cuenta el diferente comportamiento de las redes de suministro de energía en caso de exceso o defecto de alimentación.

La función de dependencia también puede depender del punto de conexión a la red y también puede modificarse. Por ejemplo, se puede proporcionar una función básica de la función de dependencia que depende del punto de conexión a la red y, además, un factor de ponderación para cambiar la función de dependencia.

La función de dependencia puede depender de una propiedad del sistema de la red de suministro eléctrico. Esto incluye, por ejemplo, la potencia total que pueden alimentar los generadores de energía conectados, que también pueden denominarse como sinónimos alimentadores o generadores. Esto también puede incluir considerar solo a los productores de energía dentro de un radio definido de, por ejemplo, unos pocos cientos de kilómetros, en particular, 200 km o 500 km. Entre estos, también se puede tener en cuenta el tipo de generadores de energía presentes y, adicional, o alternativamente, el tipo de consumidores presentes. Para ello, se puede formar un valor medio, por ejemplo, sobre la parte inductiva de todas las cargas en la impedancia total de todas las cargas. También se puede prever que solo se consideren los consumidores dominantes, es decir, por ejemplo, los consumidores que toman al menos una proporción mínima de la energía consumida por todos los consumidores, como el 5% o el 10%, por ejemplo.

Lo mismo se aplica a la consideración de los alimentadores, para lo cual también se puede disponer que sólo se consideren los más dominantes. Para tener en cuenta los alimentadores, también se puede prever crear una característica y seleccionar la función de dependencia en función de esto, por ejemplo, utilizando una tabla predeterminada. Tal característica puede incluir si la red tiene alimentadores o generadores más bien descentralizados, como instalaciones de energía eólica o sistemas fotovoltaicos, o incluye centrales eléctricas más convencionales, como centrales eléctricas de carbón o centrales nucleares. También se puede tener en cuenta cuánto servicio del sistema pueden proporcionar los generadores conectados. Para ello, se propone que cada productor conectado o alimentador indique un valor de potencia o un valor de energía que puede proporcionar dentro de un intervalo de respaldo predeterminado, que puede ser, por ejemplo, 5 s o 10 s. Tal indicación también puede cambiar durante la operación.

Según una realización, se consideran como propiedad del sistema una situación de interconexión o la configuración de los interruptores en la red de suministro eléctrico. El operador de la red de suministro eléctrico en particular puede influir en la topología de la red a través de la configuración adecuada del interruptor. Por ejemplo, una línea auxiliar se puede cambiar a una malla mediante la configuración adecuada del interruptor, o se puede cambiar o eliminar una topología de anillo. También es posible desconectar o conectar una línea paralela. Por ejemplo, por poner un ejemplo concreto, la desconexión de una línea de alta tensión a través de un río, para que excepcionalmente pueda pasar un barco muy grande, puede provocar tal cambio en la topología de la red. Para tener mejor en cuenta tales casos, se propone según una realización que la función de dependencia se cambie, ajuste o seleccione en función de una situación de interconexión o configuración de interruptores en la red de suministro eléctrico. La situación de conexión o la configuración de los interruptores en la red de suministro eléctrico se pueden medir pueden ser comunicadas por el operador de la red.

La función de dependencia se puede configurar o seleccionar en función de esto. Si estos valores cambian, como se indicó anteriormente, la función de dependencia también se puede cambiar en consecuencia.

Además, o como alternativa, todo esto puede tener lugar en función de un comportamiento del sistema de la red de suministro eléctrico. Tal comportamiento del sistema es, en particular, la tendencia de la red de suministro eléctrico a oscilar cuando hay fluctuaciones en el balance de potencia. El comportamiento del sistema se puede relacionar con las propiedades del sistema mencionadas anteriormente.

Además, o como alternativa, la función de dependencia se puede cambiar, establecer o seleccionar en función de al menos un estado del sistema de la red de suministro eléctrico. Un estado del sistema es un estado real de la red de suministro y se refiere en particular a la frecuencia en la red de suministro eléctrico y al voltaje en la red de suministro eléctrico. Sin embargo, también se pueden considerar otros estados del sistema, como la presencia o magnitud de armónicos en el voltaje eléctrico o corrientes eléctricas. El término estado del sistema debe entenderse aquí en términos de tecnología de control. En particular, no se refiere a características físicas u otras características de la red de suministro eléctrico, como el tamaño de un transformador, una línea o la impedancia de la red o una sección de la red.

Además, o como alternativa, se propone cambiar, ajustar o seleccionar la función de dependencia en función de al menos otra función de dependencia de otra instalación de energía eólica o de otro parque eólico. En particular, aquí se propone que esta instalación de energía eólica o el parque eólico se comunique con la otra instalación de energía eólica o el otro parque eólico e intercambie al menos esta información, pero preferiblemente intercambie información adicional más diversa. Aquí también se puede prever un ejemplo de dos parques eólicos idénticos para seleccionar diferentes funciones de dependencia, especialmente de modo que un parque eólico determina una mayor cantidad de energía de compensación que el otro parque eólico con el mismo indicador de potencia. Esto también puede contrarrestar un repunte y, en particular, evita que estos dos parques eólicos proporcionen respaldo de red uno contra el otro.

Además, o como alternativa, se propone que se tenga en cuenta una especificación externa, en particular una especificación externa por parte del operador de la red de suministro eléctrico. Como resultado, el operador de la red de suministro eléctrico, que también se denomina operador de red en aras de la simplicidad, puede tener la oportunidad de controlar las respectivas instalaciones de energía eólica o parques eólicos con respecto a sus servicios del sistema, en particular con respecto a sus propiedades de respaldo de red. Puede cambiar este comportamiento, detenerlo o elegir entre varias opciones. Esto también se puede adaptar, por ejemplo, dependiendo de la experiencia pasada.

De acuerdo con otra realización, se propone que la función de dependencia dependa de un evento en la red de suministro eléctrico, en particular de una desconexión o reconexión de una sección de la red. Si se desconecta una parte de la red de suministro eléctrico, por ejemplo, como una función de protección forzada o una reacción de protección, esto puede provocar que el balance de potencia también cambie repentinamente, tanto en la parte desconectada como en la otra parte. Si, por ejemplo, se corta una sección de la red donde se consume una cantidad de energía superior a la media, en la que posiblemente solo se conectan consumidores, un corte significa regularmente que la red de suministro eléctrico restante de repente tiene un balance de energía positivo, es decir, hay una necesidad repentina de contrarrestar un excedente de potencia de poder para actuar. Puede ser particularmente ventajoso contrarrestar este excedente de potencia más fuertemente en las proximidades del punto en el que se desconectó dicha subred. Si es previsible, al menos a corto plazo, que tal separación es inminente, la función de dependencia de un parque eólico en las proximidades de tal punto de separación puede cambiarse a una dependencia particularmente fuerte.

Lo mismo puede aplicarse si se van a volver a conectar redes parciales. Los parques eólicos que están más alejados de este punto de separación pueden elegir una función de dependencia más débil para contrarrestar la tendencia de la red a volverse inestable también en esta situación.

El indicador de potencia se determina preferentemente a partir de la frecuencia de la red, una derivada temporal de la frecuencia de la red, una tensión de la red, una diferencia de potencia medida, una frecuencia modelo que simula la frecuencia de la red y/o un ángulo de fase entre una fase de la tensión de la red y de la frecuencia del modelo. También se pueden combinar varias cantidades para determinar el indicador de potencia.

Según un modo de realización, se propone que el factor de potencia también se determine en función de la impedancia de la red. En particular, para determinar el factor de potencia se utiliza al menos una de las variables antes mencionadas, en particular la frecuencia de la red y/o su derivada temporal, y también se tiene en cuenta la impedancia de la red. Un valor medido en un punto de conexión a la red puede utilizarse como impedancia de red. También es posible que se conozca el valor de la impedancia de la red y sea proporcionado por el operador de la red, por ejemplo.

La frecuencia de la red o su derivada temporal de la red de suministro eléctrico, o una combinación de ambas, se usa preferentemente como indicador de potencia. Por supuesto, esto presupone que la red de suministro eléctrico tiene un voltaje alterno o es una red de voltaje alterno. Dependiendo de esta frecuencia de red como indicador de potencia, se determina entonces una cantidad de energía de compensación en cada caso y en este caso, por ejemplo, la cantidad de energía de compensación puede determinarse tanto mayor cuanto mayor sea el rebase de la frecuencia de red, es decir la frecuencia actual, en comparación con la frecuencia nominal o un valor límite inferior de una banda de tolerancia alrededor de la frecuencia de la red. Sin embargo, también pueden ser útiles otras consideraciones de la frecuencia de la red como indicador de potencia, como tener en cuenta un cambio en la frecuencia de la red. El indicador de potencia todavía puede corresponder a la frecuencia de la red o derivarse de ella. Si corresponde a la frecuencia de la red, los cambios en el indicador de potencia y, por lo tanto, los cambios en la frecuencia de la red se pueden tener en cuenta al determinar la cantidad de energía de compensación. Lo mismo se puede lograr si el indicador de potencia ya corresponde al cambio en la frecuencia de la red.

En redes pequeñas en particular, es posible medir la diferencia de potencia y utilizarla directamente como indicador de potencia. Como resultado, el balance de potencia se puede registrar y tener en cuenta directamente, lo que es ventajoso, pero puede ser costoso para redes particularmente grandes o redes particularmente complejas.

En lugar de medir la frecuencia de la red directamente, se puede tener en cuenta una frecuencia modelo que simule la frecuencia de la red. Tal frecuencia de modelo puede ser determinada, por ejemplo, por un observador de estado.

Además, o como alternativa, se propone tener en cuenta un ángulo de fase entre una fase o posición de fase de la tensión de red y una fase o posición de fase de la frecuencia modelo. De este modo, se puede tener muy en cuenta una modificación de la frecuencia de la red, que conduce a un aumento del ángulo de fase.

De acuerdo con una realización, se propone que la cantidad de energía de compensación se calcule a partir de un producto del cambio en el indicador de potencia y un primer factor de ubicación ajustable. En el caso más simple, la cantidad de energía de compensación corresponde a este producto. Sin embargo, se pueden tener en cuenta otras variables influyentes, como la cantidad total de energía disponible. En cualquier caso, se propone multiplicar el cambio en el indicador de potencia por el primer factor de ubicación para el cálculo, es decir, para determinar la cantidad de energía de compensación. Como resultado, la cantidad de energía de compensación se puede calcular en función del cambio en el indicador de potencia, por ejemplo, un cambio en la frecuencia.

A través de este primer factor de ubicación se puede incorporar una consideración dependiente de la ubicación del punto de conexión de red en cuestión. Por ejemplo, el valor 1 puede usarse como el primer factor de ubicación para una primera instalación de energía eólica o un primer parque eólico que alimenta la red de suministro eléctrico a través de un primer punto de conexión a la red. En el caso de otra instalación de energía eólica u otro parque eólico que, por lo demás, tenga los mismos requisitos que la primera instalación de energía eólica o el primer parque eólico, pero que se conecte a la red de suministro eléctrico a través de un punto de conexión a la red diferente, que en particular esté dispuesto en una diferente ubicación en la red de suministro eléctrico, se puede utilizar, por ejemplo, el valor 0,5 como primer factor de ubicación. Como resultado, se puede llevar a cabo una ponderación utilizando este factor de ubicación y se puede influir en la determinación de la cantidad de energía de compensación dependiendo del punto de conexión a la red. Sin embargo, el primer factor de ubicación también puede ser variable para poder incluir variables distintas de la ubicación del punto de conexión a la red, o para poder reaccionar más dinámicamente como resultado.

Además, o como alternativa, se propone de acuerdo con otra realización que la cantidad de energía de compensación se calcule a partir de un producto del indicador de potencia y un segundo factor de ubicación ajustable. En consecuencia, el indicador de potencia se toma como base y se multiplica por un factor de ubicación. Aquí también, como en la realización en la que se usa el cambio en el indicador de potencia, también se pueden incluir otras variables influyentes. Sin embargo, en el caso más simple, la cantidad de energía de compensación se calcula directamente a partir del producto del indicador de potencia y el segundo factor de ubicación.

Sin embargo, si están involucradas otras variables influyentes, también se puede realizar una combinación con la realización descrita anteriormente, en la que la cantidad de energía de compensación se determina, entre otras cosas, a partir del cambio en el indicador de potencia. En este caso, se pueden incluir el primer y el segundo factor de ubicación. Teóricamente, usar solo un factor de ubicación podría ser suficiente y los factores de ubicación primero y segundo podrían ser idénticos. En principio, esto también podría considerarse para las dos variantes individuales sin una combinación, es decir, si solo se considera el indicador de potencia o solo su cambio. Prácticamente, sin embargo, el factor de ubicación, tanto el primer como el segundo factor de ubicación, pueden contener una normalización. En particular, el cambio en el indicador de potencia descrito se relaciona con un cambio en el indicador de potencia a lo largo del tiempo, por lo que ya existe una unidad física diferente en comparación con el valor absoluto del indicador de potencia. Esto se puede tener en cuenta a través del factor de ubicación correspondiente. También se puede tener en cuenta un ajuste de variable para las diferentes situaciones descritas a través del factor de ubicación respectivo. Alternativamente, la frecuencia y el cambio de frecuencia pueden fluir juntos al indicador de potencia, de modo que el indicador de potencia ya contenga ambos y el uso del indicador de potencia tenga en cuenta la frecuencia y el cambio de frecuencia.

Otra realización preferida se caracteriza porque la instalación de energía eólica o el parque eólico tiene al menos un dispositivo de alimentación para alimentar la potencia eléctrica a la red de suministro eléctrico y el dispositivo de alimentación tiene al menos un rango de operación que debe cumplirse para satisfacer una protección del sistema o los valores límite impuestos, donde para alimentar la cantidad de energía de compensación, se sale del rango de operación durante un intervalo de tiempo de compensación predeterminado, en particular, se excede al menos un valor límite superior del rango de operación hasta un valor de exceso predeterminado cuando la alimentación de la potencia básica se aumenta.

La planta de energía eólica utilizada o el parque eólico utilizado presenta por lo tanto al menos un dispositivo de alimentación, que a su vez presenta al menos un rango de operación. Especialmente cuando se usa una instalación de energía eólica, se puede proporcionar un solo dispositivo de alimentación, especialmente un inversor que incluye un estrangulador de salida. En el caso de un parque eólico, se pueden utilizar varios dispositivos de alimentación de este tipo. Sin embargo, también es posible que el parque eólico recoja la energía de sus instalaciones de energía eólica de otra forma y utilice un dispositivo de alimentación central, para describir una variante adicional.

Este al menos un dispositivo de alimentación tiene por lo tanto al menos un rango de operación que debe mantenerse para mantener la protección del sistema o los valores límite impuestos. En particular, la corriente máxima a alimentar puede formar un límite superior y por lo tanto definir un rango de operación con respecto a la corriente a alimentar. Otro rango de operación puede estar dado por un rango de voltaje a usar.

Sin embargo, ahora se propone que se abandone el rango de operación excepcionalmente para alimentar la energía de compensación. Esto solo está previsto durante un intervalo de tiempo de compensación predeterminado. Esto se basa en el conocimiento de que los rangos de operación, especialmente los límites de voltaje, corriente o potencia, pueden provocar daños térmicos en particular. Por lo tanto, exceder dichos límites puede provocar un sobrecalentamiento. Sin embargo, se reconoció que los aumentos de temperatura que ocurren de esta manera, que finalmente conducen a la destrucción o al menos al envejecimiento, tienen una cierta constante de tiempo y, por lo tanto, pueden aceptarse aumentos a corto plazo. Dado que aquí se proporciona la alimentación a corto plazo definida de una cantidad predeterminada de energía de compensación, es posible cumplir con el hecho de que esto solo tiene lugar durante un tiempo muy corto, en particular utilizando un intervalo de tiempo de referencia corto a pesar de exceder los valores límite. En particular, eligiendo un intervalo de tiempo de referencia corto, se puede evitar un sobrecalentamiento a pesar de una alimentación excesiva.

Preferiblemente, se prevé un valor límite superior para el rango de operación, que puede superarse hasta un valor de exceso predeterminado si se aumenta la alimentación de la potencia básica. Mediante la definición de este valor de exceso predeterminado, en particular en relación con el tiempo de superación previsto o el tiempo de superación máximo, la superación y especialmente el efecto resultante se pueden mantener dentro de límites de manera específica. Por ejemplo, superar la velocidad nominal equivale a superar un límite. Esto significa que hay más energía disponible en el rotor.

De acuerdo con una realización preferida, se propone que la energía de rotación de la instalación de energía eólica se use para alimentar la cantidad de energía de compensación si se aumenta la alimentación de la potencia básica. Por lo tanto, si se debe alimentar más energía de la que genera actualmente la instalación de energía eólica, se puede usar energía rotacional, en particular del rotor aerodinámico, pero también del rotor electrodinámico de la instalación de energía eólica. Como resultado, también debería hacer que la velocidad del rotor disminuya. Pero esto se acepta. Al determinar la energía de compensación que se alimenta adicionalmente aquí, la energía que se toma de la rotación también se especifica claramente y, por lo tanto, se puede controlar. Por consiguiente, la cantidad de energía de compensación también se puede determinar en función de la velocidad del rotor de la instalación de energía eólica. El rotor de la instalación de energía eólica básicamente significa el rotor aerodinámico y el rotor electrodinámico puede denominarse aquí rodete (Laufer) para una mejor diferenciación. Sin embargo, las velocidades del rodete y del rotor son las mismas en una instalación de energía eólica sin engranajes y, en el caso de una instalación de engranajes, las dos velocidades se pueden convertir fácilmente entre sí.

Además, o como alternativa, se propone que la energía se almacene como energía de rotación en la instalación de energía eólica cuando se reduce la alimentación de la carga base, es decir, cuando se alimenta o incluso se extrae menos energía de la red de suministro eléctrico. Especialmente en el caso de que solo se alimente menos energía a la red de suministro eléctrico, pero aún se alimente una potencia positiva, tal uso del rotor como acumulador de energía puede realizarse simplemente mediante menos energía correspondiente del rotor o del movimiento del rotor que la entrada al mismo por el viento. El almacenamiento de la energía de rotación se puede lograr simplemente aumentando un punto de ajuste de velocidad en consecuencia.

Como alternativa, o adicionalmente, la regulación de potencia de la instalación de energía eólica está prevista preferiblemente si se reduce la alimentación de la potencia básica. Por ello se propone cambiar el punto de funcionamiento de la instalación de energía eólica de forma que genere menos energía. Esto se puede hacer, por ejemplo, inclinando las palas del rotor alejándolas del viento.

De acuerdo con una realización preferida, se propone que

- la instalación de energía eólica o al menos una de las instalaciones de energía eólica del parque eólico tenga un generador que funciona a la velocidad de rotación del generador,

- se determine un valor esperado que indica si se espera un cambio en el balance de potencia, y

- la velocidad de rotación se cambie dependiendo del valor esperado si este indica que se espera un cambio en el balance de potencia.

Por lo tanto, se propone comprobar si cabe esperar un cambio en el balance de potencia. Se puede esperar un cambio en el balance de potencia, por ejemplo, en función de la hora del día basado en valores empíricos si la experiencia ha demostrado que un número particularmente grande o consumidores de alta potencia están encendidos o apagados. También se puede esperar un balance de potencia si esto es anunciado por un gran consumidor. También se puede esperar cuando la proporción de potencia generada fotovoltaicamente en particular cambia debido al cambio de día a noche o viceversa. Preferiblemente se evalúa un pronóstico del tiempo, en particular un pronóstico del viento, y a partir de él se determina un cambio en la energía eólica que se espera que sea alimentada. De esto también se puede derivar un valor esperado para un balance de potencia. Otros eventos pueden ser gradientes de potencia máxima que, por ejemplo, pueden ocurrir durante un eclipse solar, grandes eventos deportivos seguidos por mucha gente, Navidad y Nochevieja.

También es concebible que consumidores particularmente grandes transmitan un mensaje al operador de red u otro centro de control anuncie un cambio en este gran consumidor. Un apagado planificado o una reconexión de una subred de la red de suministro eléctrico también puede generar la expectativa de un cambio en el balance de potencia. En consecuencia, se determina un valor esperado y se sugiere que la velocidad cambie en función de este valor esperado si indica que se espera un cambio en el balance de potencia. En particular, se sugiere que se incremente la velocidad cuando se espera que el balance de potencia se vuelva negativo, haciendo así disponible más energía de rotación que se puede usar para determinar y luego alimentar la cantidad de energía de compensación.

Otro aspecto a tener en cuenta es salirse de los límites acústicos permitidos durante un breve periodo de tiempo por exceso de velocidad. En promedio, el sistema aún puede cumplir con los valores límite, pero se puede permitir más velocidad durante un breve período de tiempo como respaldo, lo que genera más ruido, pero solo durante un breve período de tiempo.

De acuerdo con la invención, también se propone una instalación de energía eólica para alimentar energía eléctrica a una red de suministro eléctrico en un punto de conexión a la red y esta instalación de energía eólica incluye

-un medio de monitorización para monitorizar un indicador de potencia que es representativo de un balance de potencia en la red de suministro eléctrico, en el que el balance de potencia indica una potencia diferencial como una diferencia entre

- potencia a alimentada a la red de suministro eléctrico por generadores de energía y

- potencia extraída de la red de suministro eléctrico por los consumidores, siendo el balance de potencia positivo si se alimenta más potencia de la que se extrae,

- un medio de determinación para determinar una cantidad de energía de compensación dependiendo del indicador de potencia,

- un dispositivo de alimentación para alimentar la energía eléctrica a la red de suministro eléctrico en el punto de conexión de la red,

-un dispositivo de control para controlar el dispositivo de alimentación tal que

- el dispositivo de alimentación alimenta una potencia eléctrica básica en función de la potencia eólica disponible, y que

- el dispositivo de alimentación cambia la alimentación de la potencia eléctrica básica en la cantidad de energía de compensación determinada.

El medio de monitorización monitoriza así el indicador de potencia representativo del balance de potencia. El balance de potencia indica una potencia diferencial como la diferencia entre la potencia alimentada a la red de suministro eléctrico y la potencia extraída de la red de suministro eléctrico. También se define aquí, como ya se ha explicado anteriormente en relación con al menos una forma de realización del procedimiento para la alimentación de energía eléctrica.

El medio de determinación determina entonces una cantidad de energía de compensación en función del indicador de potencia. Los medios de determinación pueden ser, por ejemplo, una unidad de cálculo con un microprocesador. Los medios de determinación también pueden formar parte de un dispositivo de control, que se explicará a continuación, para controlar un dispositivo de alimentación. El dispositivo de alimentación, que puede estar configurado, por ejemplo, como un inversor con un inductor aguas abajo, se utiliza para alimentar la energía eléctrica a la red de suministro eléctrico en el punto de conexión a la red y es controlado por el dispositivo de control. En este caso, el dispositivo de control controla el dispositivo de alimentación de tal manera que se alimenta una potencia eléctrica básica en función de la potencia eólica disponible y, además de la potencia eléctrica básica, se alimenta la cantidad de energía de compensación determinada por el medio de determinación. Si esta cantidad de energía de compensación se determina con un valor negativo, la alimentación de la potencia básica se reduce en consecuencia.

La instalación de energía eólica propuesta se caracteriza preferentemente porque realiza al menos un procedimiento según uno de los modos de realización descritos anteriormente.

La instalación de energía eólica tiene preferiblemente un acumulador de energía de reserva en el que se puede almacenar la reserva de energía o una parte de la misma. Por ejemplo, una parte de la reserva de energía puede almacenarse en la rotación del rotor aerodinámico y/o el rodete de la instalación de energía eólica y otra parte puede almacenarse en este almacén de energía de reserva para poder proporcionar más energía de compensación. El acumulador de energía de reserva puede estar previsto, por ejemplo, como acumulador de batería o como una batería inercial, o como una combinación de ambos.

El acumulador de energía de reserva para la instalación de energía eólica está previsto preferentemente como acumulador de energía externo. El acumulador de energía puede estar previsto, por ejemplo, en una carcasa o edificio adicional fuera de la instalación de energía eólica. Sin embargo, también se puede proporcionar externamente en relación con el dispositivo de alimentación, es decir, en particular uno o más inversores. Por lo tanto, no forma parte del inversor y se proporciona, en particular, como complemento de un enlace de tensión continua de un inversor. En particular, tiene un múltiplo, por ejemplo, al menos cinco veces o al menos diez veces, la capacidad de almacenamiento de un enlace de tensión continua de una disposición de inversor utilizada.

Según una realización, se propone que la instalación de energía eólica se caracterice porque

-el dispositivo de control tiene un bloque de factor de ubicación para proporcionar un primer y/o segundo factor de ubicación, donde el bloque de factor de ubicación tiene una entrada en la que se puede ingresar una variable que influye en el factor de ubicación, y donde

-la cantidad de energía de compensación se calcula a partir de un producto del cambio en el indicador de potencia y el primer factor de ubicación o porque adicional, o alternativamente

-la cantidad de energía de compensación se calcula a partir de un producto del indicador de potencia y el segundo factor de ubicación.

El dispositivo de control tiene así un bloque de factor de ubicación que puede proporcionar un primer o segundo factor de ubicación o ambos factores de ubicación. Para ello dispone de una entrada en la que se puede introducir al menos una variable que influya en el factor de ubicación. En el caso más simple, se ingresa un valor que es proporcional al factor de ubicación. En principio, el factor de ubicación también se puede introducir directamente. Sin embargo, se introduce preferiblemente un factor de ponderación en cada caso, que puede estar en el rango de 0 a 1, por ejemplo, para luego vincularlo a una función, en el caso más simple para multiplicarlo por otro valor para así obtener el factor de ubicación. En el ejemplo que se muestra, ingresar un factor de ponderación de 1 daría como resultado el factor de ubicación máximo, mientras que ingresar un valor de 0.5, por ejemplo, daría como resultado un factor de ubicación con la mitad de la magnitud del factor de ubicación máximo.

Este factor de ubicación o estos factores de ubicación se ponen a disposición, específicamente, se proporcionan en particular para un cálculo adicional. Entonces se puede calcular la cantidad de energía de compensación a partir de ellos, es decir, a partir de un producto del cambio en el indicador de potencia y el primer factor de ubicación o también o alternativamente a partir del producto del indicador de potencia y el segundo factor de ubicación. También es posible una combinación. De este modo se puede influir en la cantidad de energía de compensación o en su cálculo. Esta influencia también se puede realizar externamente introduciendo la variable que influye en el factor de ubicación en la entrada del bloque de factor de ubicación, por ejemplo, por el operador de red o por un controlador de parque si la instalación de energía eólica está dispuesta en un parque eólico.

De acuerdo con la invención, también se propone un parque eólico que tiene una pluralidad de instalaciones de energía eólica para suministrar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico en un punto de conexión a la red. Este parque eólico incluye

-un medio de monitorización de parque para monitorizar un indicador de potencia que es representativo de un balance de potencia en la red de suministro eléctrico, en el que el balance de potencia indica una potencia diferencial como una diferencia entre

- potencia alimentada a la red de suministro eléctrico por generadores de energía y

- potencia extraída de la red de suministro eléctrico por los consumidores, siendo el balance de potencia positivo si se alimentan más potencia de la que se extrae,

-un medio de determinación de parque para determinar una cantidad de energía de compensación dependiendo del indicador de potencia,

-un dispositivo de control del parque para controlar las instalaciones de energía eólica de tal manera que

- las instalaciones de energía eólica alimenten una potencia eléctrica básica en función de la potencia eólica disponible, y que

- las instalaciones de energía eólicas varíen la alimentación de la potencia eléctrica básica en la cantidad de energía de compensación determinada.

Un parque eólico de este tipo puede, por lo tanto, de manera similar a la descrita anteriormente para la instalación de energía eólica, respaldar la red determinando y alimentando una cantidad de energía de compensación en concreto. Mediante el uso de un parque eólico puede proporcionarse y alimentarse una cantidad de energía de compensación sustancialmente mayor o puede reducirse la alimentación en esta cantidad de energía de compensación de lo que sería posible con una sola instalación de energía eólica del parque eólico.

Para ello, el parque eólico dispone de un medio de determinación de parque que funciona de forma similar al medio de determinación de instalación de energía eólica descrito anteriormente y determina una cantidad de energía de compensación en función del indicador de potencia. El medio de determinación de parque tiene en cuenta el tamaño, las propiedades y también el estado operativo de las instalaciones de energía eólica en el parque eólico. A continuación, se prevé la puesta en marcha del dispositivo de control de parque, que controla las instalaciones de energía eólica en consecuencia, es decir, de tal manera que, además de la potencia eléctrica básica, se alimenta la cantidad de energía de compensación determinada o, si es negativa, que la potencia básica se reduzca en consecuencia. En este caso, el dispositivo de control de parque no controla cada detalle de las instalaciones de energía eólica, sino que especifica preferiblemente los valores nominales correspondientes para la alimentación, en particular los valores nominales de potencia. La ejecución concreta puede ser realizada por las instalaciones de energía eólica.

La especificación de la cantidad de energía de compensación debe implementarse en consecuencia en las instalaciones de energía eólicas. Esto se puede hacer, por ejemplo, mediante un valor porcentual, que el dispositivo de control de parque puede emitir como un valor, por ejemplo, y que luego conduce a un valor porcentual correspondiente de la cantidad de energía de compensación de la instalación de energía eólica específica para cada una de las instalaciones de energía eólica, por ejemplo, basado en una cantidad máxima de energía de compensación de la instalación de energía eólica respectiva. Por ejemplo, también se puede relacionar con cualquier cantidad de energía de referencia.

El parque eólico tiene preferiblemente instalaciones de energía eólica según al menos una realización descrita anteriormente. En este caso, el medio de monitorización de parque puede estar formado por un medio de monitorización de la instalación de energía eólica. El medio de determinación de parque y/o el dispositivo de control de parque también pueden omitirse o adaptarse a las instalaciones de energía eólica. En particular, se propone que el dispositivo de control de parque pueda influir en un factor de ubicación de las instalaciones de energía eólica, en particular accediendo a la entrada del bloque de factor de ubicación e ingresando allí una variable correspondiente para influir en el factor de ubicación.

Se propone preferentemente para el parque eólico, que se proporcione un acumulador de energía de parque para almacenar energía adicional para proporcionar la cantidad de energía de compensación o parte de la misma. Por lo tanto, además de las instalaciones de energía eólica, el parque eólico también puede proporcionar otro dispositivo de almacenamiento, a saber, este acumulador de energía de parque. Para ello está previsto opcionalmente un dispositivo de alimentación de parque, que alimenta a su vez energía desde el acumulador de energía de parque a la red de suministro eléctrico, en particular de forma independiente de las turbinas eólicas. Para ello, por ejemplo, se puede prever un dispositivo inversor adicional. La alimentación independiente de las instalaciones de energía eólica, utiliza su propio dispositivo de alimentación de parque, pero preferiblemente está coordinada con la alimentación de potencia eléctrica de las otras instalaciones de energía eólica, especialmente cuando se usa el dispositivo de control de parque. Como resultado, el respaldo para la red de suministro eléctrico se puede mejorar en el sentido de que se puede proporcionar energía adicional para el respaldo de este acumulador de energía de parque, y se puede proporcionar un respaldo de red y alimentación que es independiente de las instalaciones de energía eólica y, por lo tanto, puede ser fácilmente complementado.

El acumulador de energía también puede estar previsto en las instalaciones de energía eólica individuales y/o en el circuito intermedio de corriente continua de un inversor o de varios inversores.

Si la cantidad de energía de compensación determinada es negativa, también se puede prever que la energía se tome de la red de suministro eléctrico y se alimente al acumulador de energía de parque. En el caso más sencillo, las instalaciones de energía eólica pueden seguir funcionando sin cambios. En tal caso, las instalaciones de energía eólica pueden simplemente continuar alimentando la potencia básica sin aumentarla ni reducirla.

De acuerdo con una realización, se propone que

-el dispositivo de control de estacionamiento tenga un bloque de factor de ubicación de parque para proporcionar un primer y/o segundo factor de ubicación, donde el bloque se factor de ubicación de parque tiene una entrada en la que se puede ingresar una variable que influye en el factor de ubicación, y donde

-la cantidad de energía de compensación se calcule a partir de un producto del cambio en el indicador de potencia y el primer factor de ubicación, o que adicional o alternativamente

-la cantidad de energía de compensación se calcule a partir de un producto del indicador de potencia y el segundo factor de ubicación.

Así, un parque eólico también se puede controlar o ajustar externamente cambiando uno o más factores de ubicación. Como resultado, el factor o factores de ubicación y, por lo tanto, la cantidad de energía de compensación se pueden cambiar externamente, por ejemplo, por un operador de red.

Como resultado, se logra una alta flexibilidad de este respaldo de red, lo que se aplica no solo a este parque eólico, sino también a las instalaciones de energía eólica descritas y a los procedimientos descritos. En particular, es posible reaccionar inmediatamente a un cambio en el balance de potencia porque la cantidad respectiva de energía de compensación se determina en función de esto.

Sin embargo, también se puede influir en esta dependencia y, por lo tanto, se puede influir en el comportamiento del sistema de la red de suministro eléctrico.

Otra sugerencia es proporcionar cargas controlables como una forma adicional de implementación para proporcionar energía negativa. Para esto, o, además, se propone que un controlador de parque, es decir, un controlador central de un parque eólico, que también puede denominarse controlador de parque eólico, controle a los consumidores en la red de distribución o en la red de suministro eléctrico para reducir el consumo según sea necesario. Esto puede aumentar el balance de potencia.

La invención se explicará ahora con más detalle a continuación utilizando ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas.

Figura 1 muestra una instalación de energía eólica en una vista en perspectiva.

Figura 2 muestra esquemáticamente un parque eólico.

Figura 3 muestra una sección de una red de suministro eléctrico con algunos elementos que influyen en el comportamiento de la red de suministro eléctrico.

Figura 4 ilustra posibles formas de determinar una cantidad de energía de compensación.

Figura 5 ilustra un posible tipo y modo de operación de alimentación en energía de compensación en un diagrama.

Figura 6 ilustra otro posible tipo y modo de operación de alimentación en energía de compensación en un diagrama adicional.

La figura 1 muestra una instalación de energía eólica 100 con una torre 102 y una góndola 104. En la góndola 104 está dispuesto un rotor 106 con tres palas de rotor 108 y un buje (spinner) 110. Durante el funcionamiento, el viento hace girar el rotor 106 y, por lo tanto, acciona un generador en la góndola 104.

La figura 2 muestra un parque eólico 112 con, por ejemplo, tres instalaciones de energía eólica 100, que pueden ser iguales o diferentes. Las tres instalaciones de energía eólica 100 son, por lo tanto, representativas de prácticamente cualquier número de instalaciones de energía eólica en un parque eólico 112. Las instalaciones de energía eólica 100 proporcionan su potencia, en particular la corriente generada, a través de una red de parque eléctrico 114. Las corrientes o potencias de las instalaciones de energía eólica individuales 100 se suman y, por lo general, se proporciona un transformador 116, que aumenta el voltaje en el parque para luego alimentarlo a la red de suministro 120 en el punto de alimentación 118, que también se denomina generalmente como PCC. La figura 2 es solo una ilustración simplificada de un parque eólico 112, que no muestra un controlador, por ejemplo, aunque, por supuesto, hay un controlador presente. La red de parque 114 también puede diseñarse de manera diferente, por ejemplo, en el sentido de que también hay un transformador a la salida de cada instalación de energía eólica 100, solo por nombrar otro ejemplo de realización.

La figura 3 muestra parte de una red de suministro eléctrico 2, que indica diferentes secciones de línea para diferentes niveles de tensión, en concreto, para tensión máxima HH, alta tensión H y media tensión M. También existen secciones de baja tensión, pero no se identifican aquí con más detalle. Parte de la red de suministro eléctrico es una gran central eléctrica 4, una central hidroeléctrica 6, una instalación de energía eólica 8, que corresponde a una instalación de energía eólica 100 según la Fig. 1 o 2, y un primer parque eólico WP1 y un segundo parque eólico WP2. Se trata de generadores de energía que alimentan la red de suministro eléctrico 2.

En la Fig. 3 se ilustran como consumidores una primera fábrica 10 y una segunda fábrica 12, así como una primera ciudad 14 y una segunda ciudad 16. Se proporcionan transformadores T para varias conexiones y también la conexión entre la red de extra alta tensión y la red de alta tensión, que se identifican con la misma letra T, pero por supuesto están dimensionadas de manera diferente.

Se dispone un interruptor S1 para conectar o desconectar la primera fábrica 10, así como un interruptor S2 para conectar o desconectar la central hidroeléctrica 6, la primera ciudad 14 y la instalación de energía eólica 8. La central hidroeléctrica 6, la primera ciudad 14 y la instalación de energía eólica 8 se combinan en una subred 18. El segundo interruptor S2 puede así desconectar la subred 18 de la red restante de la red de suministro eléctrico 2 o reconectarla después de una desconexión. En la Fig. 3 se supone inicialmente que el primer y el segundo interruptor están cerrados y que todos los generadores y consumidores de energía mostrados están conectados a la red de suministro eléctrico y alimentan o reciben potencia de ella.

Suponiendo que los productores y consumidores de energía, que se muestran en la Fig. 3 en la red de suministro eléctrico 2, son los únicos, o los únicos relevantes, productores o consumidores de energía, resulta la siguiente relación para el balance de potencia AP

AP - P1 - P2 P3 P4 - P5 - P⁶+ P7

donde se aplica lo siguiente: P3-P 31-P32+P33

Las potencias P1 a P7 o P31 a P33 se supone inicialmente que son positivos en términos de su valor y, por lo tanto, las flechas en la figura 3 para las respectivas potencias apuntan hacia afuera del generador de energía y hacia la red de suministro eléctrico 2 o hacia el consumidor y, por lo tanto, lejos de la red de suministro eléctrico. En consecuencia, se calcula positivamente la potencia de los generadores de energía y negativamente el de los consumidores.

La potencia P3 se refiere a la potencia suministrada desde la subred 18 a la red de suministro eléctrico 2 o a su línea principal 20. Este valor también puede ser negativo, especialmente cuando la central hidroeléctrica 6 y la instalación de energía eólica 8 no generan energía o juntas generan menos energía que la que consume la primera ciudad 14, es decir, cuando la suma de P31 y P33 es menor que P32.

Si ahora se supone inicialmente que el balance de potencia AP - 0, es decir, que la red de suministro eléctrico 2 funciona esencialmente en un estado estacionario, no será necesaria ninguna energía de respaldo. La instalación de energía eólica 8 en particular y los dos parques eólicos WP1 y WP2 podrían entonces funcionar en el clásico funcionamiento paralelo a la red, es decir, alimentar tanta potencia como pueden extraer del viento.

Si, por ejemplo, la primera fábrica 10 se desconecta de la red, es decir, el primer interruptor S1 se abre al menos simbólicamente, el consumo de energía P2 de la primera fábrica 10 podría caer a cero y el balance de energía AP sería entonces positivo. Por lo tanto, se suministraría más potencia a la red de suministro eléctrico 2 de la que consumen los consumidores conectados. Los parques eólicos WP1 y WP2 pueden, por ejemplo, registrar este balance de potencia positivo por medio de un sensor 22 o 24 y evaluarlo en un dispositivo de control de parque 26 o 28 y reaccionar en consecuencia. La detección por medio de los sensores 22 o 24 puede consistir en la detección de la frecuencia, por citar sólo un ejemplo. Sin embargo, la información también se puede obtener de otras formas, incluyendo que el operador de la red ponga a disposición dicha información.

Entonces se puede calcular una cantidad de energía de compensación en el dispositivo de control de parque 26 o 28, que, en el ejemplo mencionado del exceso de energía en la red de suministro eléctrico 2, debería conducir a un valor negativo para la energía de compensación en ambos casos. En consecuencia, los dos parques eólicos WP1 y WP2 ahora reducirían la potencia básica que previamente alimentaban a la operación en paralelo de la red en la energía de compensación calculada. El balance de energía o un indicador correspondiente para él, que se mencionó aquí como frecuencia, por ejemplo, continuaría siendo monitoreado. En consecuencia, en el siguiente punto en el tiempo, por ejemplo, en un siguiente punto en el tiempo de muestreo, podría calcularse de nuevo una cantidad de energía de compensación.

Dependiendo de la cantidad de energía de compensación calculada en cada caso, que habría que alimentar menos en este caso, puede ser suficiente un ajuste del funcionamiento de las instalaciones de energía eólica, o también se podría considerar disipar potencia mediante una resistencia térmica, que también puede denominarse chopper, o para convertirla en calor. Esto se puede hacer, por ejemplo, en cada instalación de energía eólica del parque eólico WP1 o WP2, o se puede proporcionar un chopper separado, que se muestra aquí como un chopper 30 o 32 como ejemplo. También es posible almacenar esta cantidad de energía de compensación o parte de ella en el acumulador de batería 34 o 36. Debe explicarse aquí que después de un tiempo, la potencia de control activada de los generadores más lentos en la red se hace cargo o al menos puede hacerse cargo parcialmente de la compensación del balance de energía. Por lo tanto, el respaldo a corto plazo puede ser suficiente.

En aras de la simplicidad, se supone con fines ilustrativos que los dos parques eólicos WP1 y WP2 son esencialmente idénticos, en particular tienen el mismo número de instalaciones de energía eólica con la misma potencia nominal. Sin embargo, los parques eólicos WP1 y WP2 difieren en su posición en la red de suministro eléctrico. El primer parque eólico WP1 está conectado en las proximidades de la primera fábrica 10 o del punto en el que la primera fábrica 10 alimenta la red de suministro eléctrico o la línea principal 20. El segundo parque eólico WP2, por el contrario, está más alejado del punto, en el que la primera fábrica 10 alimenta, que el primer parque eólico WP1. Por lo tanto, una medida de respaldo a la red en particular para los respectivos parques eólicos WP1 y WP2 también puede tener diferentes efectos. Para decirlo en términos algo simplificados, la desconexión descrita de la primera fábrica 10 tiene un efecto más directo en el primer parque eólico WP1 que en el segundo parque eólico 2.

Por lo tanto, ahora se propone tener en cuenta estas diferentes posiciones de conexión de los dos parques eólicos WP1 y WP2 en el mecanismo de respaldo a la red. En particular, se propone que la medida de respaldo de red del primer parque eólico WP1 se elija para que sea más fuerte que la del segundo parque eólico WP2. En particular, se propone que el primer parque eólico WP1 proporcione más energía de respaldo o, en este caso, tome más energía de respaldo del exceso de potencia que el segundo parque eólico WP2. Sin embargo, al mismo tiempo, el comportamiento básico de este respaldo de la red, es decir, la alimentación adicional de energía de compensación o la extracción de la energía de compensación debería ejecutarse de la misma manera. Se propone que la cantidad de energía de compensación determinada o calculada en cada caso, es decir, en el primer parque eólico WP1 y en el segundo parque eólico WP2, no solo dependa del balance de potencia o de un indicador del balance de potencia, sino también de una información de ubicación. En particular, depende de un factor de ubicación que tiene en cuenta estas diferencias en la situación de conexión del primer parque eólico WP1 por un lado y el segundo parque eólico WP2 por el otro.

En particular, aquí se puede proporcionar un factor de ubicación que asuma un valor entre 0 y 1 o, alternativamente, un valor entre 0,5 y 2. Entonces podría asumir el valor 2 para el primer parque eólico WP1 y el valor 0,5 para el segundo parque eólico WP2. En este ejemplo de ejemplo, un factor de ubicación con un valor de 1 podría usarse como el valor normal o promedio, y el valor sería el doble de este valor normal o promedio para el primer parque eólico WP1 y la mitad para el segundo parque eólico WP2. Sin embargo, esto es solo para fines ilustrativos. En cualquier caso, la cantidad de energía de compensación podría determinarse con la misma rapidez y con el mismo algoritmo y, por lo tanto, básicamente con la misma dinámica, pero con diferentes magnitudes para el primer parque eólico WP1 por un lado y el segundo parque eólico WP2 por el otro. Sin embargo, también se pueden considerar otras consideraciones, como, por ejemplo, proporcionar otras dinámicas.

La solución propuesta de determinar una cantidad de energía de compensación y alimentarla adicionalmente o reducir la alimentación en esa cantidad está especialmente pensada para el respaldo a la red a corto plazo en el rango de segundos, es decir, para tiempos inferiores a 10 s, en particular para tiempos de menos de 5 s. Durante este tiempo, se pueden iniciar medidas a largo plazo que pueden lograr un equilibrio de potencia a largo plazo, de modo que idealmente se restablece un balance de potencia AP de 0. La central hidroeléctrica 6, mostrada como ejemplo, ofrece la posibilidad de una compensación a más largo plazo. Sin embargo, también son posibles otras centrales eléctricas, como centrales eléctricas alimentadas con gas, por citar sólo otro ejemplo. Las grandes centrales eléctricas pueden ajustar la energía que alimentan a la red durante períodos aún más largos.

Si ahora el equilibrio de potencia vuelve a equilibrarse, es decir, el equilibrio de potencia AP es aproximadamente 0 y la primera fábrica 10 se enciende de nuevo, es decir, el interruptor S1 indicado simbólicamente está cerrado mientras la primera fábrica 10 también está consumiendo energía, puede surgir una situación nuevamente, en la que el balance de potencia AP ya no esté balanceado. Particularmente en el caso descrito, es decir, cuando la potencia P2 se extrae repentinamente, el balance de potencia AP se vuelve negativo.

Los dos parques eólicos WP1 y WP2 en particular pueden alimentar energía adicional para un respaldo a corto plazo. Para ello se determina una cantidad de energía de compensación y se alimenta. Esta cantidad de energía de compensación se puede utilizar parcial o totalmente a partir de la energía rotacional de las instalaciones de energía eólica del parque eólico. Además, o como alternativa, se puede tomar energía del acumulador de baterías 34 o 36. Para ello, el inversor 38 o 40 puede tomar energía del acumulador de baterías 34 o 36 y convertirla en corriente alterna y utilizar el respectivo transformador T para completar la respectiva potencia básica del parque eólico WP1 o WP2.

También en este caso, la cantidad de energía de compensación se determina dependiendo del balance de potencia o de un indicador del balance de potencia. Además, también se propone aquí proporcionar una variación adicional, es decir, dependiendo de la posición en la que el parque eólico respectivo WP1 o WP2 está conectado a la red de suministro eléctrico 2 o a la línea principal 20. Aquí se aplica lo mismo que se explicó anteriormente para el caso en el que el balance de potencia AP se vuelva positivo al abrir el interruptor S1.

También está el hecho de que cuando se alimenta energía adicional y, por lo tanto, al determinar o calcular la cantidad de energía de compensación se recomienda tener en cuenta una reserva de energía. Para el ejemplo ilustrado según la figura 3, esta reserva de energía puede estar compuesta por la energía de rotación que se puede extraer de las instalaciones de energía eólica y la energía que está disponible en, y se puede extraer de, el acumulador de baterías 34 o 36. En el caso de la energía de rotación en particular, debe tenerse en cuenta que puede aceptarse una cierta reducción de la velocidad asociada con la extracción de la energía de rotación. Sin embargo, no es conveniente extraer toda la energía de rotación y, por lo tanto, detener los rotores. Correspondientemente, la energía de rotación completa no debe tenerse en cuenta aquí como la reserva de energía o como una parte de la reserva de energía, sino solo la que se puede extraer de tal manera que la instalación de energía eólica pueda continuar operando de manera sensata.

Una forma de tener en cuenta la reserva de energía es monitorizar cuando cae por debajo de un cierto valor límite, por ejemplo, el 10% o preferiblemente el 20% de la reserva de energía máxima posible. Siempre que haya más reserva de energía que este límite inferior, la cantidad de energía de compensación se puede calcular sin restricciones. Si no se alcanza dicho valor límite inferior, se puede proporcionar un algoritmo para reducir la cantidad de energía de compensación o su cálculo. Este es solo un ejemplo de la consideración, también es concebible proporcionar una reserva de energía desde el principio en un algoritmo de cálculo para calcular la cantidad de energía de compensación.

Al considerar la reserva de energía, generalmente no solo se tiene en cuenta que solo hay una cantidad finita de energía, sino que también se puede influir específicamente en el cálculo de la cantidad de energía de compensación. Incluso si la red está respaldada por las propiedades físicas de un generador síncrono acoplado directamente, lo que probablemente sea el caso, por ejemplo, con la gran central eléctrica 4 que se muestra simbólicamente, solo se puede proporcionar tanto respaldo como energía de rotación esté disponible en el generador síncrono. Sin embargo, no se puede influir en el efecto limitante de la energía de rotación existente. A medida que se elimina la energía rotacional, el generador síncrono se ralentiza y la frecuencia con la que se alimenta este generador síncrono directamente acoplado también cambia en consecuencia. Esto también significa que cuando esta velocidad del generador se reduce a un valor límite inferior, puede tener lugar una desconexión de la red, un apagado o una desconexión de una subred. Entonces, de repente, ya no es posible alimentar a través de este generador síncrono si su velocidad cae por debajo de un valor mínimo. Por un lado, esto tiene la desventaja de que su energía de respaldo se pierde inmediatamente, incluida la potencia alimentada hasta ese momento. Sin embargo, también tiene la desventaja de que la energía generada en la gran central eléctrica de repente ya no se puede entregar y debe desecharse de alguna manera. Es particularmente problemático que, debido a la caída general en la frecuencia de la red, todas las grandes centrales eléctricas con generadores síncronos a menudo pueden desconectarse de la red y, por lo tanto, exacerbar el problema.

Estos problemas se pueden evitar con la solución propuesta, que se describió aquí para los parques eólicos WP1 y WP2, pero que en principio también podría implementarse, por ejemplo, mediante la instalación de energía eólica 8. Por un lado, es posible controlar de forma específica cómo se realiza la alimentación de respaldo, en función de la reserva energética disponible. Sin embargo, por otro lado, el parque eólico o la instalación de energía eólica pueden seguir funcionando al menos con la potencia básica, incluso si ya no hay ninguna reserva de energía para la alimentación adicional. No hay necesidad de separar la red, todavía es posible alimentar a una frecuencia no óptima, y tampoco hay problema de que los parques eólicos o las instalaciones de energía eólica generen energía que no se puede alimentar.

Se crea así una solución particularmente flexible y adaptable para respaldar la red. Las propiedades de respaldo de cada instalación de energía eólica o de cada parque eólico se pueden adaptar a la situación actual. La adaptación a la ubicación específica de la alimentación, es decir, en particular, la ubicación específica del respectivo punto de conexión a la red en la red de suministro eléctrico, es solo una situación para la que tal opción de adaptación tiene sentido. Otra posibilidad es que el operador de red de la red de suministro eléctrico en particular pueda controlar mejor la red de suministro eléctrico a través de esta adaptabilidad. Con un ajuste flexible, los valores previstos también se pueden tener mejor en cuenta, por ejemplo, si se espera un salto particularmente grande en el balance de potencia, o si se sabe que no está disponible un generador de energía que pueda suministrar energía de respaldo, por cualquier razón. O puede tenerse en cuenta en general cuánta energía de respaldo está disponible actualmente en la red, es decir, en la red de suministro eléctrico.

La figurea 3 también ofrece una ilustración de una separación de una subred, en concreto, una separación de la subred 18. Tal desconexión y correspondientemente también una reconexión de esta subred 18 puede realizarse mediante el segundo interruptor S2 representado simbólicamente. En este caso, un balance de potencia AP puede resultar en la red de suministro eléctrico 2 restante. Por lo tanto, este cambio en el balance de potencia puede ocurrir en la línea principal 20 en particular. Dado que la subred 18 consta de generadores de energía y también de un consumidor, podría, al menos teóricamente, continuar funcionando incluso en este estado desconectado. Por supuesto, esto también da como resultado un cambio en el balance de potencia en la subred 18, en caso de que la potencia P3 no sea 0, en caso de desconexión. Entre otras cosas, esto también puede ser compensado, o al menos parcialmente compensado, por la instalación de energía eólica 8 de la manera descrita anteriormente para los parques eólicos WP1 y WP2. Pero esta subred 18 es solo una ilustración y sería mucho más compleja en la realidad.

La figura 4 ilustra ahora en particular la forma en que se puede determinar una cantidad de energía de compensación Ea. Para ello, se propone realizar una medición en la red de alimentación eléctrica 52 mediante un dispositivo de medición 54. Allí se propone una medición trifásica de forma puramente simbólica, y se ilustra como ejemplo la medición de una frecuencia f. Sin embargo, normalmente no será necesario medir la frecuencia en las tres fases en una red trifásica. Sin embargo, dado que esta medición con los medios de medición 54 también puede representar otras mediciones, como mediciones de corriente y/o potencia, se ha seleccionado aquí esta representación trifásica.

Los medios de medición 54 detectan así una frecuencia f, por ejemplo, y la introducen en un bloque de determinación de balance 56. Esto muestra que el balance de potencia AP se determina allí como una función dependiente de la frecuencia, es decir, dependiendo de la magnitud medida ingresada allí. Aquí también se puede considerar una determinación relativa, por ejemplo, una desviación porcentual, por ejemplo, basada en una desviación máxima permitida.

El balance de potencia AP así determinado se introduce luego en el bloque de determinación de indicador 58, y el bloque de determinación de indicador 58 determina así el indicador de potencia Ind en función del balance de potencia AP. El resultado es el indicador de potencia Ind.

Alternativamente, el indicador de potencia Ind también se puede determinar directamente a partir de la frecuencia registrada con el dispositivo de medición 54 o a partir de otro valor registrado allí. En un caso simple, la salida de los medios de medición 54 puede incluso usarse directamente como un indicador de potencia Ind, que se indica mediante la flecha discontinua.

El indicador de potencia Ind se introduce entonces en el bloque de determinación de energía de compensación 60, que actúa así como un medio de determinación para determinar la cantidad de energía de compensación en función del indicador de potencia. Este bloque de determinación de energía de compensación 60 determina así la energía de compensación Ea en función del indicador de potencia Ind. Como otras variables de influencia se proponen una constante de tiempo T, que también puede ser un tiempo de muestreo T, así como un factor de ubicación K y una reserva de energía E^r. El tiempo de muestreo también puede corresponder en longitud a un intervalo de tiempo de referencia. Una forma de determinar la cantidad de energía de compensación Ea es mediante el cálculo mediante la siguiente fórmula:

Ea = l n d •K • CRes • T

En esta fórmula, Ea denota la cantidad de energía de compensación a determinar, Ind el indicador de potencia, K un factor de ubicación, CRes un factor para considerar la reserva de energía y T un período de muestreo o tiempo de muestreo o un intervalo de tiempo de referencia.

El factor de ubicación K puede estar compuesto preferiblemente por el producto de Ko y K^r, donde Ko puede usarse para la normalización y K^r, como factor relativo, puede tener la función de una ponderación. K^rpuede asumir preferentemente valores de 0,5 a 2, por citar solo un ejemplo. Sin embargo, también es posible, por ejemplo, que asuma valores de 0 a 1, o valores de 0 a 100%, que es lo mismo matemáticamente, u otros rangos de valores. Sin embargo, en lugar de un factor de ubicación K, también se pueden proporcionar otras variables influyentes, además, o como alternativa, que no tienen en cuenta, o no solo, la ubicación del punto de conexión de red en cuestión. Sin embargo, según una realización, el factor de ubicación K, en particular su proporción relativa K^r, tiene en cuenta la ubicación del punto de conexión de red en la red de suministro eléctrico.

La reserva de energía se puede tener en cuenta a través del factor CRes. Una opción de implementación es que CRes asuma el valor 1 siempre que la reserva de energía E^rsea mayor que una reserva de energía mínima ERmin. Esta reserva de energía mínima ERmin puede ser el 10% o el 20% de una reserva de energía máxima, por ejemplo. Si la reserva de energía E^res entonces menor o igual a esta reserva de energía mínima ERmin, este factor de consideración CRes de la reserva de energía se puede describir con la fórmula

Este factor de consideración asume por lo tanto el valor 1 siempre que todavía haya suficiente reserva de energía. Sin embargo, si se está agotando, cambia a un factor que es proporcional a la energía residual restante.

La constante de tiempo T se elige preferiblemente pequeña, de modo que sea como máximo de 1 s. En particular, sin embargo, esta constante de tiempo T puede reducirse significativamente e incluso reducirse a la duración de un tiempo de muestreo, como 100 ms, 50 ms, 20 ms o solo 10 ms.

El indicador de potencia Ind se puede calcular, por ejemplo, como el cociente entre el balance de potencia AP y la suma de las potencias nominales de todos los productores de energía de la red de suministro eléctrico o al menos de la red de suministro eléctrico correspondiente. Alternativamente, el indicador de potencia se puede calcular a partir de un cambio de frecuencia Af en relación con un cambio de frecuencia máximo admisible Afmax. Dependiendo de cómo se calcule el indicador de potencia Ind, esto, por supuesto, puede tener un impacto en la fórmula de cálculo anterior para la cantidad de energía de compensación. En particular, la selección del cálculo del indicador de potencia Ind y, por lo tanto, también la selección del indicador de potencia Ind como tal puede tenerse en cuenta mediante el valor básico o el valor de normalización K0 del factor de ubicación K.

Según una realización, que no se limita a las características según la figura 4, la cantidad de energía de compensación se puede calcular y utilizar en consecuencia como potencia de compensación, que corresponde a la cantidad de energía de compensación dividida por uno o el intervalo de tiempo de referencia.

La figura 5 ilustra ahora esquemáticamente, y a modo de ejemplo, el modo de funcionamiento de la solución propuesta según un modo de realización. Esto también pretende servir en particular para la explicación básica de la solución propuesta. En principio, las curvas representadas en la figura 5 pueden ser el resultado del funcionamiento de una red de suministro eléctrico 2 según la figura 3.

El diagrama de la figura 5 contiene una serie de curvas que se trazan en función del tiempo t. La unidad dada aquí es T y puede ser 1 s, por ejemplo. El área relevante del diagrama de la figura 5 que se muestra a continuación, que muestra la perturbación, es decir, de t1 a t4, se extendería entonces durante 3 s. Esta duración total de 3 s también se puede tomar como el valor medio de la perturbación mostrada. Para la constante de tiempo T, sin embargo, se propone para la implementación práctica usar valores más pequeños, o al menos no usar valores más grandes.

Una frecuencia f se traza como la línea superior, que también puede actuar como un indicador de potencia Ind aquí. Primero, concretamente antes del tiempo t1, la frecuencia tiene una frecuencia nominal fN. Así pues, la frecuencia f tiene el valor deseable y el balance de potencia AP es idealmente 0. En el momento t1, la frecuencia f cae abruptamente, al menos rápidamente, lo que significa que el balance de potencia AP es negativo. A partir del momento t2, la frecuencia sube de nuevo hacia el valor nominal a través del momento t3 hasta el momento t4 y, por lo tanto, a partir del momento t4 se puede suponer que el balance de potencia AP vuelve a ser 0, es decir, se vuelve a equilibrar. La representación es, por supuesto, sólo ilustrativa e idealizada.

La potencia alimentada se muestra en el gráfico inferior. Haciendo referencia a la figura 3, se supone que ambos parques eólicos WP1 y WP2 alimentan la misma potencia básica P^g. Esto se indica mediante una línea aproximadamente horizontal con ligeras fluctuaciones indicadas. En este ejemplo, esta potencia básica P^gestá por debajo de la potencia nominal PN.

En el momento t1, cuando la frecuencia cae bruscamente y, por lo tanto, se puede suponer un balance de potencia negativo, el parque eólico WP1, o su dispositivo de control de parque 26, calcula una cantidad de energía de compensación Ea 1. Al mismo tiempo, el parque eólico WP2 calcula una cantidad de energía de compensación Ea2 en su dispositivo de control de parque 28. Estas dos cantidades de energía de compensación Ea1 y Ea2 se calculan para el tiempo T, es decir, para el período de t1 a t2, y también se alimentan específicamente en este período de tiempo. La potencia alimentada aumenta en consecuencia a partir de la potencia básica P^g. La cantidad de energía de compensación determinada o luego también alimentada en Ea1 o Ea2 es, por tanto, el área bajo este nivel de potencia, que se incrementa en comparación con la potencia básica P^g. La cantidad de energía de compensación Ea1 del primer parque eólico WP1 se refiere a todo el rango hasta el valor de la potencia básica P^g, mientras que la segunda cantidad de energía de compensación Ea2 del segundo parque eólico WP2 es solo la mitad y solo se refiere al área sombreada en cruz.

Aquí, para determinar las dos cantidades de energía de compensación Ea1 o Ea2 se basa inicialmente en el mismo cálculo, y se explicó al principio que, en aras de la simplicidad, se supone que ambos parques eólicos, WP1 y WP2, tienen al menos las mismas dimensiones.

La situación ilustrada aquí en el esquema de la figura 5 pretende reproducir la situación en la que la primera fábrica 10 se enciende de nuevo cerrando el primer interruptor S1 y provoca así esta caída en el balance de potencia al quitar bruscamente la potencia P2. El primer parque eólico WP1 está mucho más cerca de esta primera fábrica 10 y, por lo tanto, mucho más cerca de la causa de esta caída en el rendimiento. En consecuencia, aquí se propone un factor de ubicación K mayor, que es dos veces mayor que en el caso del parque eólico WP2, que está ubicado significativamente más lejos, cuyo punto de conexión a la red está, por lo tanto, significativamente más alejado del de la primera fábrica 10 y por tanto del primer parque eólico WP1.

En consecuencia, debido a la elección de diferentes factores de ubicación K, las dos cantidades de energía de compensación Ea1 y Ea2 son diferentes. En el tiempo t2, la frecuencia f, que actúa como un indicador de potencia Ind, todavía tiene este valor bajo, por lo que básicamente se calculan de nuevo las mismas cantidades de energía de compensación Ea1 y Ea2. El resultado para el rango de t2 a t3 es nuevamente la misma cantidad de energía de compensación alimentada y, por lo tanto, nuevamente los mismos dos bloques de energía que se muestran sombreados o sombreados en cruz, que indican la cantidad de energía.

En el momento t3, la frecuencia y, por lo tanto, el balance de potencia se ha recuperado un poco y, por lo tanto, las cantidades de energía de compensación Ea1 y Ea2 todavía se calculan de la misma manera, también con los mismos factores de ubicación diferentes K, pero resultan debido a la frecuencia que se ha recuperado f, es decir, debido a que el indicador de potencia Ind cambia de nuevo, en valores más bajos. En el ejemplo ilustrado, son aproximadamente la mitad de los valores anteriores. Al mismo tiempo, sin embargo, la segunda cantidad de energía de compensación Ea2 es nuevamente sólo la mitad de grande que la primera cantidad de energía de compensación Ea 1. Desde el momento t4 la situación se ha vuelto a calmar, la frecuencia ha alcanzado su valor nominal, y como indicador de potencia Ind muestra que el balance de potencia AP es aproximadamente 0. En consecuencia, no se determinan más cantidades de energía de compensación o tienen el valor 0.

Al mismo tiempo se considera la reserva de energía E^{r i}y E^r2 para ambos parques eólicos WP1 y WP2. En el momento t1, ambos todavía tienen sus valores máximos, es decir, la reserva de energía máxima ERmax, pero luego caen de diferentes formas porque se calculan, alimentan y, por lo tanto, también se requieren diferentes cantidades de energía de compensación Eai y Ea2. Sin embargo, también se dibuja en el diagrama un valor mínimo de la reserva de energía ERmin. Dado que ninguna de las dos reservas de energía E^r2 y E^{r i}desciende hasta este valor mínimo ERmin, esto no influye en el ejemplo mostrado y para la consideración seleccionada de la reserva de energía. En este ejemplo, se propone utilizar una fórmula como la explicada anteriormente, en la que la reserva de energía se puede incluir mediante el factor de consideración CRes, y que este factor de consideración CRes también se calcule como se especifica en una fórmula anterior, a saber, que tiene el valor 1 siempre que la reserva de energía esté por encima de la reserva de energía mínima ERmin.

La figura 6 muestra un diagrama en el que se representan en el tiempo una curva de frecuencia f, una curva de potencia P y una curva de reserva de energía E^ra modo de ejemplo, que se representa en abscisas.

La frecuencia comienza inicialmente con la frecuencia nominal fo. Al mismo tiempo, la potencia P tiene un valor correspondiente a la potencia eólica presente en ese momento y discurre inicialmente de forma horizontal. En aras de la simplicidad, se supone para la potencia P que la potencia eólica no cambia durante el período de tiempo considerado en la Fig. 6.

Además, la reserva de energía E^rcomienza en un valor en el que el acumulador correspondiente está completamente cargado.

En el momento t1, se produce entonces una fuerte caída de la frecuencia. Esto indica una clara y fuerte caída del balance de potencia. En el caso de la potencia P, este fuerte cambio de frecuencia conduce inicialmente a un valor alto con una cantidad de energía comparativamente alta durante un corto período de tiempo. Esta gran cantidad de energía de compensación de este primer impulso está destinada a contrarrestar la fuerte caída de frecuencia en particular.

Poco tiempo después se calcula una nueva cantidad de energía de compensación, ajustándose también un intervalo de tiempo más largo, es decir, hasta el tiempo t2. Esta segunda energía de compensación también sigue siendo grande, pero se extiende durante un período de tiempo más largo. Esta segunda cantidad de energía de compensación resulta del valor de baja frecuencia que prevalece allí, pero que ya no implica una fuerte caída de frecuencia.

En el momento t2, la frecuencia aumenta de nuevo, de modo que se establece un intervalo de tiempo más largo para la energía de compensación, es decir, hasta el momento t4. Debido al gran intervalo de tiempo, aunque la frecuencia se recupera, se proporciona una cantidad comparativamente grande de energía de compensación, que tiene en cuenta el aumento de la frecuencia tanto en términos de su cambio de frecuencia como de los valores absolutos.

En el momento t4, la frecuencia vuelve al valor de frecuencia nominal fo y la variación de frecuencia es aproximadamente 0. Ya no es necesario alimentar una cantidad de energía de compensación. Sin embargo, ahora se proporciona una cantidad negativa de energía de compensación, específicamente para recargar el dispositivo de almacenamiento.

Así, este diagrama de la figura 6 también muestra la evolución de la reserva de energía del acumulador en cuestión. Se puede ver que la reserva de energía cae bruscamente en el momento t1, luego continúa cayendo hasta el momento t2, pero ya no tan bruscamente. Desde el tiempo t2 hasta el t4 cae aún más lentamente y luego alcanza su valor mínimo en t4. En t4, no se requiere más energía de compensación para respaldar la red y comienza la recarga del sistema de almacenamiento. A continuación, la reserva de energía E^raumenta de nuevo hasta el momento t5 y allí vuelve a alcanzar la carga completa. La cantidad de energía de compensación corresponde entonces al valor 0 desde el tiempo t5. La potencia muestra entonces el valor que se puede proporcionar debido al viento predominante.

La figura 6 ilustra así el cálculo de una cantidad de energía de compensación, que depende del valor absoluto de la frecuencia f y de una derivada de la frecuencia, es decir, df/dt, y que también depende de la reserva de energía en el acumulador.

Como resultado de la solución propuesta, mediante el uso de un algoritmo, la energía se puede alimentar a la red para respaldar inmediatamente cuando ocurre la caída de energía. Al mismo tiempo, con esta consideración dinámica, también se puede tener en cuenta la ubicación del punto de conexión a la red. Esto no influye en la espontaneidad del respaldo de la red al alimentar las cantidades de energía de compensación, pero sin embargo crea la posibilidad de un manejo flexible. Este manejo flexible puede tener lugar considerando la ubicación del punto de conexión a la red, pero también se pueden considerar otras opciones. También es posible considerar una respuesta de la red a esta alimentación de la cantidad de energía de compensación. Especialmente cuando se detecta una oscilación o una reacción de amplificación, el suministro de la cantidad de energía de compensación se puede ajustar a través del factor de ubicación K o de alguna otra manera, es decir, también un ajuste de la determinación de la cantidad de energía de compensación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para alimentar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico en un punto de conexión a la red por medio de al menos una instalación de energía eólica o de un parque eólico que comprende una pluralidad de instalaciones de energía eólica, donde

- una pluralidad de generadores de energía alimentan potencia a la red de suministro eléctrico y

- una pluralidad de consumidores extraen potencia de la red de suministro eléctrico, de modo que en la red de suministro eléctrico se produce un balance de potencia entre la potencia alimentada y la potencia extraída, que es positivo cuando se alimenta más potencia de la que se extrae, y el procedimiento comprende los pasos:

- monitorizar un indicador de potencia que es representativo del balance de potencia en la red de suministro eléctrico,

- determinar una cantidad de energía de compensación en función del indicador de potencia,

- alimentar una potencia eléctrica básica en función de una potencia eólica disponible, y

- cambiar la alimentación de la potencia eléctrica básica en la cantidad de energía de compensación determinada.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque

- se determina una reserva de energía para la instalación de energía eólica o para el parque eólico, que indica una cantidad de energía que puede alimentarse en la red de suministro eléctrico además de la potencia eléctrica básica y

- la cantidad de energía de compensación se determina en función de la reserva de energía.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque

- la determinación de la cantidad de energía de compensación se realiza para un intervalo de tiempo de referencia, y

- en este intervalo de tiempo de referencia se cambia la alimentación de la potencia básica, es decir se aumenta o se reduce, en dicha cantidad de energía de compensación.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- la cantidad de energía de compensación se determina en función del indicador de potencia de modo que dicha cantidad de energía de compensación sea positiva, es decir, que la alimentación de la potencia básica aumenta, cuando el balance de potencia se reduce y es negativo, en particular, está por debajo de un valor límite inferior predeterminado, y porque

- la cantidad de energía de compensación se determina en función del indicador de potencia, de modo que dicha cantidad de energía de compensación sea negativa, es decir, que la alimentación de la potencia básica se reduce, cuando el equilibrio de potencia aumenta y es positivo, en particular, está por encima de un valor límite superior predeterminado.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- la cantidad de energía de compensación depende del indicador de potencia con una función de dependencia y

- la función de dependencia es variable y/o

- la función de dependencia depende del punto de conexión a la red.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la función de dependencia se cambia, ajusta o selecciona en función de al menos uno de los datos de la lista que comprende:

- una propiedad de sistema de la red de suministro eléctrico,

- un comportamiento de sistema de la red de suministro eléctrico,

- un estado de sistema de la red de suministro eléctrico,

- unas funciones de dependencia de otra instalación de energía eólica o de otro parque eólico,

- una especificación externa, en particular del operador de la red de suministro eléctrico, y

- un evento en la red de suministro eléctrico, en particular una desconexión o reconexión de una sección de la red.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la red de suministro eléctrico tiene una frecuencia de red y el indicador de potencia se determina a partir de al menos una de las variables de la lista que comprende

- la frecuencia de la red,

- una derivada temporal de la frecuencia de la red,

- una tensión de red,

- una diferencia de potencia medida,

- una frecuencia modelo modelada según la frecuencia de la red y

- un ángulo de fase entre una fase de la tensión de red y una fase de la frecuencia modelo.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- la cantidad de energía de compensación se calcula a partir de un producto del cambio en el indicador de potencia y un primer factor de ubicación ajustable o porque, además, o alternativamente,

- la cantidad de energía de compensación se calcula a partir de un producto del indicador de potencia y un segundo factor de ubicación ajustable.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- la instalación de energía eólica o el parque eólico tiene al menos un dispositivo de alimentación para alimentar la potencia eléctrica a la red de suministro eléctrico y el dispositivo de alimentación tiene al menos un rango de operación, que debe cumplirse para satisfacer una protección de la instalación o valores límite impuestos, donde - para alimentar la cantidad de energía de compensación, se sale del rango de operación durante un intervalo de tiempo de compensación predeterminado, en particular se excede al menos un valor límite superior del rango de operación hasta un valor de exceso predeterminado, cuando la alimentación de la potencia básica se incrementa.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque

- para alimentar la cantidad de energía de compensación, se sale del rango de operación durante del intervalo de tiempo de compensación predeterminado de tal manera que

- se reduce una frecuencia de reloj para generar una señal de corriente modulada y/o

- se aumenta un rango de tolerancia para generar una señal de corriente modulada.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, para alimentar la cantidad de energía de compensación,

- se utiliza energía rotacional de la instalación de energía eólica cuando se aumenta la alimentación de la potencia básica, o

- se almacena energía como energía de rotación en la instalación de energía eólica cuando se reduce la alimentación de la potencia básica y, además, o alternativamente,

- se produce una reducción de potencia de la instalación de energía eólica cuando se reduce la alimentación de la potencia básica.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- la instalación de energía eólica, o al menos una de las instalaciones de energía eólica del parque eólico, tiene un generador, que se opera con una velocidad de rotación del generador,

- se determina un valor esperado, que indica si se espera un cambio en el balance de potencia, y

- la velocidad de rotación se cambia en función del valor esperado cuando dicho valor esperado indica que se espera un cambio en el balance de potencia.

13. Instalación de energía eólica para suministrar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico en un punto de conexión a la red, que comprende

- un medio de monitorización para monitorizar un indicador de potencia que es representativo de un balance de potencia en la red de suministro eléctrico, en el que el balance de potencia indica una potencia diferencial como una diferencia entre

- potencia extraída de la red de suministro eléctrico por consumidores, en la que el balance de potencia es positivo cuando se alimenta más potencia de la que se extrae,

- un medio de determinación para determinar una cantidad de energía de compensación dependiente del indicador de potencia,

- un dispositivo de alimentación para alimentar la potencia eléctrica a la red de suministro eléctrico en el punto de conexión a la red,

- un dispositivo de control para controlar el dispositivo de alimentación de forma que

- el dispositivo de alimentación alimenta una potencia eléctrica básica en función de la potencia eólica disponible y que

- el dispositivo de alimentación varía la alimentación de la potencia eléctrica básica en la cantidad de energía de compensación determinada.

14. Instalación de energía eólica según la reivindicación 13, caracterizada porque la instalación de energía eólica, en particular el dispositivo de control, está configurada para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12.

15. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizada porque está previsto al menos un acumulador de energía de reserva para almacenar una, o la, reserva de energía, o una parte de la misma.

16. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizada porque al menos un, o el, acumulador de energía de reserva está configurado como acumulador de energía externo a la instalación de energía eólica, o al menos al dispositivo de alimentación.

17. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque

- el dispositivo de control tiene un bloque de factor de ubicación para proporcionar un primer y/o segundo factor de ubicación, donde el bloque de factor de ubicación tiene una entrada en la que se puede ingresar una variable que influye en el factor de ubicación y donde

- la cantidad de energía de compensación se calcula a partir de un producto del cambio en el indicador de potencia y el primer factor de ubicación o porque, además o alternativamente,

- la cantidad de energía de compensación se calcula a partir de un producto del indicador de potencia y el segundo factor de ubicación.

18. Un parque eólico con una pluralidad de instalaciones de energía eólica para suministrar potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico en un punto de conexión a la red, que comprende

- un medio de monitorización de parque para monitorizar un indicador de potencia que es representativo de un balance de potencia en la red de suministro eléctrico, en el que el balance de potencia indica una potencia diferencial como una diferencia entre

- potencia alimentada a la red de suministro eléctrico por generadores de energía y - potencia extraída de la red de suministro eléctrico por consumidores, en la que el balance de potencia es positivo cuando se alimenta más potencia de la que se extrae,

- un medio de determinación de parque para determinar una cantidad de energía de compensación dependiente del indicador de potencia,

- un dispositivo de control de parque para controlar las instalaciones de energía eólica de forma que

- las instalaciones de energía eólica alimenten una potencia eléctrica básica en función de la potencia eólica disponible y que

- las instalaciones de energía eólica varíen la alimentación de la potencia eléctrica básica en la cantidad de energía de compensación determinada.

19. Parque eólico según la reivindicación 18, caracterizado porque se utilizan instalaciones de energía eólica según una de las reivindicaciones 13 a 17.

20. Parque eólico según cualquiera de las reivindicaciones 18 y 19, caracterizado porque se proporciona un acumulador de energía de parque para almacenar energía adicional para proporcionar la cantidad de energía de compensación o una parte de la misma, y porque se proporciona opcionalmente un dispositivo de alimentación de parque para alimentar energía del acumulador de energía de parque a la red de suministro eléctrico.

21. Parque eólico según una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque

- el dispositivo de control de parque tiene un bloque de factor de ubicación de parque para proporcionar un primer y/o segundo factor de ubicación, en el que el bloque de factor de ubicación de parque tiene una entrada en la que se puede ingresar una variable que influye en el factor de ubicación y en donde

- la cantidad de energía de compensación se calcula a partir de un producto del cambio en el indicador de potencia y el primer factor de ubicación o porque, además, o alternativamente,