JP6632715B2 - 電力を供給するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの風力発電装置により電力供給系統（給電網、以下、単に「系統」とも称する）へ電力を供給するための方法に関する。更に本発明は、電力供給系統へ電力を供給するための風力発電装置に関する。それに加え、本発明は、電力供給系統へ給電するための複数の風力発電装置を有するウインドパークに関する。

風力発電装置は、一般的に知られており、これらの風力発電装置は、電力を単に所定の電力供給系統へ供給する。電力供給系統は、電力分配系統も含んでいる。近年、電力の単なる供給に留まらず、風力発電装置が系統支援のために所定の寄与分を提供するということも一般的になっており、部分的には系統事業者から要求される。

例えば下記特許文献１からは、風力発電装置により供給される電力を、系統周波数に依存し、即ち系統内に現在あり且つ測定された周波数に依存し、必要な場合適合すること、特に減少することが公知である。

特にこの措置は、系統内の変化（複数）に対する風力発電装置の応答であり、更に周波数変化に対する応答とは、直接的に系統と連結された少なくとも１つの同期発電機を使用する大規模発電所が系統を支配すると想定した場合の開ループ制御（Steuerung）ないし閉ループ制御（Regelung）である。特に下記特許文献１においても基礎とされる、系統周波数と系統内の電力バランスとの間の関係性は、大規模発電所のその支配性を前提としている。

US 6,891,281 A2 DE 10 2013 207 264 A1 US 6,891,281 B2 US 8,981,755 B2

Esmaili, A.; Nasiri, A.: Power smoothing and power ramp control for wind energy using energy storage. In 2011 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Phoenix, 17.-22.09.2011 TenneT TSO GmbH（TenneT TSO 有限会社）: Netzanschlussregeln Hoch- und Hoechstspannung（系統接続制御 高電圧と最大電圧）. Stand 1. 12月 2012.

しかしそのような大規模発電所の支配性が将来的に無くされるか、又は少なくとも無くすことが可能である或いは特別な地域において無くなるのであれば、他の関係性が作用することになる。特に上述したような従来の発電所による基本安定性がもはや存在しないか又は少なくともそのような基本安定性に依存したくない場合には、新たな問題が発生する。

そのような大規模発電所が存在しないか又は存在しても少数である場合において特別な要求は、安定した系統を持続的に提供するということであり得る。風力発電装置の如く特に非集中性の（分散した）エネルギー発生源によるそのような安定した系統の提供、達成、又は運転は、問題であり、又は少なくとも要求課題であり得る。この際、問題は、大規模発電所から既知である挙動特性とは物理的に異なる挙動特性に加え、本質的に多くのユニットが含まれている（関与する）ということでもあり、これらが、安定性や、正に場合により不安定性をもたらし、引き起こし、又は少なくとも安定性や不安定性に対して作用を及ぼし得るということであろう。

ドイツ特許商標庁は、本出願の優先権出願について、上記特許文献２、上記特許文献３、上記特許文献４、上記非特許文献１、上記非特許文献２を調査した。

従って本発明の基礎を成す課題は、上記の問題点の少なくとも１つに寄与することである。特に電力供給系統を安定化するための解決策が創出されるべきである。また少なくとも既知の解決策に対する代替的な解決策が提案されるべきである。

本発明により請求項１に記載の方法が提案される。
即ち本発明の第１の視点により、少なくとも１つの風力発電装置により電力供給系統へ電力を供給するための方法であって、当該供給は、供給される電力の変化が制限されるように制御されること、制限として、少なくとも１つの制限勾配が規定され、前記制限勾配は、最大変化の大きさを確定すること、及び、少なくとも１つの前記制限勾配は、前記電力供給系統の特性及び／又は現在の状態に依存して設定されることを特徴とする方法が提供される。
より詳しくは、前記第１の視点において、少なくとも１つの風力発電装置により電力供給系統へ電力を供給するための方法であって、当該供給は、供給される電力の変化が制限されるように制御されること、制限として、少なくとも１つの制限勾配が規定され、前記制限勾配は、最大変化の大きさを確定すること、及び、少なくとも１つの前記制限勾配は、継続運転中に前記電力供給系統の特性に依存して設定されること、前記特性は、系統感度であり、前記系統感度は、供給される有効電力の変化に対する系統電圧の変化の比率として定義されることを特徴とする。
更に本発明の第２の視点により、電力を電力供給系統へ供給するための風力発電装置であって、前記第１の視点に記載した方法が実行されることを特徴とする風力発電装置が提供される。
更に本発明の第３の視点により、複数の風力発電装置を有するウインドパークであって、電力を電力供給系統へ供給するために、前記第１の視点に記載した方法が実行され、及び／又は１つの風力発電装置、複数の風力発電装置、又は全ての風力発電装置が前記第２の視点に記載した風力発電装置として構成されていることを特徴とするウインドパークが提供される。
尚、本願の特許請求の範囲において場合により付記される図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）少なくとも１つの風力発電装置により電力供給系統へ電力を供給するための方法であって、当該供給は、供給される電力の変化が制限されるように制御されること、制限として、少なくとも１つの制限勾配が規定され、前記制限勾配は、最大変化の大きさを確定すること、及び、少なくとも１つの前記制限勾配は、前記電力供給系統の特性及び／又は現在の状態に依存して設定されること。
（形態２）前記方法において、少なくとも１つの前記制限勾配は、前記電力供給系統の系統感度に依存して設定され、前記系統感度は、供給される有効電力の変化に対する系統電圧の変化の比率として定義されることが好ましい。
（形態３）前記方法において、系統感度がより大きいほど、前記制限勾配は、より小さく設定されることが好ましい。
（形態４）前記方法において、供給される電力の上昇の制限のために第１制限勾配が規定され、供給される電力の低下の制限のために第２制限勾配が規定され、これらの制限勾配は異なり、特に前記第１制限勾配は、前記第２制限勾配よりも大きいことが好ましい。
（形態５）前記方法において、供給される電力の低下の制限のために、中間蓄積器、特に電気的な中間蓄積器からの電力が使用されることが好ましい。
（形態６）前記方法において、前記風力発電装置は、電力を前記電力供給系統から受け取るために準備されており、取り出された電力の変化が、少なくとも１つの制限勾配、又は少なくとも１つの前記制限勾配を介して制限されることが好ましい。
（形態７）前記方法において、少なくとも１つの前記制限勾配は、更に、系統接続ポイントに関する短絡電流比、前記電力供給系統の系統電圧、及び、系統周波数を含むリストの少なくとも１つの特性ないし状態に依存して設定されることが好ましい。
（形態８）前記方法において、少なくとも１つの前記制限勾配は、前記電力供給系統の特性及び／又は現在の状態に依存して適合されることが好ましい。
（形態９）前記方法において、少なくとも１つの前記制限勾配は、前記電力供給系統の特性及び／又は現在の状態に依存して変更されることが好ましい。
（形態１０）電力を電力供給系統へ供給するための風力発電装置であって、前記方法が実行されること。
（形態１１）複数の風力発電装置を有するウインドパークであって、電力を電力供給系統へ供給するために、前記方法が使用され、及び／又は１つの風力発電装置、複数の風力発電装置、又は全ての風力発電装置が形態１０に従って構成されていること。

上述したように本発明は、少なくとも１つの風力発電装置により電力供給系統へ電力を供給するための方法に関する。この際、当該供給は、供給される電力の変化が制限されるように制御される。つまり、例えば風速の変化から生じ得る、供給される電力の変化は、どの場合にも直接的に系統へ転送されるべきではなく、制限されるべきである。制限として、少なくとも１つの制限勾配が規定（ないし事前設定 vorgeben）され、該制限勾配は、最大変化の大きさを確定する。従って提案される制限は、電力の変化の速度に関するものである。つまり風力から提供可能な電力が急に増加するか又は急に低下する場合には、しかしながら供給される電力も同様に急に増加又は低下すべきではなく、最大でも、規定された制限勾配をもって変化すべきである。模式（イメージ）的に述べると、電力の変化のための傾斜度（勾配 Flankensteilheit）が規定される。

制限勾配については、制限勾配が電力供給系統の特性に依存すること、又は制限勾配が電力供給系統の現在の状態（目下の状態）に依存することが提案される。また制限勾配は、それらの両方に同時に依存することも可能である。

特にこのことは、供給される電力の電力変化（複数）による系統への作用が、どのような特性を系統が有するのかに依存し、特に系統がいかに強いのかに依存し得るという思想に基づいている。それに加え又は代替的に、系統への電力変化のこの影響は、電力供給系統の現在の状態に依存し得て、即ち例えば、系統が今均衡のとれた電力バランスを有するか否か、又は系統が今ほぼ定格周波数の周波数で運転されるか否か、又は周波数がこの定格周波数から今多少なりとも強くずれているか否かに依存し得る。

従って制限勾配は、電力供給系統の特性に依存して及び／又は電力供給系統の現在の状態に依存して設定（ないし調整）される。換言すると、供給される電力の最大変化のための既に具体的に述べた傾斜度は、系統へ及び／又は系統の現在の状態へ適合（マッチング）される。

制限勾配は、例えば、時間あたりの百分率で表わした変化を示すことができる。百分率の値は、単に２つの例を述べると、該当する風力発電装置の定格出力、又は該当するウインドパークの定格出力に関することができる。また基準量（基準パラメータ）としては、更なる一例を述べると、該当する系統供給ポイントの系統接続電力（Netzanschlussleistung）も考慮される。

好ましくは、供給される電力の増加のためには、供給される電力の減少のためとは異なる制限勾配を設けることが可能である。この場合、１つだけの制限勾配が規定されるのではなく、２つの制限勾配が規定される。これらの制限勾配は、異なる態様ないし仕方で規定されるか又は簡単に異なる値（複数）で規定されることが可能である。

好ましくは、少なくとも１つの制限勾配は、電力供給系統の系統感度に依存して設定される。このようにして両方の制限勾配を規定することも可能であり、この際、それらの関係は、量的（quantitativ）に異なっていてもよいし、また同じであってもよい。

どの場合でも系統感度としては、供給される有効電力の変化に対する系統電圧の変化の比率（系統電圧の変化／供給される有効電力の変化）が定義される。このことは、系統供給ポイントに関連している。両方の変化は、例えば、それぞれ百分率で表わした変化に基づくことにより単位なしとすることができる。つまり供給される有効電力の変化が系統電圧の変化に対してどのような作用をもつかが顧慮される。供給される有効電力の変化が同じであるとき、系統電圧の変化がより強いほど、系統感度はより大きい。またこの際、系統は、電力変化に対してより敏感であり又はより応答性が強い。

そのような系統感度が基礎とされるが、しかしこの際、系統感度の検知は、百分率で表わした電力変化が意識的に規定され、系統の応答が観察されるようにして実行されることは必要ではない。系統感度は、例えばオンラインで、供給される電力の変化と、系統電圧の変化を同時に観察することにより検知されることが可能である。

そのような系統感度は、１つの系統特性と見なされる。しかしこのことは、系統のこの特性も変化し得るということを除外するわけではない。系統感度は、該当する系統の物理的な構造に依存し得て、また特に系統の大きさと、接続された需要家（消費装置）と発電機（電力発生源）に依存する。例えば産業設備のような大きな需要家が系統から外されると、基本的により高い系統感度が結果として生ずる。

好ましくは、系統感度がより大きいほど、制限勾配はより小さく設定され、即ち制限勾配の大きさがより小さく設定される。つまり系統感度が大きく、従って系統が高い応答性を有する場合には、より小さい制限勾配が設けられ、従って電力変化のために平坦的な即ち傾斜の小さい勾配が限界値として設けられる。つまりこの際、供給される電力は、極めてゆっくりと変化するだけである。それに対して系統感度が小さい場合、電力変化は、力強く即ちより速く行われることが可能であり、このことは、少なくとも１つの制限勾配がより高く設定されることにより可能となる。

本発明の一実施形態により、供給される電力の上昇の制限のために第１制限勾配が規定され、供給される電力の低下、即ち減少の制限のために第２制限勾配が規定され、これらの制限勾配は異なることが提案される。それにより一方では系統に対する電力増加の作用のための関係性と、他方では系統に対する電力減少の作用のための関係性を異なって考慮することができる。好ましくは、第１制限勾配は、第２制限勾配よりも大きく選択される。このことは、異なった大きさの制限勾配が得られるように、第１制限勾配と第２制限勾配の間で異なり、特に量的（quantitativ）に異なるという複数の設定規則が使用されることも意味することができる。

電力の上昇のためのより大きな制限勾配の規定は、電力増加が電力減少よりも系統安定性にとってクリティカル（kritisch）ではないことを前提とする。

本発明の一実施形態により、供給される電力の低下の制限のために電気的な中間蓄積器からの電力を使用することが提案される。先ず風力発電装置は、多くの場合、現在の風力状況により風力から取り出すことのできる電力と同等の電力をしばしば供給するということが顧慮されるべきである。そこで風力が低下すると、基本的に供給すべき電力も少なくなる。この際、電力低下の制限は、実際に存在するよりも多くの電力が少なくとも一時的（短期間）に供給されるべきであることを意味するであろう。それにもかかわらずこの状況において、そのような制限勾配を実行可能とするため、即ち所定の勾配において電力低下の制限を実行可能とするためには、追加的な電力が必要とされる。そのために中間蓄積器が提案される。特に短期的な過程のための１つの可能性は、風力発電装置がフルコンバータコンセプトで動作する場合には、直流電圧中間回路を使用することである。しかしそのような直流電圧中間回路は、極めて短い時間の間のみ電力を提供することが可能である。一方では、僅かな電力が直流電圧中間回路内に蓄積されており、他方では、直流電圧中間回路からの電力の取り出しは、供給に対して不利に作用することになりうる中間回路電圧の電圧低下をもたらすためである。

それに加え又は代替的に、風力発電装置の運動エネルギー、特に回転する空気力学的ロータ及び／又は発電機の回転する回転子（ロータ）からの運動エネルギーを使用することが可能である。ここでも、そのような運動エネルギーは、電力の減少を遅くするのに、短い時間の間に限って足りているということが顧慮されるべきであろう。しかし状況に応じては、蓄積された運動エネルギーは足りていると言える。更にこの際、回転数の減少は不利な運転状態をもたらし得るという危険がありうることを顧慮すべきである。極端な場合、むしろ風力発電装置の更なる運転が危ぶまれる可能性があり、このことは、追加的な問題をもたらすであろう。

好ましくは、追加的な、特に外部の中間蓄積器、特に電気的な中間蓄積器が設けられる。この中間蓄積器は、例えばバッテリーバンクとして構成可能であり、該バッテリーバンクは、そのような電力緩衝のために設けられており、その目的のためにサイズ決定することも可能である。

本発明の一形態により、風力発電装置は、電力を電力供給系統から受け取るべく準備されていることが提案される。この電力は、例えば、電気的な中間蓄積器へ蓄積され、特に前述の中間蓄積器へ蓄積されることが可能である。それに加え又は代替的に、系統から取り出されたそのような電力を適切な抵抗バンクを介して消費し、即ち熱へ変換して放出することも可能である。

さて、電力供給系統から受け取るべきこの電力のために、その変化も、少なくとも１つの制限勾配、又は少なくとも１つの前記制限勾配を介して制限されることが提案される。従ってここでも、この取り出された電力は、やはり対応の変化勾配に沿ってのみ増加又は減少される。特にそのような取り出し過程が開始される際には、取り出すべき電力はゆっくりと上昇されるべきである。またこの電力の取り出しが終了される際も、取り出される電力は再びゆっくりと減少されるべきである。このことは、制限勾配により制限され、或いはまた具体的に規定され得る。この際、放出される電力の変化のためのものと同じ制限勾配を使用することが可能である。しかしまた同じでない別の制限勾配を定めることも可能であり、これらの別の制限勾配は、そのような要求を満たすことも可能であり、或いは原理的に、供給される電力のための制限勾配の設定について上述した幾つかの実施形態において説明されたように、設定されることが可能である。

本発明の一実施形態により、少なくとも１つの制限勾配は、更に短絡電流比に依存して設定されることが提案される。系統接続ポイントに関して定義（規定）されている短絡電流比を介し、電力供給系統の特性に関する追加的な情報を考慮することができる。短絡電流比が大きいと、例えばほぼ１０の値にあると、とにかくこの系統接続ポイントに関しては、比較的強い系統が存在し、それによりより強くより速い電力変動に耐えられる。

それに加え又は代替的に、少なくとも１つの制限勾配は、系統電圧の絶対値にも依存して設定されることが提案される。それにより例えば、既に低い電圧は、電力変化のより強い制限を必要とすることができる。この際、好ましくは、低い電圧の場合、特に定格電圧未満の電圧の場合、正の制限勾配は、大きさに関して（絶対値として）負の制限勾配よりも大きく選択されることが提案される。それに対応して高い電圧の場合には、逆のことが起こることになり、つまり負の制限勾配よりも、大きさに関してより小さい正の制限勾配が選択されることになる。

それに加え又は代替的に、本発明の更なる一構成により、複数の制限勾配又は少なくとも１つの制限勾配を系統周波数に依存して変更する、即ち電力供給系統内の検知された現在周波数に依存して変更することが提案される。系統周波数も、系統状態に関する指標を与えてくれる。特に系統周波数が極めて高い場合には、系統内で電力の供給過剰が原因であり（背景にあり）、それに対応して複数の制限勾配又は少なくとも１つの制限勾配を設定することが可能である。

例えば、系統内にそのように想定された電力の供給過剰がある場合には、使用の単に一例を述べると、正の制限勾配を、大きさに関して負の制限勾配よりも小さく選択することを提案することができる。

本発明の更なる一構成により、制限勾配は、電力供給系統の特性及び／又は現在の状態（目下の状態）に依存して適合（マッチング）されることが提案される。

従って制限勾配は、動的（ダイナミック）に電力供給系統へ適合される。それにより単独の固定した制限勾配が設定されるのではなく、電力供給系統の最も支配的（重要）な特性へ適合されている制限勾配が設定される。この際、制限勾配自体は、電力供給系統の対応の特性及び／又は対応の現在の状態に依存して設定される。

本発明の更なる一構成により、制限勾配は、電力供給系統の特性及び／又は現在の状態に依存して変更されることが提案される。

従って制限勾配は、風力発電装置の継続運転中に動的（ダイナミック）に変更され、電力供給系統の特性及び／又は現在の状態へ適合（マッチング）される。例えば、電力供給系統は、第１の通常の運転状態を有し、風力発電装置は、この状態に対応する第１の制限勾配を用いて運転される。例えばある障害により、電力供給系統の状態が変化した場合、制限勾配は、それに対応して変更され、風力発電装置は、この変更された第２の制限勾配を用いて運転される。

更に本発明により、電力を電力供給系統へ供給し、前述の実施形態の少なくとも１つによる方法を実行する風力発電装置が提案される。

また本発明により、複数の風力発電装置を有するウインドパークが提案される。当該ウインドパークは、前述の実施形態の少なくとも１つによる方法により電力供給系統へ給電することが可能である。それに加え又は代替的に、当該ウインドパークは、１つの風力発電装置、複数の風力発電装置、又は全ての風力発電装置を、少なくとも１つの実施形態について前述したように所定の方法を用いて制御される風力発電装置として使用することが可能である。

それ故、当該ウインドパークは、一方では、全体として、前述したように、即ち特に当該ウインドパークの電力を所定の制限勾配によりその変化について制限するように、給電することが可能であり、又は各風力発電装置は、当該ウインドパーク内で自身のためにそのような方法を行い、供給される電力を自身のために制限する。ウインドパーク内の全ての風力発電装置が同様に作動し、同じ制限勾配を設定するないし同じように設定するのであれば、結果は同じであり得る。しかし特に複合パーク（様々な電気エネルギー発生形式を有するパーク）が設けられているのであれば、この電力変化制限をウインドパークにより中央的（ないし集中的 zentral）に規定することは、場合により有意義であり得る。

以下、本発明を添付の図面に関連した実施形態に基づいて詳細に説明する。

一風力発電装置を斜視図として示す図である。 一ウインドパークを模式的に構成図として示す図である。 具体的な説明のために本発明の一実施形態のストラクチャを模式的に示す図である。

図１は、タワー１０２とナセル１０４を備えた風力発電装置（風力エネルギー設備）１００を示している。ナセル１０４には、３つのロータブレード１０８と１つのスピナ１１０とを備えたロータ１０６が配設されている。ロータ１０６は、運転時には風力により回転運動を行い、それによりナセル１０４内の発電機を駆動する。

図２は、例として３つの風力発電装置１００を有するウインドパーク１１２を示しており、それらの風力発電装置１００は、同じ型でも異なる型でもよい。つまりこれらの３つの風力発電装置１００は、ウインドパーク１１２の基本的に任意数の風力発電装置を代表するものである。これらの風力発電装置１００は、それらの出力ないし電力、即ち特に発生電流を電気的なパーク送電網１１４を介して提供する。この際、個々の風力発電装置１００のそれぞれの発生電流ないし発生電力は加算され、また多くの場合には変圧器（トランス）１１６が設けられており、変圧器１１６は、パーク内の電圧を昇圧し、そして一般的にはＰＣＣ（Point of Common Coupling：共通結合ポイント）とも称される供給ポイント１１８において電力供給系統（給電網）１２０へ供給する。図２は、単にウインドパーク１１２の簡略図を示しており、この簡略図には、例えば制御装置は示されていないが勿論制御装置も設けられている。またパーク送電網１１４は、例えば、単に他の一実施例を挙げるに過ぎないが、変圧器を各風力発電装置１００の出力部に設けることにより、図２のものとは異なった構成としてもよい。

図３は、具体的な説明のために本発明の一実施形態のストラクチャを模式的に示している。図３では、少なくとも１つの制御ユニット３０２並びに少なくとも１つのインバータ（DC変換器 Wechselrichter）３０４を有する風力発電装置３００が模式的に示されている。制御ユニット３０２は、とりわけ、インバータ３０４を用いて行われる電力Ｐの供給を制御する。それ故、制御ユニット３０２は、インバータ３０４を制御する。しかし制御ユニット３０２は、様々な他の機能をもつことも可能であり、特に風力発電装置３００の他の要素を制御することが可能である。

従ってインバータ３０４は、変圧器３０８を介して電力Ｐを電力供給系統（給電網）３０６へ供給する。変圧器３０８の出力部は、系統接続ポイント３１０と見なされることが可能である。変圧器３０８の使用は、通例であるが、必ずしも必須ではない。

定常運転点又は準定常運転点において風力発電装置３００は、風力が十分な場合には電力Ｐを発生させ、この電力Ｐを電力供給系統３０６へ供給する。実際にはインバータ３０４がそのために電流ｉを発生させ、この電流ｉが対応の電圧と共に供給され、通常は三相（交流）である。ところでこの供給される電力Ｐが変化する又は変化すべきあるという様々な理由（原因）が生じる可能性がある。１つの可能性は、例えば風力が増加することであり、それにより、それまで既に最大電力が供給されていなかった場合には、より多くの電力を供給することが可能である。しかし例えば、騒音減少のための出力減少、又は系統事業者の要求に基づく電力変更のような他の可能性も考慮される。またそれに対応し、騒音に起因して電力の減少された運転が終了される場合に電力を増加することも考慮される。

いずれにせよ制御ユニット３０２は、インバータ３０４が供給するないし供給すべき電力Ｐを制御する。

そのために制御ユニット３０２は、電力目標値Ｐ_Ｓを生成することが可能である。インバータ３０４は、そのような電力目標値Ｐ_Ｓを変換（して実現）することが可能であろう。

さて、供給される電力Ｐは、任意に速く変化すべきではないことが提案される。少なくともこの変化は監視され、それから場合により制御されるべきである。従って先ず目標電力Ｐ_Ｓが制限ブロック３１２に提供される。この制限ブロック３１２は、電力上昇のための（正の）制限勾配ｄＰ_ｐを規定（事前設定 vorgeben）し、更に大きさとして最大の電力低下のための負の制限勾配ｄＰ_ｎ、即ち電力低下のための最大の負の傾斜勾配を規定する。従って電力目標値Ｐ_Ｓは、この制限ブロック３１２へ入力され、この電力目標値Ｐ_Ｓの変化が規定された制限勾配の範囲内にある場合、即ち電力目標値Ｐ_Ｓの上昇が速すぎず、その低下も速すぎない場合には、修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊としてそのまま再び出力される。

しかし電力目標値Ｐ_Ｓの上昇が速すぎる場合、即ち（正の）制限勾配ｄＰ_ｐを上回るであろう又は負の制限勾配ｄＰ_ｎを下回る（即ち下降が速すぎる）であろうという場合には、この電力目標値Ｐ_Ｓの適合（マッチング）が行われ、従って限界値を上回るないし下回ることはない（ように制御される）。この場合、修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊は、制限ブロック３１２へ入力される電力目標値Ｐ_Ｓとは異なっている。

どの場合にも、修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊は、制御ユニット３０２に提供（伝達）され、この際、インバータ３０４は、供給される電力Ｐが修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊に対応するように制御される。

多くの状況において、実際に修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊は、その瞬間に風力から提供可能な電力には対応しない電力設定値（Vorgabe）に対応することができる。

この修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊は、少なくとも一時的に、提供可能な電力よりも大きい又は小さいことがあり得る。それにより提供可能な電力と供給すべき電力Ｐ_Ｓ ^＊との間には電力差が生じる。この電力差は、図３においてΔＰとして記載されており、正でも負でもあり得る。図３の実施形態により、そのような電力差ΔＰをエネルギー蓄積器３１４内に蓄積するないしそこから取り出すことが提案される。この提案された電力変化の制限は、差し当たり風力発電装置３００の事業者にとって望まれはしないだろう。しかしこのことは、電力供給系統３０６の安定化を優先的に保証するために甘受されるべきである。因みにエネルギー蓄積器３１４は、バッテリー蓄電器（蓄電池）として示されているが、他の形式で、例えば、更なる例を挙げると、フライホイール蓄積器として、水素蓄積器として、又は異なる種類の蓄積器の組み合わせとして構成することも可能である。

ところで、時として常に同じ制限勾配が最適な系統保護又は単純に必要な系統保護をもたらすわけではないということが分かっている。従って制限勾配ｄＰ_ｐ及びｄＰ_ｎは、系統特性及び／又は系統状態に依存して変更されることが提案される。有利な一実施形態は、この変更を系統感度Ｓｅｎ（Netzsensitivitaet）に依存して行うことである。このことは、図３に具体的に示されている。しかし、図３では図示されていないが、他の又は追加的な系統特性ないし系統状態を考慮することも可能である。

所定の測定箇所３１８において少なくとも電流Ｉと電圧Ｕが測定され、測定ブロック３１６において評価される。それから測定ブロック３１６は、供給されている電力Ｐを決定し、これを、電圧Ｕと共に、感度ブロック３２０へ伝送する。この際、代替的に、修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊を使用することも可能であり、それは、修正された電力目標値Ｐ_Ｓ ^＊は、供給されるべき電力を表わすからである。しかしこの際、系統感度を実際に検知するために、実際に供給されている電力を検知し、それにより測定箇所３１８の測定と、測定ブロック３１６の評価を使用することが提案される。

電流Ｉと電圧Ｕは、系統接続ポイント３１０において検知される。この検知は、変圧器３０８の風力発電装置側で行われることも可能である。可能な一選択肢は、変圧器３０８の後の（出力）電圧を電力供給系統３０６に対して再度昇圧するために、追加的な変圧器３０９が設けられているということである。それによりこの追加的な変圧器３０９は、鎖線で示されている。この場合、測定箇所３１８は、両方の変圧器３０８と３０９の間に配置されているか、又は系統側で追加的な変圧器３０９と電力供給系統３０６の間に配置されていることが可能である。

好ましくは、電圧測定は、状態観測器（Zustandsbeobachter）又は測定フィルタを用いて行われる。このことは、測定ブロック３１６において実行可能である。好ましくは、電圧測定は、電圧測定のために上記特許文献４で提案されるように行われる。

そのように検知された電力Ｐと、そのように検知された電圧Ｕに基づき、感度ブロック３２０において系統感度Ｓｅｎを決定することができる。この際、電力Ｐと電圧Ｕはできるだけ高く動的（ダイナミック）に検知され、この際、特に変化も考慮されることを顧慮すべきである。この際、系統感度Ｓｅｎは、供給される電力の変化に対する電圧の変化の比率（電圧の変化／供給される電力の変化）として検知可能である。

そしてこの系統感度Ｓｅｎは、勾配ブロック３２２へ提供される。勾配ブロック３２２は、少なくともこの入力された系統感度Ｓｅｎに依存し、正の制限勾配ｄＰ_ｐと負の制限勾配ｄＰ_ｎのための対応の値を生成する。この生成は、例えば、予め定められた表に依存して行うことが可能である。しかしまた他の値も考慮することが可能である。例えば、絶対電圧値Ｕの依存性もあり得る。それに対応し、検知された電圧Ｕは、勾配ブロック３２２にも転送されるべきであろうが、このことは、ここでは図面の簡素化のために図示されていない。

どの場合にもこれらの両方の生成された勾配値ｄＰ_ｐとｄＰ_ｎは、場合により勾配を適切に変更するために、制限ブロック３１２へ入力される。

従ってそれにより、電力供給の強すぎる変動を回避することができる。この際、系統感度の低い系統は、系統感度の高い系統よりも、より強いないしより速い電力変化に耐えられる。この際、この系統感度は速く変わる可能性があることが顧慮されるべきであり、それにより系統感度を検知し、それから対応の制限勾配を適合することも提案される。

以上、図３は、単独の一風力発電装置３００のための原理を具体的に示している。具体的に示された機能ブロック、即ち特に制限ブロック３１２、感度ブロック３２０、勾配ブロック３２２は、風力発電装置３００の一部でもあり、特に制御ユニット３０２の一部でもあり得る。図３の図面表示は、特に全体像の理解のために用いられるべきである。

更に図３に示されたストラクチャは、極めて類似して一ウインドパークのために使用されることが可能である。一ウインドパークのための１つの可能な修正は、制限ブロック３１２が入力電力として電力目標値Ｐ_Ｓの代わりにウインドパーク内の全ての風力発電装置の全ての電力目標値の合計を取得することにある。この際、この合計電力は、目標値として制限ブロック３１２へ入力され、場合により修正される。それ故、対応して出力される修正された電力目標値は、電力合計値又は合計電力値でもあり、この電力合計値又は合計電力値は、この際、所定の分配ブロックを介して提供可能であり、この際、分配ブロックは、この全電力を、規定されたコード（Schluessel）により、及び／又はウインドパーク内の具体的な実情に依存して分配する。最も簡単な場合、この分配は、ウインドパーク内の各風力発電装置が同じ割当分を取得するように行われる。このことは、特にウインドパークが複数の同一の風力発電装置だけを有し、即ち少なくとも同じサイズの風力発電装置だけを有し、これらの風力発電装置のいずれも欠陥をもたない場合に当てはまる。しかし複数の風力発電装置が異なるサイズであり、１つのウインドパーク内にまとめられているのであれば、そのような分配コードを異なる形式で選択することもできる。

好ましくは、複数の制限勾配の選択、又は少なくとも１つの制限勾配の選択は、系統接続ポイント３１０に関する電力供給系統３０６の短絡電流比にも依存し、又は代替的に更にこれに依存する。それに加え又は代替的に、少なくとも１つの制限勾配の選択は、系統内の現在の電圧、即ち系統内の電圧の絶対値にも依存する。つまり例えば系統電圧Ｕが低い場合には、系統感度が高い場合に類似し、その際にはそれらの大きさに関して特に小さい制限勾配が設けられることが優先される。つまり系統電圧を系統状態と見なし、短絡電流比を系統特性と見なすことができる。

１００ 風力発電装置
１０２ タワー
１０４ ナセル
１０６ ロータ
１０８ ロータブレード
１１０ スピナ

１１２ ウインドパーク
１１４ パーク送電網
１１６ 変圧器
１１８ 供給ポイント
１２０ 電力供給系統

３００ 風力発電装置
３０２ 制御ユニット
３０４ インバータ（DC換器）
３０６ 電力供給系統
３０８ 変圧器
３０９ 変圧器
３１０ 系統接続ポイント

３１２ 制限ブロック
３１４ エネルギー蓄積器
３１６ 測定ブロック
３１８ 所定の測定箇所
３２０ 感度ブロック
３２２ 勾配ブロック

Ｐ 電力
Ｉ 電流
Ｕ 電圧

Ｐ_Ｓ 電力目標値
Ｐ_Ｓ ^＊ 修正された電力目標値

ｄＰ_ｐ 正の制限勾配
ｄＰ_ｎ 負の制限勾配

ΔＰ 電力差

Ｓｅｎ 系統感度

Claims (13)

1. 少なくとも１つの風力発電装置により電力供給系統へ電力を供給するための方法であって、
   − 当該供給は、供給される電力の変化が制限されるように制御されること、
   − 制限として、少なくとも１つの制限勾配が規定され、前記制限勾配は、最大変化の大きさを確定すること、及び、
   − 少なくとも１つの前記制限勾配は、継続運転中に前記電力供給系統の特性に依存して設定されること、
   前記特性は、系統感度であり、前記系統感度は、供給される有効電力の変化に対する系統電圧の変化の比率として定義されること
   を特徴とする方法。
2. 前記制限勾配は、前記電力供給系統の現在の状態に依存して設定されること
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記系統感度がより大きいほど、前記制限勾配は、より小さく設定されること
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 供給される電力の上昇の制限のために第１制限勾配が規定され、供給される電力の低下の制限のために第２制限勾配が規定され、これらの制限勾配は異なること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１制限勾配は、前記第２制限勾配よりも大きいこと
   を特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 供給される電力の低下の制限のために、中間蓄積器からの電力が使用されること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記中間蓄積器は、電気的な中間蓄積器であること
   を特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記風力発電装置は、電力を前記電力供給系統から受け取るために準備されており、取り出された電力の変化が、少なくとも１つの制限勾配、又は少なくとも１つの前記制限勾配を介して制限されること
   を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 少なくとも１つの前記制限勾配は、更に、
   − 系統接続ポイントに関する短絡電流比、
   − 前記電力供給系統の系統電圧、及び、
   − 系統周波数
   を含むリストの少なくとも１つの特性ないし状態に依存して設定されること
   を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 少なくとも１つの前記制限勾配は、前記電力供給系統の特性及び／又は現在の状態に依存して適合されること
    を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 少なくとも１つの前記制限勾配は、前記電力供給系統の特性及び／又は現在の状態に依存して変更されること
    を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 電力を電力供給系統へ供給するための風力発電装置であって、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法が実行されること
    を特徴とする風力発電装置。
13. 複数の風力発電装置を有するウインドパークであって、
    電力を電力供給系統へ供給するために、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法が実行され、及び／又は１つの風力発電装置、複数の風力発電装置、又は全ての風力発電装置が請求項１２に記載の風力発電装置として構成されていること
    を特徴とするウインドパーク。

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