KR20160049007A - 다수의 풍력 발전 설비의 그룹의 전력 소비를 제어하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 풍력 발전 설비(100)의 그룹, 특히 풍력 단지의 전력 소비를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 풍력 발전 설비들(100)은 전기 공급 네트워크(120) 내로 전기 에너지의 공급을 위해 준비되고, 반복하는 사이클 내에서 풍력 발전 설비들(100)에 예정된 순서로 연속해서 및 소비를 위해 각각의 풍력 발전 설비들(100)에 제공되는 단지 소비 전력 전체에 의존해서 소비를 위한 각각의 공급 전력이 공급되며, 각각의 풍력 발전 설비(100)는 이러한 또는 더 작은 공급 전력을 기준 전력으로서 저장하고, 사이클 내에서 후속하는 풍력 발전 설비들(100)에 저장된 기준 전력만큼 감소한 단지 소비 전력이 공급 전력으로서 최대로 공급된다.
Description
본 발명은 다수의 풍력 발전 설비의 그룹, 특히 풍력 단지의 전력 소비를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 다수의 풍력 발전 설비의 그룹, 특히 풍력 단지에 관한 것이다.
풍력 발전 설비들 및 특히 풍력 단지들은 에너지 생성 장치일 뿐만 아니라, 대형 에너지 소비 장치일 수도 있다. 이러한 특성 변환은 일반적으로 하나의 지역에 있는 모든 풍력 발전 설비에서 풍력 발전 설비 내의 대부분의 대형 에너지 컨슈머들이 기상에 따라 스위치 온 되어야 하는 동일한 시점에 이루어진다. 이는 특히 대형 열 컨슈머에 해당하고, 상기 컨슈머는 풍력 발전 설비의 작동 준비를 복구시키거나 유지해야 한다. 이러한 컨슈머들은 예를 들면, 블레이드 히터 또는 발전기 건조 장치일 수 있다. 다른 것들이 고려될 수 있다.
상기 풍력 발전 설비들이 접속되는 전기 공급 네트워크의 네트워크 운영자에게 있어서 전술한 상황은 지역 내에서 때때로 큰 문제가 된다. 이러한 상당한 전력 조류의 변동은 계산 또는 예측이 불가능하거나 어렵고, 따라서 비용이 많이 드는 저장에 의해 보상되어야 한다.
이와 같이 발생된 상기 추가 비용은 풍력 발전 설비들, 특히 풍력 단지의 운영자의 몫이다.
일반적으로 풍력 발전 설비들의 운전 관리는 독립적이고, 풍력 발전 설비들은 또한 기준 전력을 제어하며, 이는 기준 전력의 관리라고 할 수도 있다. 기준 전력이란 이 경우, 풍력 발전 설비가 전술한 또는 다른 컨슈머를 위해 받는, 즉 소비하고 생산하지 않는 전력이다. 이 경우 풍력 발전 설비의 운전 준비를 복구 또는 유지하기 위해 반드시 필수적으로 작동되어야 하는 대형 열 컨슈머가 있다. 종종 더 어렵게 하는 것은, 풍력 발전 설비는 일반적으로 이러한 상황에서 에너지를 생성할 수 없거나 생성해서는 안 되는 것이다.
예를 들어 풍력 단지의 풍력 발전 설비들이 블레이드의 제상을 위해 블레이드 히터에 의해 운전되는 경우에, 일반적으로 모든 설비들은 동일한 시점에 에너지 생산을 조절하여 제상 운전을 시작할 것이다. 이는 특히, 로터 블레이드의 이러한 결빙이 동일한 위치에 동시에 나타나기 때문이다. 이로 인해 풍력 단지의 매우 큰 기준 전력이 생기고, 따라서 상기 기준 전력은 최대로 허용된 또는 협의된 기준 전력을 초과하며, 이로 인해 막대한 추가 비용을 야기한다. 이러한 최대로 허용된 또는 협의된 기준 전력은, 예를 들어 풍력 단지를 시동하기 위해, 풍력 단지가 비용을 들이지 않고 또는 특히 높은 비용을 들이지 않고 전기 공급 네트워크로부터 받을 수 있는 기준 전력이다. 기본적으로 더 많은 전력을 이러한 협의된 기준 전력으로서 전기 공급 네트워크로부터 인출하는 것이 가능하지만, 상기와 같이 초과하는 전력은 매우 높은 요금으로 부과될 수 밖에 없다.
다른 문제점은, 전력의 소비 시 에너지가 소실될 수 있는 것이다. 예를 들어 지역 또는 발전 설비에 대해 더 장기적인 무풍 상태가 예보되면, 풍력이 예상되기 전에, 블레이드들의 제상이 이루어지지 않아도 된다. 반대로 풍력의 예보 시 기준 전력을 고려하지 않고 모든 설비들은 한 번에 제상될 수 있다. 이 경우 관련된 전력에 대해 높은 비용이 발생하고, 상기 비용은 경우에 따라서는, 풍력이 예상될 때 풍력 발전 설비의 정지가 방지됨으로써 정당화된다. 관련된 전력은 이로써 경우에 따라서는 바로 즉시 다시 생성될 수 있다.
본 PCT-출원에 대한 우선권 주장 출원 시 독일 특허청에 의해 하기 간행물들이 조사되었다: EP 2 166 225 A1 및 DE 195 02 786 A1.
본 발명의 과제는 상기 문제점들 중 적어도 하나의 문제점을 해결하는 것이다. 특히 기준 전력이 가급적 효율적으로 그리고 가급적 적은 비용이 관련되어 사용되는 해결 방법이 제공되어야 한다. 적어도 지금까지 공개된 방법들에 대한 대안적인 해결 방법이 제안되어야 한다.
상기 과제는 청구범위 제1항에 따른 방법에 의해 해결된다.
본 발명에 따라 청구범위 제1항에 따른 방법이 제안된다. 상기 방법은 예를 들어 모두 하나의 네트워크 연결점 또는 네트워크 접속점에서 전기 공급 네트워크에 접속되는 다수의 풍력 발전 설비의 그룹이 전제된다. 상기 그룹의 상기 풍력 발전 설비들은 풍력 단지의 부분일 수 있거나, 그룹 및 상기 그룹의 풍력 발전 설비들은 풍력 단지를 형성할 수 있지만, 그룹의 다른 배치도 고려된다. 가장 흔한 경우는 실제로 대개 풍력 단지일 수 있고, 상기 풍력 단지는 상기 그룹을 형성하며, 이와 관련해서 또한 후속해서 주로 풍력 단지가 참조된다. 풍력 단지에 관한 상기 모든 설명은 그럼에도 불구하고 반드시 풍력 단지를 형성하지 않는 풍력 발전 설비들의 그룹에도 적용될 수 있고, 그렇지 않은 경우 상세한 설명에 달리 표현되어 제시된다.
따라서 사이클 내에 이러한 그룹의 풍력 발전 설비들에 소비를 위한 공급 전력이 점차로 공급된다. 이 경우 풍력 발전 설비들은 먼저 예정된 순서로 정렬된다. 후속해서 설명되는 바와 같이, 상기 풍력 발전 설비들은 상기 순서로 기본적으로 차례로 작동된다. 이러한 예정된 순서는 예를 들어 경계 조건, 특히 환경 조건, 예컨대 방향에 의존할 수 있다. 예를 들어 예정된 순서에서 제1 풍력 발전 설비는, 현재 풍력과 관련해서 전방에 위치한 풍력 발전 설비이다. 상기 제1 풍력 발전 설비는 이 경우 기본적으로 가장 중요한 풍력 발전 설비이고, 후속해서 설명되는 바와 같이, 처리 시에도 최상위 우선순위를 얻는다.
이러한 순서는 그러나, 특히 전술한 예에서 풍향이 변동되는 경우에 변경될 수도 있다. 그룹 내의 풍력 발전 설비 크기들이 상이할 경우에, 예를 들어 풍력 발전 설비 크기와 같은 다른 기준도 고려된다. 하나의 풍력 발전 설비가 예를 들어 소음 저감을 이유로 또는 다른 이유로 다른 풍력 발전 설비에 대해 스로틀되어 작동되어야 하는 경우에, 상기 풍력 발전 설비는 예정된 순서에서 더 뒤에 또는 가장 뒤에 배치될 수 있다. 관련된 상기 그룹의 풍력 발전 설비들은 이로써 사이클 내에서 예정된 순서로 연속해서 작동된다. 이 경우 풍력 발전 설비들에, 즉 순서의 제1 풍력 발전 설비를 시작으로 컨슈머를 위한 각각의 공급 전력이 공급된다. 관련된 풍력 발전 설비, 즉 먼저 제1 풍력 발전 설비는 이러한 또는 더 작은 공급 전력을 기준 전력으로서 저장한다. 이 경우 우선 간단함을 위해, 풍력 발전 설비는 저장된 상기 기준 전력을 실제로도 받아서 소비하는 것이 전제된다. 예를 들어 관련 풍력 발전 설비의 설비 관리는, 제상을 위한 로터 블레이드의 가열 및 건조를 위한 발전기의 가열이 필요한지 확인한다. 이러한 관리는 상기 가열 장치를 위한 적합한 전력값을 인식하고, 공급된 공급 전력으로부터 블레이드 가열 및 발전기 가열을 위해 필요한 상기 전력을 저장된 기준 전력으로서 저장한다. 이 경우 풍력 발전 설비는 상기 전력을 받을 수 있고, 따라서 로터 블레이드 및 발전기를 가열할 수 있다.
후속하는 풍력 발전 설비들, 즉 먼저 순서에서 제2 풍력 발전 설비에 상기 저장된 기준 전력 만큼 감소한 단지 소비 전력이 공급될 수 있다.
단지 소비 전력은 전기 공급 네트워크로부터 인출을 위한 예정된, 협의된 인출 전력과 풍력 단지 또는 풍력 발전 설비의 그룹 내에서 생성에 의해 및/또는 저장기로부터 가용한 단지 전력으로 이루어진다. 가장 간단한 경우에, 풍력 단지 또는 풍력 발전 설비의 그룹이 전력을 생성하지 않고 에너지도 저장하지 않았다면, 단지 소비 전력은 협의된 인출 전력에 상응한다. 인출 전력은 그러한 경우에 특히, 전기 공급 네트워크의 운영자와 협의한, 전기 공급 네트워크로부터 인출될 수 있는, 즉 그룹 또는 단지에 의해 전체적으로 인출될 수 있는 전력이다. 이러한 인출 전력의 경우에 특히 네트워크 운영자, 즉 전기 공급 네트워크의 운영자에 대해 약간의 보상만이 계획된다.
이러한 단지 소비 전력은 이로써 기본적으로 풍력 발전 설비에 공급될 수 있는 전력의 최대값만을 제한한다. 또한 먼저 제1 풍력 발전 설비에 상기 단지 소비 전력으로부터 공급 전력이 공급된다. 상기 공급 전력은 단지 소비 전력에 최대로 상응한다. 계속해서 설명되는 바와 같이, 주로 더 작게 공급된다.
제1 풍력 발전 설비는 공급된 전체 규모의 이러한 공급된 전력을 기준 전력으로서 저장할 수 있거나, 더 작은 기준 전력을 저장할 수 있고, 경우에 따라서는 기준 전력을 전혀 저장하지 않을 수 있다.
다음 풍력 발전 설비에는 선행하는 풍력 발전 설비에 의해 공급 전력으로서 저장된 기준 전력을 공제하고 단지 소비 전력 규모의 공급 전력이 최대로 공급된다. 제2 풍력 발전 설비에서, 즉 제1 풍력 발전 설비에 의해 저장된 기준 전력이 공제된다. 제3 풍력 발전 설비가 존재한다면, 상기 풍력 발전 설비의 경우 제1 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력과 제2 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력은 잠재적인 가용한 전력으로부터 공제되고, 이하와 같다.
따라서 방법은 우선순위 결정을 제안하고, 상기 우선순위 결정은 제1 풍력 발전 설비의 요구가 가급적 충족되게 한다. 후속하는 풍력 발전 설비들은, 제1 또는 다른 선행하는 풍력 발전 설비들이 충분히 전력을 남겨두지 않은 경우에, 기준 전력을 더 이상 충분히 받을 수 없다. 그러한 점에서 선행하는 풍력 발전 설비들은 사이클 내에서 풍력 발전 설비들이 작동되는 예정된 순서와 관련된다.
바람직하게는 현재 사이클에서 각각의 풍력 발전 설비에 공급된 각각의 공급 전력은 이전 사이클에서 상기 풍력 발전 설비에 의해 저장된 기준 전력을 포함해서 현재 가용 기준 전력으로부터 계산된다. 즉, 각각의 사이클에서 및 거기에서 각각의 단계에서, 즉 각각의 개별 풍력 발전 설비의 작동 시 가용 기준 전력은 항상 다시 새롭게 기초로 사용된다. 이러한 가용 기준 전력은 하나의 풍력 발전 설비로부터 다음 풍력 발전 설비에 이르는 사이클에서 경우에 따라서 변경되지 않고 유지될 수 있다. 어느 경우든 이러한 가용 기준 전력은 기초를 형성하고, 그것의 계산은 하기와 같이 설명된다.
이는 현재의 풍력 발전 설비에 적어도 상기 풍력 발전 설비가 이전 사이클에서 이미 저장했던 전력이 공급될 수 있다는 사실에 기초한다. 따라서 전력이 더 가용하면, 현재 풍력 발전 설비에 상기 전력이 추가로 공급될 수 있다. 가용 기준 전력의 계산은 바람직하게 제1 풍력 발전 설비의 경우에 기본적으로, 다른 풍력 발전 설비의 경우와 다르게 실행될 수 있고, 이 경우 이는 항상 풍력 발전 설비의 예정된 순서와 관련된다.
바람직하게는 제1 풍력 발전 설비를 위한 가용 기준 전력은 현재 단지 기준 전력을 공제하고 단지 소비 전력으로부터 계산된다. 즉, 전술한 단지 소비 전력이 기초로 사용되고, 즉 협의된 인출 전력 및 경우에 따라서는 생성된 또는 저장기로부터 가용한 전력을 포함해서 기초로 사용된다. 이러한 단지 소비 전력으로부터 그룹 또는 발전 단지에 의해 현재 전기 공급 네트워크로부터 인출된 단지 기준 전력이 공제된다.
현재 인출된 단지 기준 전력이 측정될 수 있다. 대안으로서 현재 인출된(측정된) 단지 기준 전력 대신에 그룹의 저장된 기준 전력의 합이 이용될 수 있고, 따라서 단지 소비 전력으로부터 공제될 수 있다. 특히 단지가 단지 전력을 생성하지 않거나 저장기로부터 이용할 수 없는 경우에, 저장된 기준 전력의 상기 합은 인출된 단지 기준 전력에 대략 상응할 수 있다.
이는 제1 풍력 발전 설비를 위한 가용 기준 전력을 계산하는 2개의 변형예이다. 가장 간단한 경우에 생성된 또는 저장기로부터 얻을 수 있는 전력이 존재하지 않고, 이러한 경우에 단지 소비 전력은 협의된, 즉 최대로 협의된 인출 전력에 상응한다. 이러한 인출 전력은, 네트워크로부터 지금까지 기준 전력이 인출되지 않는 경우에, 가용 기준 전력에 상응할 수 있다. 그러나 풍력 발전 설비들, 즉 상기 풍력 발전 설비들 중 적어도 하나의 풍력 발전 설비가 기준 전력을 저장하였고, 또한 상기 기준 전력을 인출하면, 가용 기준 전력은 상기 값만큼, 즉 그룹의 모든 풍력 발전 설비에 의해 함께 인출되는 전력만큼 감소한다. 따라서 제1 풍력 발전 설비를 위한 가용 기준 전력은, 요컨대 현재 네트워크로부터 인출된 그룹 또는 단지의 단지 기준 전력 전체를 공제하고 단지 소비 전력으로부터 계산된다.
이로써 우선 제1 풍력 발전 설비를 위한 가용 기준 전력이 결정되었다. 바람직하게는 이는 후속하는 풍력 발전 설비, 즉 먼저 제2 풍력 발전 설비를 위한 기준 전력의 결정에 기초가 된다. 후속하는 풍력 발전 설비를 위한 이러한 가용 기준 전력은, 현재 풍력 발전 설비가 저장된 기준 전력을 이전 사이클에 비해 증가시킨 경우에, 감소한다. 제1 풍력 발전 설비가 저장된 기준 전력을 이전 사이클에 비해 증가시킨 경우에, 제2 풍력 발전 설비의 계산을 위해 제2 풍력 발전 설비를 위한 가용 제1 풍력 발전 설비의 기준 전력은 감소한다.
즉 이는, 사이클의 시작 시 가용 기준 전력이 현재 관련된 단지 기준 전력을 공제하고 단지 소비 전력으로부터 새롭게 계산되는 사상에 기초한다. 이는 제1 풍력 발전 설비를 위한 가용 기준 전력이다. 제1 풍력 발전 설비가 저장된 기준 전력 및 상기 제1 풍력 발전 설비에 의해 실제로 인출된 기준 전력을 증가시키면, 먼저 계산된 가용 기준 전력은 상기 값만큼 감소하고, 후속하는 풍력 발전 설비에, 즉 먼저 제2 풍력 발전 설비에 상응하게 감소한 가용 기준 전력이 제공된다.
제1 풍력 발전 설비에 의해 저장된 기준 전력이 감소하면, 후속하는 풍력 발전 설비에 상응하게 더 큰 가용 기준 전력이 제공될 것이다. 또한, 이러한 경우에 후속하는 풍력 발전 설비에 증가한 기준 전력이 제공되지 않는 것이 제안된다. 그 대신, 제1 풍력 발전 설비 또는 다른 선행하는 풍력 발전 설비가 이전 사이클에서 저장한 것보다 작은 기준 전력을 저장하는 경우에, 가용 기준 전력을 변동시키지 않는 것이 제안된다. 따라서 이로 인해 추가의 가용 기준 전력, 즉 다시 릴리스되는 기준 전력이 예정된 순서에서 더 뒤에 위치한 풍력 발전 설비에 전달되지 않는 것이 달성된다. 사이클 내에서 다시 릴리스되는 기준 전력은 먼저 더 낮은 우선순위의 풍력 발전 설비에 제공되어서는 안 된다.
새로운 사이클에서 비로소 상기와 같이 릴리스된 전력 또는 상기와 같이 릴리스되는 전력들은 더 뒤에 위치한 풍력 발전 설비에도 전달될 수 있다. 풍력 발전 설비가 기준 전력을 이전의 사이클에서보다 조금 저장하기 때문에, 요컨대 하나의 사이클 내에서 기준 전력이 릴리스되면, 네트워크로부터 상응하게 더 작은 기준 전력을 받고 이는 요컨대 제1 풍력 발전 설비를 위한 가용 기준 전력이 다시 계산될 때 다음 사이클의 시작 시 영향을 미친다. 이 경우 단지 소비 전력으로부터 가용 기준 전력의 계산 시 네트워크로부터 인출된 단지 기준 전력이 공제되고, 즉 이전 사이클에서보다 적은 단지 기준 전력이 공제된다. 이로 인해 요컨대 제1 풍력 발전 설비를 위해, 사이클의 제1 단계에서 가용 기준 전력은 증가한다. 이러한 제1 풍력 발전 설비는 모든 다른 풍력 발전 설비들에 앞서, 상응하게 더 많은 기준 전력을 저장해도 되는지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 제1 풍력 발전 설비가 저장해도 되지 않거나, 그 중 일부만을 저장해도 되는 경우에, 릴리스되는 이러한 기준 전력은 더 뒤에 위치한 다른 풍력 발전 설비에 제공된다. 이로써 우선순위 결정이 이루어지고, 릴리스되는 기준 전력은 일단 제1 풍력 발전 설비에 공급되며, 제1 풍력 발전 설비가 이를 필요로 하지 않는 경우에야 다른 풍력 발전 설비에 공급된다. 따라서 제1 풍력 발전 설비에 공급이 가장 중요하다.
바람직하게는, 사이클이 하나의 풍력 발전 설비에 이어서 다른 풍력 발전 설비를 처리하는 예정된 순서는 하나 이상의 경계 조건에 따라 결정되거나 변경된다. 그러한 점에서 순서는 융통적으로 조절 및 변경 가능하며, 이 경우 한 번 예정된 순서는 즉시 다시 변경되어서는 안 되고, 다수의 사이클 동안, 특히 수 시간에 걸쳐 유지된다. 이는 대개 더 오랫동안 균일한 경계 조건의 결과로 나타날 수 있다. 경계 조건은 풍향일 수 있다. 이러한 경우에, 풍력을 향한 그리고 그러한 점에서 가장 앞에 있는 풍력 발전 설비에 제1 우선순위가 제공되는 것, 즉 상기 풍력 발전 설비가 순서에서 맨 처음으로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어 풍력 발전 설비의 그룹, 특히 풍력 단지는 무풍 상태 후에 다시 시동해야 하는 한편, 결빙이 존재할 가능성이 있으면, 따라서 먼저 전방의 풍력 발전 설비에 상기 설비가 필요로 하는 만큼의 기준 전력을 사전 설정된 한계 내에서 공급하여 상기 풍력 발전 설비를 위해 먼저 우선적으로 제상을 가능하게 하는 것이 제안된다. 이러한 풍력 발전 설비는 즉시 시동한 후에 전력을 생성할 수 있고, 상기 전력은 네트워크로부터 받을 수 있는 전력을 때로는 신속하게 훨씬 초과하며, 즉 인출될 협의된 기준 전력을 훨씬 초과한다.
가장 간단한 예를 들자면, 상기 풍력 발전 설비가 발전기의 제상과 건조를 위해 기준 전력을 필요로 하고, 제상 전에 건조가 종료되면, 건조를 위해 필요한 기준 전력은 이미 조기에 다른 풍력 발전 설비를 위해 다시 릴리스될 수 있다.
그러나 예를 들어 경험값에 근거해서도 풍력 발전 설비를 더 약하게 또는 더 강하게 제상하는 것과 같은 다른 경계 조건들이 고려될 수도 있다. 이때 상기 풍력 발전 설비는 순서에서 더 뒤에 위치할 수 있는데, 그 이유는 로컬 토포그래피에 의존할 수 있는 바와 같이 덜 결빙된 풍력 발전 설비는 더 신속하게 제상될 수 있고, 그러한 경우에 예를 들면 다른 설비를 위해 제상에 필요한 전력을 공급할 수 있기 때문이다. 이러한 효과는 풍향 및/또는 대기의 특성, 특히 습도에 의존할 수도 있다.
바람직하게는, 전기 공급 네트워크로부터 인출될 인출 전력은 모든 가능한 전력 소비의 최대 합을 갖는 그룹의 풍력 발전 설비의 모든 가능한 전력 소비의 합에 상응하는 값으로 설정되는 것이 제안된다.
다수의 풍력 발전 설비의 그룹의 전력 소비를 제어하기 위한 방법에 의해 적어도 하나의 풍력 발전 설비에 충분한 기준 전력이 제공되도록 우선순위 결정이 이루어진다. 이 경우 방법에 의해, 우선순위 결정된 풍력 발전 설비에 기준 전력의 충분한 공급은 가용 기준 전력이 비교적 작은 경우에도 이루어질 수 있는 것이 달성될 수 있다. 이를 위해, 하나의 풍력 발전 설비만이 필요로 하는 만큼의 기준 전력을 제공하는 것으로 충분할 수 있다. 풍력 발전 설비들이 상이한 경우에, 이는, 해당하는 모든 컨슈머들이 동시에 필요로 할 때 가장 많은 기준 전력을 필요로 하는, 즉 가장 많은 전력을 소비하는 풍력 발전 설비에 맞춰져야 한다. 이 경우 바람직하게는 당연히 또는 기술적으로 바람직하게 동시에 작동될 수도 있는 컨슈머의 합계만이 기초가 된다.
따라서 이로 인해 풍력 발전 설비의 그룹, 특히 풍력 단지와 네트워크 운영자 사이에 가급적 작은 인출 전력이 협의되는 것이 달성 가능하다. 이는 단지 운영자에게는, 바람직한 조건들을 합의할 수 있음을 의미할 수 있고, 네트워크 운영자에게는, 그가 기준 전력을 조금만 제공하면 되는, 즉 기준 전력을 조금만 계산하면 되는 것을 의미할 수 있다. 이는 또한 네트워크 안정성을 개선할 수 있고 및/또는 네트워크 운영자가 때로는 적어도 부분적으로 상기와 같은 전력의 비용이 많이 드는 제공을 면제할 수 있게 한다.
다른 실시예에 따라, 이전 사이클의 저장된 전력의 합이 단지 소비 전력보다 큰 경우에, 풍력 발전 설비들 중 적어도 하나의 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력은 감소하는 것이 제안된다.
이러한 상황은 특히, 단지 내에서 전력 생성이 또한 이루어졌고 상기 전력이 사용되었을 수 있기 때문에 풍력 발전 설비에 많은 공급 전력이 공급되었을 수 있는 경우에 나타날 수도 있다. 이러한 전력 생성이 중단되거나 감소하면, 전술한 경우가 나타날 수 있고, 이러한 경우에 제1 풍력 발전 설비가 충분히 전력을 가질 때까지, 기본적으로 뒤에서부터 시작하는 순서로 풍력 발전 설비에서 전력이 다시 제거될 수 있다.
이러한 상황은, 요컨대 특히 네트워크 운영자와 협의된 인출될 인출 전력이 감소할 때에도 나타날 수 있다. 이는 예를 들어 시간적으로 이전의 적절한 협의에 기인할 수 있다.
바람직하게는 이미 저장된 기준 전력의 감소는, 공급 전력의 공급을 위한 사이클이 반대의 순서로 진행됨으로써 이루어진다. 즉, 순서에서 가장 뒤에 위치한 풍력 발전 설비에서 먼저 전력이 제거되고, 이것이 충분하지 않으면 끝에서 두 번째 풍력 발전 설비 및 이하 이와 같은 방식으로 제거된다. 이로써 제1 풍력 발전 설비를 위한 가용 기준 전력이 연속해서 공급될 수 있다. 제1 풍력 발전 설비의 우선순위 결정은 이로써 기준 전력 할당 시 유지된다.
바람직하게는 해당 풍력 발전 설비의 각각의 저장된 기준 전력은 상기 설비의 로터 블레이드의 가열을 위해 사용된다. 추가로 또는 대안으로서 상기 기준 전력은 상기 설비의 발전기의 가열을 위해 이용된다. 발전기의 가열은 응축수의 제거를 위해, 즉 발전기를 기본적으로 건조하기 위해 또는 발전기가 건조 상태인 것을 보장하기 위해 이루어진다. 추가로 또는 대안으로서 저장된 기준 전력 또는 그것의 일부는 풍력 발전 설비의 시동을 위해 사용될 수 있다. 이는 특히, 풍력 발전 설비를 풍력 내에 설치하기 위한 하나 이상의 방위각 모터의 제어에 관련된다. 추가로 또는 대안으로서 이는, 로터 블레이드를 풍력에 대해 적절한 각도로 회전시키는 소위 피치 모터의 제어에 관련되고, 이는 피칭이라고도 한다. 풍력 발전 설비의 시동을 위한 전력의 제공은 제어 컴퓨터를 포함한 제어장치의 동력 공급도 비교적 경미하게 관련될 수 있다. 경우에 따라서 전력은 나셀 풍속계의 제상을 위해서도 이용될 수 있다.
바람직하게는 사이클은 30초 내지 5분의 시간 범위에서, 바람직하게는 1분 내지 3분의 시간 범위에서 그리고 특히 대략 1분마다 반복된다. 30초 내지 5분의 범위에서 사이클 반복의 이러한 지정은 사이클에 당시에 조회할 풍력 발전 설비를 조회하여 상기 풍력 발전 설비에 상응하는 공급 전력 전체를 공급할 충분한 시간 여유를 준다. 상기 시간 내에 상응하는 전력만이 먼저 중앙 컴퓨터에 의해 공급되고 또는 개별 풍력 발전 설비의 각각의 제어부에 의해 저장되면 된다. 그러한 점에서 이는 전력이 실제로 조회되지 않아도 되고 사용되지 않아도 되는 정보 기술적 처리이다. 실제로 풍력 발전 설비들은 즉시 저장된 전력을 받기 시작할 수 있다.
상기 분 범위는 흔히 로터 블레이드의 제상 및/또는 발전기의 건조 및/또는 풍속계의 제상이 실시될 수 있는 범위일 수도 있다.
추가로 또는 대안으로서 실시예에 따라, 사이클은 수동으로 중단될 수 있고, 이러한 수동 중단의 경우에 풍력 발전 설비마다 기준 전력의 할당이 수동으로 이루어질 수 있는 것이 제안된다. 이는 예를 들어, 서비스 직원이 현장에 있는 경우에 해당할 수 있거나 원격 유지 관리에 의해 실행될 수도 있다.
이러한 수동 중단의 종료 후에 제1 풍력 발전 설비에서 사이클을 시작할 수 있다. 공급되는 공급 전력의 계산은 제1 풍력 발전 설비의 경우에 이전 사이클의 공급된 또는 저장된 값들의 평가에 의해서가 아니라, 실제로 전기 공급 네트워크로부터 받은 기준 전력에 기초해서 적어도 전술한 몇 가지 실시예에 따라 이루어진다. 그러한 점에서 하나의 사이클의 중단 후에 사이클의 재시작이 즉시 가능하고, 이전 값들은 고려되지 않아도 되고 및/또는 중간 저장되지 않아도 된다.
실시예에 따라 또한, 그룹 또는 풍력 단지의 풍력 발전 설비들 사이에 통신 장애가 존재하는 경우에, 후속해서 언급되는 값들 중 적어도 하나의 값은 일정하게 유지되는 것이 제안된다. 이는 그룹의 풍력 발전 설비들의 저장된 기준 전력의 유지에 해당될 수 있다. 이는 추가로 또는 대안으로서 단지 소비 전력 및/또는 현재 단지 기준 전력에 해당할 수 있다. 바람직하게는 이는 예정된 이행 시간 동안 이루어질 수 있다. 이러한 이행 시간이 초과되면, 바람직하게 과정의 수동 인계를 포함한 다른 조치를 도입할 수 있다.
본 발명에 따라 또한, 전술한 실시예들 중 적어도 하나의 실시예에 따른 방법을 실시하도록 준비된 다수의 풍력 발전 설비의 그룹, 특히 풍력 단지가 제안된다.
바람직하게는 상기 그룹은 방법을 실시하기 위해 중앙 제어유닛, 특히 단지 제어유닛을 포함한다. 이를 위해 기존의 단지 제어유닛이 사용될 수도 있고, 적절하게 조정될 수 있다. 특히 단지 제어유닛은 규모에 있어서 협의된 기준 전력을 검출해야 하고, 네트워크로부터 실제로 받은 각각의 전력 또는 이러한 측정값에 측정 기술적으로 액세스해야 한다. 또한 중앙 제어유닛은 풍력 발전 설비와 통신해야 한다.
본 발명은 계속해서 첨부된 도면을 참고로 예시적으로 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비를 도시한 개략도.
도 2는 풍력 단지를 도시한 개략도.
도 3은 기준 전력의 분배를 위한 흐름도.
도 4a 내지 도 4f는 정해진 인출 전력의 경우를 위한 기준 전력의 분배의 예시적인 곡선을 도시한 도면.
도 5a 내지 도 5f는 가변적인 인출 전력의 경우를 위한 기준 전력의 분배의 예시적인 곡선을 도시한 도면.
도 2는 풍력 단지를 도시한 개략도.
도 3은 기준 전력의 분배를 위한 흐름도.
도 4a 내지 도 4f는 정해진 인출 전력의 경우를 위한 기준 전력의 분배의 예시적인 곡선을 도시한 도면.
도 5a 내지 도 5f는 가변적인 인출 전력의 경우를 위한 기준 전력의 분배의 예시적인 곡선을 도시한 도면.
도 1은 타워(102)와 나셀(104)을 구비한 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 나셀(104)에 3개의 로터 블레이드(108)와 스피너(110)를 가진 로터(106)가 배치된다. 로터(106)는 작동 시 풍력에 의해 회전 운동하고, 이로 인해 나셀(104) 내의 발전기를 구동한다.
도 2는 예를 들어 3개의 풍력 발전 설비(100)를 포함하는 풍력 단지(112)를 도시하고, 상기 풍력 발전 설비들은 동일하거나 상이할 수 있다. 3개의 풍력 발전 설비(100)는 따라서 기본적으로 풍력 단지(112)의 풍력 발전 설비들의 임의의 개수를 나타낸다. 풍력 발전 설비들(100)은 전기 단지 네트워크(114)를 통해 전력, 즉 특히 생성된 전류를 제공한다. 이 경우 개별 풍력 발전 설비(100)의 생성된 각각의 전류 또는 전력은 합산되고, 대개 변압기(116)가 제공되며상기 변압기는 일반적으로 PCC라고도 하는 공급점(118)에서 공급 네트워크(120) 내로 공급을 위해 단지 내 전압을 승압한다. 도 2는 예를 들어 제어부를 도시하지 않은 풍력 단지(112)의 간단한 도면이지만, 물론 제어부가 존재한다. 또한 예를 들어 단지 네트워크(114)는 다르게 형성될 수 있고, 다른 예를 들자면, 상기 단지 네트워크 내에 예를 들어 각각의 풍력 발전 설비(100)의 출력부에 변압기가 제공될 수도 있다.
도 3은 기준 전력의 분배를 위한 과정을 도시한다. 이 경우 우측 및 중앙 영역에, 공급 전력이 공급되고 상응하게 기준 전력이 저장되는 과정이 도시된다. "리턴"으로 표시되는 좌측 부분에, 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력이 다시 회수되는 과정이 도시된다. 이러한 다이어그램에서 하기 변수들이 사용된다.
- Ppos: 가용 기준 전력. 이는 해당하는 단계에서 과정 중에 및 각각의 설비의 사이클에서 상기 설비의 먼저 저장된 전력을 포함해서 공급될 수 있는 기준 전력이다.
- Pmax: 관련된 모든 풍력 발전 설비들에 공통으로 협의에 따라 전기 공급 네트워크로부터 인출될 수 있는 최대 기준 전력, 요컨대 최대 전력. 상기 전력은 전기 공급 네트워크로부터 인출을 위해 협의된 인출 전력으로도 설명되었다. 이러한 최대 기준 전력은 도 3의 도시된 예에서 단지 소비 전력과 동일한데, 그 이유는 상기 도면에서 풍력 발전 설비들이 생성한 또는 저장기로부터 인출할 수 있는 전력이 고려되지 않고, 즉 값 0을 갖기 때문이다.
- Pact: 네트워크 접속점(NAP)의 현재 전력. 이는, 네트워크 접속점에서 및 관련된 모든 풍력 발전 설비들에 공통으로 전기 공급 네트워크에서 인출되는 전력이다. 그러한 점에서 상기 전력은 실제값 또는 측정값이기도 하다. 선택적으로 또는 간단히 Pact는 이전 사이클에 모든 풍력 발전 설비에 의해 저장된 기준 전력의 합으로서 형성된다.
- PweaXcons(t): 설비 X의, 즉 현재 사이클에서 고려되는 각각의 설비의 기준 전력.
- PweaXcons(t-1): 설비 X의, 즉 이전 사이클에서 고려되는 각각의 설비의 기준 전력. 상기 2개의 값 PweaXcons(t)와 PweaXcons(t-1)은 이로써 해당 설비들이 실제로 저장한 그리고 특히 실제로 소비하는 기준 전력이다. 이 경우 "X"는 사이클 또는 예정된 순서에서 해당 풍력 발전 설비의 번호를 나타내는 숫자의 플레이스홀더(placeholder)이다.
- ΔP: 2개의 사이클 사이의 풍력 발전 설비의 (저장된) 기준 전력의 편차.
사이클은 블록 1 "타임아웃 사이클"에서 시작한다. 이어서 먼저 네트워크 접속점에서 현재 전력 Pact가 측정된다. 블록 11에서 잠재적으로 가용 기준 전력이, 요컨대 실제로 현재 인출된 전력 Pact를 공제하고 협의에 따라 최대로 받을 기준 전력 Pmax로부터 계산된다. 이 경우 Pops의 값이 주어지고, 상기 값이 0보다 크거나 같으면, 풍력 발전 설비에 공급 전력으로서 이전 사이클의 상기 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력을 포함해서 전력 Ppos가 공급되며, 이는 Ppos + Pwea1cons(t-1)로서 제시된다.
그러나 제공되는 기준 전력 Ppos가 0보다 작으면, 과정에서 아래로 분기되고, 추후에 설명되는 리턴 과정이 시작될 수 있다.
제공되는 기준 전력 Ppos이 플러스이거나 적어도 0이면, 상기 기준 전력은 마지막 사이클에 제1 풍력 발전 설비에 저장된 기준 전력과 함께 공급되고, WEA1로 표시된 풍력 발전 설비(1)는 범위 내에서 저장된 기준 전력, 즉 Pwea1cons(t)를 저장한다. 상기 값은 제2 풍력 발전 설비(WEA2)를 위한 공급 전력의 계산을 위해서도 이용된다.
블록 21에서 먼저, 제1 풍력 발전 설비의 기준 전력이 감소하였는지 아닌지의 여부가 체크된다. 이를 위해 기준 전력의 편차 ΔP가 적절하게 계산된다:
ΔP = Pwea1cons(t)-Pwea1cons(t-1).
ΔP가 0보다 크면, 이전, 즉 블록 21에서 제1 풍력 발전 설비가 저장된 기준 전력을 증가시키면, 제공되는 기준 전력 Ppos은 상기 값 ΔP만큼 감소한다:
Ppos = Ppos -ΔP.
이는 블록 22가 도시한다.
제2 풍력 발전 설비에 의해 마지막 사이클에 저장된 기준 전력 Pwea2cons(t-1)를 포함해서 가용 기준 전력 Ppos의 규모의 공급 전력이 공급된다. 제2 풍력 발전 설비(WEA2)는 상기 규모의 기준 전력을 저장할 수 있거나, 더 작은 기준 전력을, 즉 제2 풍력 발전 설비(WEA2)의 현재 저장된 기준 전력 Pwea2cons(t)를 저장할 수 있다.
이전 사이클 및 현재 사이클의 제2 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력에 대한 값에 기초해서 블록 31에서, 제2 풍력 발전 설비(WEA2)의 저장된 기준 전력이 증가했는지 또는 감소했는지 여부가 체크된다. 경우에 따라서는 가용 기준 전력의 새로운, 즉 더 낮은 값은 블록(22)에서 계산과 유사하게 블록 32에서 결정된다. 이에 기초해서 여기에서 모든 다른 풍력 발전 설비를 대표해서 X 번째 풍력 발전 설비 WEA X로 표시되는 다음 풍력 발전 설비를 위해 Ppos가 계산되고, 이에 기초해서 공급 전력이 공급된다.
사이클의 경과 시 각각의 풍력 발전 설비(1 내지 X)에 공급 전력이 점차로 공급되고, 그것에 의해 경우에 따라서 기준 전력이 저장된다.
이로써 각각의 풍력 발전 설비(1 내지 X)마다 상기 사이클에서 공급 전력이 공급되었고, 상응하게 범위 내에서 해당하는 풍력 발전 설비에 의해 기준 전력이 저장되었다. 이 경우, 제1 풍력 발전 설비에 우선순위가 결정되고, 따라서 후속하는 풍력 발전 설비들에도 순서 내에서 그들의 위치에 따라 우선순위가 결정되도록 진행되었다.
그러나 저장된 것보다 더 많은 전력이 공급된 것이 밝혀지면, 블록 11에서 제공 가능한 기준 전력 Ppos에 마이너스의 값이 나타난다. 따라서 블록 11로부터 직접 바로 아래로 분기되고, 마지막 풍력 발전 설비에 상기 X 번째 풍력 발전 설비가 마지막 사이클에 저장했던 기준 전력을 포함해서 가용 기준 전력의 상기 마이너스의 값이 공급된다. 즉, X 번째 풍력 발전 설비에 Ppos + PweaXcons(t-1)이 공급된다. 상기 값은 이로써 마지막 사이클에 저장된 기준 전력값 PweaXcons(t-1)보다 작은데, 그 이유는 잠재적인 가용 기준 전력 Ppos가 마이너스의 값을 갖기 때문이다. 이와 관련해서 풍력 발전 설비(X)는 기준 전력 PweaXcons(t)을 요컨대 이전 사이클에서보다 조금 저장할 수 있다. 그리고 나서 블록 33에서, 풍력 발전 설비(X)가 이전 사이클에서보다 얼만큼 작은 기준 전력을 저장하였는지 체크된다. 잠재적인 가용 기준 전력 Ppos은 이 경우 블록 34에서 2개의 사이클 사이의 풍력 발전 설비(X)의 기준 전력의 상기 편차값 만큼 증가한다:
Ppos = Ppos + ΔP.
이는 예를 들어, 블록 11에서 Ppos에 대해 예를 들어 4 ㎾의 마이너스의 값이 결과되었음을 의미할 수 있다. 풍력 발전 설비(X)가 사전에 2 ㎾를 저장하였고, 기준 전력을 더 이상 저장하지 않았기 때문에, 풍력 발전 설비(X)의 저장된 기준 전력이 2 ㎾만큼 감소하면, 블록 33에서 기준 전력의 편차 ΔP의 값은 + 2 ㎾이고, Ppos는 블록 34에서 2 ㎾만큼, 즉 -4 ㎾에서 -2 ㎾로 증가한다. 풍력 발전 설비들에 더 조금 저장된 기준 전력이 허용되고 또는 상기 풍력 발전 설비에서 저장된 기준 전력이 제거됨으로써, 다른 풍력 발전 설비들의 경우에 가용 기준 전력 Ppos은 더 증가할 수 있다. 예시적으로 이는 블록 23 및 24에도 도시되고, 상기 블록들은 유사하게 또한 풍력 발전 설비(2)를 위한 블록 33 및 33에 상응한다.
블록(23, 24)의 출력 이후에 제1 풍력 발전 설비(WEA 1)에만 이로써 이전 사이클에 풍력 발전 설비(1)에 의해 저장된 기준 전력 Pwea1cons(t-1)을 포함해서 풍력 발전 설비(1)의 Pops에 대해 아마도 적어도 0으로 증가한 값이 공급 전력으로서 공급될 수 있다. 이어서 사이클이 종료되고, 블록 1에서 다시 시작한다. 저장된 기준 전력이 회수되지 않으면, 블록 33, 34, 23 및 24는 사용되지 않고, 사이클은 풍력 발전 설비(X)의 마지막에 블록 1로 복귀하며, 사이클은 적절하게 설정된 시간 이후에 다시 시작한다.
보완적으로 이에 대해 전반적으로 하기에 더 설명된다.
이하 WEA라고도 하는 풍력 발전 설비를 위한 기준 전력 관리는 그룹으로 정렬되어 작동한다. 그룹들은 선별적으로 선택된 풍력 발전 설비들이고, 상기 풍력 발전 설비들은 예를 들어 모두 하나의 네트워크 접속점에 접속된다. 처리는 주기적으로(예를 들어 1분마다) 이루어진다.
각각의 사이클의 시작 시 여전히 가용 기준 전력이 결정된다(Ppos = Pmax - Pact). 이를 위해 필요한 현재 관련된 전력(Pact)은 네트워크 접속점에서 설치된 측정 장치에 의해 또는 저장된 모든 기준 전력의 합의 형성에 의해 제공될 수 있고, 기준 전력 관리 사이클에 걸친 최소값(최대 기준 전력값)이다.
그룹의 모든 풍력 발전 설비들에 가용 기준 전력[Ppos + PweaXcons(t-1)]이 순서대로 요청된다. 상기 기준 전력은 이전 사이클의 각각의 설비의 저장된 전력[PweaXconst(t-1)]과 가용 전체 기준 전력(Ppos)에 의해 형성된다(이미 저장되었고 현재 소비되는 전력).
풍력 발전 설비에서 전력이 요구되고 가용 전력이 충분하면, 설비는 필요한 전력을 받을 수 있다. 보답으로서 설비는 현재 기준 전력 전체[PweaXcons(t)]를 되돌려 보낸다.
설비가 추가 기준 전력을 받았으면(ΔP > 0), 후속 설비를 위한 가용 기준 전력이 보정된다(Ppos = ΔP). 전력이 다시 릴리스되었다면, 상기 전력은 상기 사이클에서 무시된다.
설비의 릴리스된 기준 전력을 무시함으로써 시스템 내에 우선순위 결정 관리가 형성되고, 이때 사이클 순서에서 후속하는 설비에 상기 릴리스된 전력이 공급되지 않는다. 다음 사이클에서야 상기 전력은 다시 예약될 수 있다. 이로써 조회 목록에서 앞에 위치한 설비들은 전력을 저장해야 한다.
저장된 것보다 많은 전력을 받으면, 저장된 기준 전력은 설비에 의해 제거되어야 한다. 이는 최대 기준 전력(Pmax)이 작아지는 경우이고, 즉 더 작은 설정값이 사전 설정된 경우이다. 이러한 예외의 경우에 우선순위 목록에 따라 기준 전력의 강제 회수가 실시된다. 더 낮은 우선순위를 갖는 설비들은 전력을 가장 먼저 방출해야 한다. 설비들의 요청 순서는 이러한 사이클 동안 역전되고, 릴리스되는 기준 전력은 즉시 다시 예약될 수 있다.
시스템의 품질에 중요한 것은 설비와 기준 전력 관리 사이의 동기적 작동이다. 설비는 관리에 의한 릴리스 후에만 기준 전력을 인출할 수 있다. 또한 기준 전력의 차단도 비교적 동시에 이루어져야 한다. 그렇지 않으면 에너지 밸런스가 맞지 않는다.
설비의 보고된 기준 전력(PweaXcons)은 각각의 상황에서 설비가 받을 수 있는 최대값이다. 예를 들어, 현재 팬만 작동하더라도, 설비의 블레이드 가열 시 가열 레지스터의 전력 및 가열 팬의 전력이 저장될 것이다. 이로써 설비의 주변 장치의 독립적인 작동이 보장된다.
설비의 보고된 최대 기준 전력 및 네트워크 접속점에서 측정된 최대 기준 전력에 의해, 네트워크 접속점에서 전체 기준 전력이 초과되지 않고 설비들의 비교적 독립적인 관리가 유지되는 것이 보장된다. 기술적으로 이행이 어려울 수 있는, 네트워크 접속점에서 기준 전력의 매우 정확한 조정은 이로 인해 기피된다.
도 4a 내지 도 4f는 변동하는 기준 부하의 상황 및 이에 관한 기준 전력의 가능한 곡선을 도시한다. 점선 곡선들은 각각의 풍력 발전 설비가 수요로서 신청할 기준 전력을 나타내며, 실선 곡선들은 각각의 풍력 발전 설비들이 실제로 받았고, 즉 저장할 수 있었던 기준 전력을 나타낸다. 이러한 표시는 도 4a 내지 도 4f 및 도 5a 내지 도 5f에도 적용된다.
변동하는 기준 부하의 상황이 기초가 되고, 후속해서 고려되는 시점에 대해 설명된다.
실시예는 기준 전력 관리 시 5개의 풍력 발전 설비(WEA)를 포함하는 풍력 단지와 관련된다. 설비의 우선순위는 설비 번호에 따라 분배된다(설비 1⇒ 최고 우선순위 내지 최저 우선순위를 갖는 설비 5).
700 ㎾의 정해진 최대 설정 기준 전력이 기초가 되고, 상기 설정 기준 전력은 여기에서 인출 전력을 나타내며, 상기 인출 전력은 요컨대 예를 들어 계약에 따라 정해지고, 적어도 즉시 초과될 수 없거나 초과되어서는 안 된다. 단지 내에서 추가의 가용한 단지 전력은 여기에서 고려되지 않고 또는 존재하지 않는다. 이러한 정해진 인출 전력은 도 4a에서 P Max로 표시된다.
2분: 설비 1은 100 ㎾를 필요로 하고, 설비 2는 500 ㎾를 필요로 하며, 상기 설비들은 상기 전력을 각각 기준 전력으로서 저장하고, 상기 전력을 또한 방출하며, 이는 계속해서 하기의 도 5a 내지 도 5f에서도 전제된다. 설비 4는 250 ㎾를 필요로 하지만, 50 ㎾로 일부 요구를 충족할 수 있고, 즉 50 ㎾의 기준 전력만을 저장한다. 설비 5는 150 ㎾를 필요로 하지만, 상기 요구를 더 이상 충족할 수 없고, 즉 기준 전력을 저장하지 않는다. 도 4a 및 도 5a에서 P Cons.(NAP)로 표시된 예시적인 풍력 단지의 전체 기준 전력은 650 ㎾이다. 이러한 전력은 단지 기준 전력이라고 하고, 풍력 발전 설비, 즉 풍력 발전 설비(1 내지 5)의 그룹이 현재 전기 공급 네트워크로부터 인출하는 전력을 나타낸다.
8분: 설비 4는 요구되는 수요의 50 ㎾로 감소한다. 전체 기준 전력에 변동 없음.
11분: 설비 1은 전력 0 ㎾를 필요로 한다. 전력 100 ㎾가 릴리스되며, 설비 5는 150 ㎾의 요구를 이행할 수 있고, 즉 저장할 수 있다. 이로써 전체 기준 전력 700 ㎾이 이루어진다.
13분: 설비 4는 250 ㎾를 필요로 하지만, 여전히 50 ㎾의 저장된 기준 전력만을 갖는다. 전체 기준 전력은 여전히 700 ㎾이다.
19분: 설비 4는 요구되는 수요의 50 ㎾로 감소한다. 전체 기준 전력에 변동 없음.
21분: 설비 1은 100 ㎾를 필요로 하지만, 아무것도 릴리스되지 않기 때문에 받지 않는다. 전체 기준 전력에 변동 없음.
25분: 설비 4는 250 ㎾를 필요로 하지만, 여전히 50 ㎾의 저장된 기준 전력만을 갖는다. 전체 기준 전력은 여전히 700 ㎾.
27분: 설비 2는 200 ㎾를 릴리스한다. 전체 기준 전력은 500 ㎾로 감소한다. 상기 전력은 조회 순서에서 다음 설비에, 예를 들어 250 ㎾의 수요를 갖는 설비 4에 제공된다. 바로 이어서, 즉 다음 사이클에 상기 전력이 다시 제공된다. 그러한 점에서 도시되어 설명된 분들은 분과 다른 시간일 수도 있는 사이클의 예를 나타낸다. 이는 도 5a 내지 도 5f에도 적용된다.
우선순위의 맵핑: 조회 순서에서 앞쪽의 설비들은 더 높은 우선순위를 갖는다.
28분: 설비 1은 100 ㎾를 받는다. 전체 기준 전력 600 ㎾.
31분: 설비 1은 전력 0 ㎾를 필요로 한다. 전체 기준 전력 500 ㎾.
32분: 설비 4는 요구되는 수요의 50 ㎾로 감소한다. 전체 기준 전력에 변동 없음. 설비 4는 250 ㎾를 필요로 하지만, 여전히 50 ㎾의 저장된 기준 전력만을 갖는다. 전체 기준 전력은 여전히 700 ㎾.
37분: 설비 4는 250 ㎾를 필요로 하고 받는다. 전체 기준 전력 700 ㎾.
41분: 설비 1은 100 ㎾를 필요로 하지만 받지 않는다.
44분: 설비 4는 요구되는 수요의 50 ㎾로 감소한다. 기준 전력 200 ㎾가 릴리스된다. 전체 기준 전력 500 ㎾.
45분: 설비 1은 릴리스된 전력으로부터 100 ㎾를 받는다. 전체 기준 전력 600 ㎾.
49분: 설비 4는 250 ㎾를 필요로 하지만, 여전히 50 ㎾의 저장된 기준 전력을 갖는다. 전체 기준 전력은 여전히 600 ㎾.
51분: 설비 1은 전력 0 ㎾를 필요로 한다. 전체 기준 전력 500 ㎾.
52분: 설비 4는 250 ㎾를 필요로 하여 받는다. 전체 기준 전력 700 ㎾.
57분: 설비 2는 추가로 300 ㎾를 릴리스한다. 전체 기준 전력은 200 내지 500 ㎾. 모든 설비들은 수요를 충족할 수 있다.
도 5a 내지 도 5f에서 가변적인 최대 설정 기준 전력, 즉 가변적인 협의된 인출 전력 또는 가변적인 단지 소비 전력에 따른 가변적인 기준 부하의 상황이 기초가 되고, 후속해서 고려된 시점들에 대해 설명된다. 이러한 가변적인 인출 전력은 도 5a에서 P Max로 표시된다.
실시예는 기준 전력 관리 시 도 4에서처럼 5개의 풍력 발전 설비를 포함하는 풍력 단지와 관련된다.
설비들의 우선순위는 설비 번호에 따라 분배된다(설비 1⇒ 최고 우선순위).
2분: 설비 2와 설비 5는 전체 기준 전력 200 ㎾, 즉 단지 기준 전력 200 ㎾와 관련된다.
11분: 설비 2는 기준 전력 250 ㎾를 받는다. 전체 기준 전력 또는 단지 기준 전력, 즉 이때 모든 5개의 풍력 발전 설비가 기준 전력으로서 받은 전력의 합은 500 ㎾이다.
14분: 설정 기준 전력, 즉 협의된 인출 전력은 400 ㎾로 감소한다. 마이너스의 설정/실제 비교(기준 전력은 더 이상 충분하지 않음)는, 설비들이 에너지의 소비를 조절할 수 밖에 없게 한다. 우선순위 결정에 따라 설비들은 역전된 순서로 조회된다. 설비들의 릴리스하는 기준 전력은 마이너스의 설정/실제 비교에 따라 관련된 다음 설비의 가용 에너지에 즉시 포함되므로, 불필요한 차단이 방지될 수 있다.
가장 낮은 우선순위를 갖는 설비 5는 에너지 소비를 즉시 조절한다. 그 결과 전체 기준 전력은 350 ㎾이다.
18분: 설비 4는 요구되는 수요의 50 ㎾로 감소한다. 기준 전력 200 ㎾를 릴리스한다. 설비 5는 다음 사이클에서야, 즉 19분에 150 ㎾를 다시 받을 수 있다. 전체 기준 전력은 이 경우 300 ㎾이다.
21분: 설비 1은 전력 0 ㎾를 필요로 한다. 전체 기준 전력 200 ㎾.
25분: 설비 3은 전력 100 ㎾를 필요로 한다. 전체 기준 전력 300 ㎾.
31분: 설비 1은 전력 100 ㎾를 필요로 한다. 전체 기준 전력 400 ㎾(최대치).
36분: 설정 기준 전력은 200 ㎾로 감소한다. 우선순위에 따라 설비 5는 +4에서 0 ㎾가 된다. 전체 기준 전력 200 ㎾.
41분: 설비 1은 전력 0 ㎾를 필요로 한다. 설비 4는 전력 50 ㎾를 받는다. 전체 기준 전력 150 ㎾.
54분: 설비 2는 전력 200 ㎾를 필요로 하지만, 기준 전력이 50 ㎾만 남아 있기 때문에 받지 않는다.
57분: 설정 기준 전력, 즉 협의된 인출 전력은 450 ㎾로 증가한다. 설비 1은 100 ㎾를 받고, 설비 2는 200 ㎾를 받는다. 전체 기준 전력 450 ㎾.
61분: 설비 1은 전력 0kW를 필요로 한다. 전체 기준 전력 350 ㎾.
65분: 설비 3은 소비를 50 ㎾로 감소시킨다. 설비 5는 150 ㎾를 받는다. 전체 기준 전력 450 ㎾.
요약하면 적어도 간단하게 예를 들어 다음과 같이 설명된다.
기준 전력은 우선순위(조회의 순서)에 따라 각각의 설비에 분배된다. 하나의 설비가 기준 전력을 저장하였으면, 상기 설비는 상기 기준 전력이 더 이상 필요하지 않을 때까지 상기 기준 전력을 유지한다. 따라서 시간적인 우선순위 결정이 제공된다. 첫 번째로 신청되어 수요를 받는 설비는 기준 전력을 배분한다. 동일한 시점에 다수의 설비가 기준 전력을 신청하면, 우선순위 결정에 의해 설비에 요청 순서를 결정한다. 이로써 릴리스되는 전력은 우선순위에 따라 순서대로 분배되는 것이 보장된다.
저장된 것보다 많은 전력이 공급되면, 저장된 기준 전력은 설비에 의해 제거되어야 한다. 이는 설정 기준 전력이 작아지는 경우에 해당한다. 이러한 예외의 경우에 기준 전력의 강제 회수는 우선순위 목록에 따라 실시된다. 더 낮은 우선순위를 갖는 설비들은 가장 첫 번째로 전력을 방출해야 한다.
Claims (16)
- 다수의 풍력 발전 설비(100)의 그룹의 전력 소비를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 풍력 발전 설비들(100)은 전기 공급 네트워크(120) 내로 전기 에너지의 공급을 위해 준비되고,
- 반복하는 사이클 내에서
- 상기 풍력 발전 설비들(100)에
- 예정된 순서로
- 연속해서, 및
- 소비를 위해 상기 풍력 발전 설비들(100)에 제공되는 단지 소비 전력 전체에 의존해서
- 소비를 위한 각각의 공급 전력이 공급되며,
- 각각의 풍력 발전 설비(100)는 이러한 또는 더 작은 공급 전력을 기준 전력으로서 저장하고,
- 하나의 사이클에서 후속하는 풍력 발전 설비들(100)에 저장된 기준 전력만큼 감소한 단지 소비 전력이 공급 전력으로서 최대로 공급되는 것인 전력 소비 제어 방법. - 제1항에 있어서, 상기 다수의 풍력 발전 설비(100)의 그룹은 풍력 단지(112) 또는 그것의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단지 소비 전력은,
- 상기 전기 공급 네트워크(120)로부터 인출될 예정된 인출 전력(P_max)과,
- 상기 풍력 단지(112) 또는 상기 풍력 발전 설비들(100)의 그룹 내에서 생성에 의해 및/또는 저장기로부터 가용한 단지 전력(P_park)
의 합으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 현재 사이클에서,
- 각각의 풍력 발전 설비(100)에 공급된 공급 전력은
- 이전 사이클에서 상기 풍력 발전 설비에 의해 저장된 기준 전력을 포함해서
- 현재 가용 기준 전력으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법. - 제4항에 있어서,
- 예정된 순서의 제1 풍력 발전 설비(100)를 위한 가용 기준 전력은,
- 그룹에 의해 현재 상기 전기 공급 네트워크(120)로부터 인출된 현재 단지 전력을 공제하고 또는 그룹의 저장된 기준 전력의 합을 공제하고
- 단지 소비 전력으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
- 후속하는 풍력 발전 설비(100)의 가용 기준 전력은 예정된 순서에서 선행하는 풍력 발전 설비(100)의 가용 기준 전력으로부터 얻어지며,
- 현재의 풍력 발전 설비(100)가 저장된 기준 전력을 이전 사이클에 비해 증가시키는 경우에, 후속하는 풍력 발전 설비(100)를 위한 가용 기준 전력은 감소하고,
- 특히 후속하는 풍력 발전 설비(100)를 위한 가용 기준 전력은 상기 저장된 기준 전력이 증가한 만큼의 값 만큼 감소하고,
- 현재의 풍력 발전 설비가 저장된 기준 전력을 이전 사이클에 대해 유지하거나 감소시킨 경우에, 후속하는 풍력 발전 설비(100)를 위한 가용 기준 전력은 변경되지 않는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 예정된 순서는 하나 이상의 경계 조건, 특히 환경 조건에 따라서 결정되거나 변경되는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 공급 네트워크(120)로부터 인출될 인출 전력은, 모든 가능한 소비 전력의 최대 합을 갖는 그룹의 풍력 발전 설비(100)의 모든 가능한 소비 전력의 합에 상응하는 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이전 사이클의 저장된 전력의 합이 단지 소비 전력보다 큰 경우에, 상기 풍력 발전 설비들(100) 중 적어도 하나의 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력은 감소하는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 저장된 기준 전력이 감소해야 하는 경우에, 특히 저장된 기준 전력의 합이 단지 소비 전력을 초과하는 경우에, 예정된 순서와 반대로 사이클이 진행되는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제10항에 있어서, 먼저 마지막 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력이 감소하고, 저장된 기준 전력의 합이 단지 소비 전력을 초과할 때까지, 다른 풍력 발전 설비의 저장된 기준 전력이 예정된 순서와 반대로 연속해서 감소하는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 풍력 발전 설비들은 그것의 로터 블레이드의 가열을 위해 및/또는 그것의 발전기의 가열을 위해 및/또는 풍력 발전 설비의 시동을 위해 각각 저장된 기준 전력을 사용하는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
- 사이클은 30초 내지 5분의 시간 범위에서, 바람직하게는 1분 내지 3분의 시간 범위에서, 특히 1분마다 반복되고, 및/또는
- 사이클은 수동으로 중단될 수 있고, 각각의 풍력 발전 설비마다 기준 전력의 할당은 수동으로 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 그룹의, 특히 풍력 단지 내의 풍력 발전 설비들 사이에 통신 장애가 발생하는 경우에, 그룹의 풍력 발전 설비들의 저장된 기준 전력들 중 적어도 하나의 기준 전력, 특히 저장된 모든 기준 전력 및/또는 단지 소비 전력 및/또는 현재 단지 기준 전력은 예정된 이행 시간 동안 변경되지 않는 것을 특징으로 하는 전력 소비 제어 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 전력 소비 제어 방법을 실시하도록 준비된 것인 다수의 풍력 발전 설비의 그룹, 특히 풍력 단지(112).
- 제15항에 있어서, 상기 전력 소비 제어 방법을 실시하기 위해 중앙 제어유닛, 특히 단지 제어유닛(FCU)이 제공되는 것을 특징으로 하는 다수의 풍력 발전 설비의 그룹.
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