KR20170034922A - 전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치 - Google Patents

전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170034922A
KR20170034922A KR1020177007432A KR20177007432A KR20170034922A KR 20170034922 A KR20170034922 A KR 20170034922A KR 1020177007432 A KR1020177007432 A KR 1020177007432A KR 20177007432 A KR20177007432 A KR 20177007432A KR 20170034922 A KR20170034922 A KR 20170034922A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
grid
power
voltage
supply
connection point
Prior art date
Application number
KR1020177007432A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101850663B1 (ko
Inventor
볼케르 디드리흐스
카이 버스커
알프레드 베크만
Original Assignee
보벤 프로퍼티즈 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 보벤 프로퍼티즈 게엠베하 filed Critical 보벤 프로퍼티즈 게엠베하
Publication of KR20170034922A publication Critical patent/KR20170034922A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101850663B1 publication Critical patent/KR101850663B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/386—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/028—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power
    • F03D7/0284—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling wind motor output power in relation to the state of the electric grid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • F03D9/257—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor the wind motor being part of a wind farm
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/02—Details of the control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/105—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for increasing the stability
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/337—Electrical grid status parameters, e.g. voltage, frequency or power demand
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y02E10/723—
    • Y02E10/726—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명은, 그리드 연계점(2) 상에서 전기 공급 그리드(4)에 연결되는 전기 에너지 발전 장치(1)를 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, 전기 공급 그리드(4)의 그리드 특성이면서 그리드 연계점(2)과 관련되는 상기 그리드 특성을 하나 이상 검출하는 단계와, 발전 장치가 검출된 그리드 특성에 따라서 전기 공급 그리드(4) 내로 전류를 공급하도록 발전 장치(1)를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FEEDING ELECTRIC ENERGY INTO AN ELECTRIC SUPPLY NETWORK}
본 발명은, 그리드 연계점(grid connection point) 상에서 전기 공급 그리드에 연결되는 전기 에너지 발전 장치를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 그 밖에도, 본 발명은 상기 전기 에너지 발전 장치에도 관한 것이다.
예컨대 유럽의 상호 연계형 그리드(interconnected grid) 또는 US 미국형 전력 그리드(power grid)와 같은 전기 공급 그리드 내로 전기 에너지의 공급은 일반적으로 공지되었다. 이 경우, 하기에서 전기 공급 그리드란, 일반적으로 용인된 것과 같은 교류 전압 그리드를 의미한다. 이는, 직류 전압 섹션들이 그리드 내에 존재하는 점을 배제하지는 않는다. 똑같은 정도로, 어느 경우든, 주파수와 무관한 양태들(aspect)도 원칙상 직류 전압 그리드에도 관련될 수 있다. 역사적인 관점에서, 전기 공급 그리드 내로의 공급은 예컨대 석탄, 핵 에너지 또는 가스와 같은 일차 에너지로 동기 발전기(synchronous generator)를 구동하는 대형 발전 설비로 수행된다. 동기 발전기의 극 쌍 개수 및 동기 발전기의 회전 속도에 따라서 동기 발전기는 결정된 주파수로 공급 그리드 내로 공급을 실행한다. 동기 발전기는, 예컨대 전력을 설정하기 위해, 제어 기술 측면에서 조절될 수 있다. 그러나 상기 조정 프로세스는 더딜 수 있다.
공급될 공급 그리드 내의 상황들이 변동되는 경우, 자주, 어느 경우든 단기간에, 동기 발전기의 물리적 반응은 그리드 상태의 변화에 영향을 미친다. 예컨대 공급 그리드가 동기 발전기로부터 공급되거나 공급될 수 있는 전력을 완전히 낮출 수 없으면, 동기 발전기의 회전 속도는 증가된다. 그 다음, 그에 따른 과량의 전력은 동기 발전기를 가속화하며, 이는 공급 주파수의 상승에서 확인될 수 있다. 그에 상응하게, 공급 그리드 내의 주파수도 증가될 수 있다.
또한, 공급 그리드 내로의 공급 동안, 그리드 안정성이 고려되어야 한다. 그리드 안정성의 손실, 다시 말하면 공급 그리드의 안정성의 손실은 공급 실행하는 발전 장치의 작동 중지를 초래할 수 있다. 전문 분야에서 독일어 언어 사용에서도 "Loss of Stability"로도 지칭되고 "LOS"로 축약되는 상기 안정성 손실은 추가 작동을 더 이상 허용하지 않으면서 작동 중지를 통해 종료되어야만 하는 물리적 특성의 과정들을 지시한다. 그 후에, 발전 설비의 경우, 발전 설비의 성능은 결손되고, 그 결과 이른바 성능 결손(performance deificiency)의 단계적 확대에 기여할 수 있다. 최악의 경우, 상기 안정성 손실은, 결함 연계(fault cascading) 및 결손 누적의 결과로 에너지 시스템의 완전 고장을 야기한다. 상기 완전 고장은 매우 드물지만, 그러나 예컨대 2004년09월24일 이탈리아에서 발생하였다.
그리드 안정성의 손실, 즉 이른바 안정성의 손실은, 우선 각 안정성(angular stability)이 소실되고, 이는 종국에 전압 안정성의 손실을 초래할 수 있는, 현상을 의미한다.
안정성 기준으로서는, 특히 안정성 손실이 발생하는 경우에 공급될 수 있어야 하는 달성될 과전류가 결정된다. 이는 시스템들의 상응하는 구성을 전제 조건으로 한다. 따라서 신규 발전 설비, 특히 신규로 건축할 발전 설비는, 이 발전 설비가 연결되어야 하는 그리드 연계점 상에서 나타나는 것처럼 공급 그리드에 매칭된다.
전기 공급 그리드에 대형 발전 설비를 연결할 때 중요한 기준은, 전문 분야에서 독일어 언어 사용에서도 "Short circuit ratio"로서 지칭되고 "Scr"로 축약되는 단락비이다. 이런 단락비는 단락 전력 대 연결 전력의 비율이다. 이 경우, 단락 전력이란, 대응하는 위치에서 단락이 발생할 때 해당 공급 그리드가 발전 설비가 연결되어야 하는 고려되는 그리드 연계점 상에서 공급할 수 있는 전력을 의미한다. 연결 전력은 연결될 발전 설비의 연결 전력이며, 특히 다시 말하면 연결될 발전기의 정격 전력이다.
확실한 작동을 보장하기 위해, 다시 말하면 안정성 손실(Loss of Stability)을 실질적으로 배제하기 위해, 발전 설비들은 통상적으로, 단락비가 10의 값을 상회하고, 통상적으로 심지어는 15의 값을 상회하도록, 해당 그리드 연계점에 부합하게 구성된다. 따라서 그 다음 공급 그리드는 비교적 높은 단락 전력을 그리드 연계점 상에서 공급할 수 있다. 이는, 그리드가 낮은 그리드 임피던스를 보유하고 강한 그리드(strong grid)로서 지칭된다는 것을 의미한다.
약한 그리드(weak grid)의 경우, 다시 말하면 높은 그리드 임피던스가 존재할 때, 그에 상응하게 적은 연결 전력으로만 공급될 수 있거나, 또는 적은 연결 전력을 갖는 발전 설비만이 연결될 수 있다. 이로 인해, 통상적으로, 상기 그리드 연계점에는 신규 발전 설비가 연결되지 않게 되거나, 또는 그리드가 특히 추가의 고성능 라인들을 제공하는 것을 통해 변경되어야 한다. 이는 일반적으로 그리드 강화로서도 지칭된다.
특히 풍력 발전 설비들과 같은 분산 발전 유닛들을 통한 전기 에너지를 공급 실행하는 경우, 그리드의 안정성 손실의 문제, 요컨대 이른바 안정성의 손실은 실제로는 알려져 있지 않다. 비록 이미 1990년대 말에 처음으로, 풍력 발전 설비들도 그리드의 전기 지원에 기여하도록 하는 제안들이 이루어지긴 했지만, 그러나 이는, 안정성 손실의 원인, 특히 공급 그리드 내로 공급 실행하는 것을 통해 안정성 손실을 야기하는 점은 고려하지 않고 있다.
따라서 예컨대 독일 특허 출원 US 6,891,281은, 풍력 발전 설비들이 그리드 주파수에 따라서 자신들의 전력 공급을 변경할 수 있는, 특히 제한할 수 있는 방법을 기술하고 있다. US 7,462,946은, 그리드 외란의 경우, 요컨대 특히 단락의 경우, 풍력 발전 설비가, 결과적으로 그리드 지원을 달성하기 위해 그리드로부터 분리되는 것 대신, 자신이 공급하는 전류를 제한하는 점을 제안하고 있다. US 6,965,174로부터는, 풍력 발전 설비를 통한 그리드 지원을 위해, 그리드 전압에 따라서 공급되는 전류의 위상 각을 설정하고, 그에 따라 전압에 따라 결과적으로 그리드를 지원하기 위해 그리드 내로 무효 전력을 공급하는 방법이 기술된다. US 6,984,898은 마찬가지로, 풍력 발전 설비가 경우에 따라, 결과적으로 특히 풍력 발전 설비를 통한 그리드의 지원을 달성하도록, 결과적으로 특히 그리드로부터의 분리를 방지하기 위해, 그리드 전압에 따라서 그리드 내로 공급될 전력을 감소시키는, 풍력 발전 설비를 이용한 그리드 지원을 위한 방법에 관한 것이다.
풍력 발전 설비들과 같은 상기 분산 발전 유닛들이 그리드 내의 안정성 손실(안정성의 손실)에 대한 실질적인 원인일 수 있다는 점은 고려되지 않았다. "전력 그리드 내 풍력 발전 설비의 대규모 통합뿐만 아니라 근해 풍력 발전 단지 Aarhus(덴마크)에 대한 제10회 국제 워크샵(2011년 10월 25~26일)"을 위해 편집 및 발표된 V. Diedrichs 등의 논문 "풍력 발전 설비의 (각) 안정성의 손실[Loss of (Angle) Stability of Wind Power Plants]"에서는, 원칙적으로, 그리드 내의 안정성 손실(안정성의 손실)은 원칙적으로 공급을 실행하기 위한 공급 그리드에 연결되는 풍력 발전 설비들의 경우에서도 발생할 수 있다는 문제가 언급되었다. 그 외에, 상기 논문은 실질적으로 상기 문제를 일깨워주었다. 따라서 상기 논문은 분명하게 참조되며, 그리고 그 논문의 내용, 특히 논문의 기술 설명은 본 출원에도 적용된다.
원칙적으로, 공급을 실행하기 위한 공급 그리드에 연결되는 다수의 풍력 발전 설비를 포함한 대형 풍력 발전 단지를 포함하여, 풍력 발전 설비들 상의 전기 공급 그리드에 대한 대형 발전 설비들의 연결 및 작동에 대한 정보, 경험치 또는 기타 지식은 차용될 수 없다. 이미 공급 그리드에 발전 설비를 연결하여 그에 대해 운영하고자 하는 해당 당업자는 공급 그리드에 풍력 발전 설비를 연결하여 그에 대해 운영하고자 하는 당업자와는 다르다. 풍력 발전 설비들(및 하기 내용들 중 많은 사항은 또 다른 분산 발전 유닛들에도 적용됨)은 바람에 따르며, 그에 따라 변동하는 에너지원을 고려해야 한다. 요컨대 풍력 발전 설비들은 통상적으로 그리드와 직접 연결되는 동기 발전기로 공급 그리드 내로 공급을 실행하는 것이 아니라, 전압 기반 인버터를 이용한다. 그리고 풍력 발전 설비들은 대형 발전 설비와는 다른 크기를 가지며, 풍력 발전 설비들의 정격 전력은 통상적으로 대형 발전 설비의 정격 전력보다 약 10의 3승만큼 더 낮다. 그리고 풍력 발전 설비들은, 통상적으로, 이들 풍력 발전 설비에 빈번하게 전기 공급 그리드들의 운영자들을 통한 전력의 구입을 보장하는 또 다른 정책상 법률의 통제를 받는다. 그리고 풍력 발전 설비들은 통상적으로 분산 설치된다. 그리고 풍력 발전 설비들은 통상적으로 중간 전압 발전 그리드 내로 공급을 실행하며, 그에 반해 대형 발전 설비들은 통상적으로 특고압 발전 그리드 내로 공급을 실행한다.
독일 특허 및 상표청은 본 출원에 대한 우선권 출원에서 다음과 같은 종래 기술들을 조사하였다: DE 10 2011 053 237 A1, WO 2010/060903 A1, US 2010/0148508 A1, DE 10 2007 044 601 A1, DE 10 2007 018 888 A1, US 2010/0237834 A1 및 Volker Diedrichs 등의 논문 "풍력 발전 설비의 (각) 안정성의 손실 - 매우 낮은 단락비의 경우 과소평가된 현상-".
따라서 본 발명의 과제는, 앞서 언급한 문제들 중 하나 이상의 문제를 다루는 것에 있다. 특히 본 발명의 과제는, 풍력 발전 설비들과 같은 분산 발전 유닛들이, 공급 그리드의 안정성 손실의 현상을 고려하도록 작동될 수 있는 해결 방안을 제안하는 것에 있다. 특히 본 발명의 과제는, 풍력 발전 설비들 또는 풍력 발전 단지들과 같은 분산 공급 유닛들이, 그리드 안정성 손실의 발생(안정성의 손실의 발생)이 상쇄되는 방식으로, 그리드 안정성에 기여하는 해결 방안을 제안하는 것에 있다. 적어도 본 발명의 과제는, 대체되는 해결 방안을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따라서, 청구항 제1항에 따른 방법이 제안된다. 이 방법에 따라, 그리드 연계점 상에서 전기 공급 그리드에 연결되는 전기 에너지 발전 장치가 제어된다. 순수하게 배려하는 차원에서 여기서 주지할 사항은, 전기 에너지 발전 장치는 실제로 존재하는 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 이는 여기서 간단하게 발전으로서 지칭된다는 점이다. 제안되는 제어 방법에 따라서, 맨 먼저, 전기 공급 그리드의 그리드 특성이면서 그리드 연계점과 관련된 상기 그리드 특성이 하나 이상 검출된다. 여기서 검출되는 그리드 특성은, 특히, 그리드의 상이한 작동 상태들에서, 그리고/또는 상이한 공급 조건들 또는 공급 한계 조건들에서 안정성에 관련된 그리드의 거동이다. 특히 공칭 작동점으로부터 편차가 있을 때 공급 그리드의 거동을 지시하는 그리드 특성들이 검출된다.
또한, 상기 검출된 그리드 특성을 기반으로, 전기 공급 그리드 내로 전류를 공급하는 점이 제안된다. 따라서 공급의 개루프 제어는 앞서 측정된 그리드 특성에 따라 결정된다. 이는, 개루프 제어가 검출된 그리드 특성들을 고려하지 않는 발전 장치의 시스템 기술적 구성과는 구별된다. 또한, 검출된 그리드 특성들에 따른 공급의 개루프 제어는, 실제의 그리드 상태들에 따른 개루프 제어와도 구별된다. 그럼에도 불구하고, 여기서도 바람직하게는, 검출된 그리드 특성에 따르는 공급의 개루프 제어에 부가적으로, 검출된 그리드 특성에 따라 발전 장치를 구성하고 그리드 상태들에 따라서 개루프 제어도 실행하지만, 그러나 이는 우선적으로 본 출원의 대상은 아니다.
요컨대 본 발명에 따라서 인정된 점에 따르면, 특히 연결되거나 연결될 발전 장치의 구성을 위한 그리드 특성의 고려는 불충분한 고려일 수 있다. 이는 특히 동적으로 새로운 상황들에 매칭될 수 있는 능력을 구비하고 있는 분산 공급 유닛들 내지 분산 발전 장치들에 적용된다. 다른 한편으로는, 새로운 상황들에 대한, 다시 말하면 공급 그리드 내에서 변동된 상태들에 대한 매칭은, 공급 그리드 내의 뜻밖의 목하의 문제들만을 추종하는 위험을 내포하고 있다. 오히려 앞서 검출된 하나 이상의 그리드 특성의 고려를 통해 비로소, 예측하는 방식으로도, 전기 공급 그리드 내로 전류의 공급 실행이 제어될 수 있다. 상기 예측형 개루프 제어는, 특히, 공급 그리드 내의 안정성 문제들, 특히 안정성 손실, 즉 이른바 안정성의 손실을 방지하거나, 또는 적어도 적시에 검출하는 것을 목적으로 한다.
바람직하게는 상기 제어 방법은, 이른바 분산 발전 장치 및/또는 풍력 발전 설비, 또는 복수의 풍력 발전 설비를 포함하는 풍력 발전 단지를 위해 제안된다. 풍력 발전 설비는, 특히 바람 공급에 적응되는 분산 위치들에 설치되기 때문에, 그리고 자체의 연결 전력의 관점에서 대형 발전 설비에 비해 중앙 에너지원으로서 간주될 수 없기 때문에, 분산 발전 장치이다. 이와 유사한 사항은 통상적으로 복수의 풍력 발전 설비를 포함하는 풍력 발전 단지에도 적용된다. 또한, 풍력 발전 설비들과 적어도 소규모 풍력 발전 단지도 실질적으로 기존의 공급 그리드에 연결된다. 어쩌면, 상기 공급 그리드에 연결하기 위한 하나의 연결 라인 또는 복수의 연결 라인이 제공되긴 하지만, 그러나 공급 그리드의 기본 구조는 보통 그대로 유지된다.
지금까지의 출발점은, 상기 분산 발전 장치의 연결이 각각의 공급 그리드의 기본 특성 및 그 원칙적인 구조에 어떠한 명목상의 영향도 미치지 않는다는 점이었다. 각각의 그리드 용량이 분산 공급 설비의 연결을 위해 충분한지의 여부, 다시 말하면 각각의 그리드 용량이 특히 분산 발전 장치를 통해 기대되는 공급될 전력을 충분히 추가로 이송할 수 있는지의 여부를 검사하였다. 특히 상기 발전 장치의 공급 실행을 통한 그리드 안정성의 관점들은 실제로 흥미를 끌지 못했다. 특히 상기 분산 발전 장치들의 경우, 어느 정도까지 분산 발전 장치들 자체를 통한 전기 에너지의 공급 실행이 공급 그리드의 안정성 손실을 야기할 수 있는지는 고려되지 않았다. 그러므로 본원의 방법은 특히 상기 분산 공급 설비, 특히 풍력 발전 설비 및 풍력 발전 단지에도 적용된다.
바람직하게 공급 실행은 특히 분산 발전 장치에 의해, 특히 전압 인버터에 의해 수행된다. 전압 인버터에 의한 상기 공급의 경우, 예컨대 직류 전압 중간 회로에서, 공급될 에너지가 공급되는 인버터가 이용되며, 전압 인버터는 그로부터 특히 최대한 사인파형인 전압 교번 신호를 생성한다. 이런 전압 교번 신호는 보통 그리드 초크(grid choke)의 이용하에 공급 그리드 내로 공급될 상응하는 전류를 야기한다. 추가의 전압 변압은 하나 또는 복수의 변압기를 통해 제공될 수 있다.
이 경우, 특히, 모든 공급될 전력이 (이 경우 손실은 무시되면서) 상기 전압 인버터를 통해 공급 그리드 내로 공급되는 이른바 풀파워 컨버터 개념이 제안된다. 그 밖에도, 풍력 발전 설비들의 경우, 전압 인버터가 간접적으로, 특히 이중 공급식 비동기 머신의 유형이면서 전류를 생성하는 발전기의 제어를 통해 전류의 공급을 제어하는, 전압 인버터를 이용한 또 다른 개념들도 고려된다.
특히 풀파워 컨버터 개념에 따라 공급 그리드의 전류를 공급 실행하기 위한 전압 인버터의 이용은, 대형 발전 설비를 통한 전류의 공급 실행과 본질적으로 구별된다. 전압 인버터는 지속적으로 그리드 상태, 특히 자신의 공급의 전압 진폭 및 그 주파수에 따라서 매칭될 수 있고, 그리고/또는 매칭되어야 한다. 이로부터 동시에 그리드 내의 변동들에 신속하게 반응할 수 있는 능력이 제공된다. 이 경우, 동시에 상기와 같은 신속한 반응이 잘못 실행되면, 불안정한 상태에 신속하게 도달하는 위험도 발생한다. 특히 이런 문제가 본 발명에 의해 다루어진다.
일 실시예에 따라서, 발전 장치는, 검출된 그리드 특성들에 따라 결정되는 작동점에서 작동되도록 제어되는 점이 제안된다. 특히 발전 장치는 상기 검출된 그리드 특성들에 따를 뿐만 아니라, 공급 그리드 내, 요컨대 그리드 연계점 상, 또는 그 근처의 전압 진폭 및 주파수에도 따른다. 그 밖에도, 이는, 순간 공급되는 유효 전력 및/또는 순간 공급되는 무효 전력에 따라서 결정될 수 있다. 다시 말하면, 맨 먼저, 상응하는 검출된 그리드 특성을 갖는 상기 그리드 연계점에 대해, 그리고 실제 발전 장치에 대해 적합하게 설계되는 공칭 작동점이 제공된다. 한편, 그리드 또는 공급의 상태들이 변동되면, 동시에 앞서 검출된 그리드 특성을 고려하는 또 다른 작동점이 선택될 수 있다. 그리드 연계점 상에서 발전 장치의 작동점은 바람직하게는 발전 장치가 공급 그리드 내로 공급하는 유효 전력 및/또는 무효 전력을 통해 명시된다.
일 실시예에 따라서, 작동점의 설정을 위해, 검출된 그리드 특성에 따르는 하나 이상의 제어 특성곡선이 기초가 되는 점이 제안된다. 상기 제어 특성곡선은 다차원일 수도 있으며, 다시 말하면 복수의 입력 매개변수들에 따라 결정될 수 있고, 그리고/또는 설정을 위한 복수의 매개변수를 각각 동시에 포함할 수 있다. 특히 제어 특성곡선은 그리드 연계점 상의 그리드 전압에 따라서 공급될 무효 전력 및/또는 공급될 유효 전력을 사전 설정한다. 제어 특성곡선은 하나 이상의 검출된 그리드 특성을 기반으로 작성된다. 특히 특성곡선은, 발전 장치의 작동이 최대한 공급 그리드의 안정성 손실을 야기하지 않도록 선택된다.
일 제안에 따라서, 비선형 제어기, 특히 비선형 및/또는 불연속 제어기 특성을 갖는 제어기가 이용된다. 특히, 배타적인 제어기로서 PID 제어기를 피하는 점이 제안된다. 인정된 점에 따르면, PID 제어기는 많은 요건에 대해 충분하지 않으며, 매개변수화가 최적인 경우에도 요건에 따르지 않는다. 비선형 제어기를 통해, 제어할 시스템에 대해 더 향상된 매칭이 달성될 수 있다. 비선형 제어기로서는, 예컨대 퍼지 제어기(fuzzy controller), 신경 회로망을 기반으로 하는 제어기, 곱셈 제어기, 히스테리시스 기능을 포함한 제어기, 및/또는 부동 시간 특성(dead time characteristics)을 이용하는 제어기가 고려된다.
일 구성에 따라서, 작동 점이 제어 특성곡선 상에서 각각 설정되도록 하는 폐루프 제어가 이용된다. 상기 제어 특성곡선은, 공식 Q=f(P,U)가 지시하는 것처럼, 예컨대 공급되는 유효 전력(P) 및 그리드 내의 전압(U)에 따라서 공급되는 무효 전력(Q)을 명시할 수 있다.
바람직하게는, 그리드 특성들의 계산을 통해서도 실행될 수 있는, 하나 이상의 그리드 특성의 검출은, 공급되는 무효 전력과 그리드 연계점 상의 그리드 전압 사이의 관계의 검출을 포함한다. 추가되거나 대체되는 방식으로, 공급되는 유효 전력과 그리드 연계점 상의 그리드 전압 사이의 관계의 검출도 포함된다. 바람직하게는, 상기 하나 이상의 그리드 특성의 검출은, 공급되는 유효 전력과 공급되는 무효 전력과 그리드 연계점 상의 그리드 전압 사이의 관계의 검출을 포함하며, 그럼으로써 이런 경우에 3차원 관계가 검출된다. 그 결과, 무효 전력과 유효 전력과 그리드 연계점 상의 그리드 전압 사이의 관계가 검출되며, 이런 관계는 상기 그리드 연계점과 관련된 공급 그리드의 거동에 대한 귀납적 추론을 허용하면서, 공급 그리드 내로 공급 실행 시 공급 설비의 개루프 제어를 위한 원리로서 이용될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 그리드 특성의 검출은 안정성 한계의 검출을 포함하는 점이 제안된다. 상기 안정성 한계는, 공급되는 무효 전력에 따르는, 그리고 공급되는 유효 전력에 따르는, 그리드 연계점 상의 그리드 전압의 함수로서 명시될 수 있다. 따라서 이런 한계는 3개의 매개변수를 통해 정의되고, 그에 상응하게 3차원 도면으로도 도시될 수 있다. 이런 3차원 도면에서, 안정성 한계는 실제로 만곡되거나 아치형인 표면, 요컨대 한계 표면을 펼쳐 형성한다. 그에 상응하게, 각각의 작동점들 및 그에 따른 작동점들을 통해 사전 설정된 특성곡선은 안정성 한계의 안정된 면 상에서 선택된다. 또한, 공급 그리드 및/또는 발전 장치의 각각 기대되는 동적 거동에 따라서, 그리고 그에 따라 풍력 발전 설비의 경우에는 바람의 각각 기대되는 동적 거동에 따라서, 안정성 한계로부터 각각의 작동점의 크거나 작은 이격 간격이 선택될 수 있다.
일 실시예에 따라서, 하나 이상의 검출된 그리드 특성은 모델을 통해 계산되는 점이 제안된다. 이를 위해, 맨 먼저, 공급 그리드로부터, 예컨대 라인 시스템, 공급 그리드 내에 포함된 변압기들, 스위칭 장치들, 부하 장치들 및 발전 장치들을 고려하는 그리드 분석이 실행된다. 변압기는 하기에서 간단히 Trafo(변압기)로서도 지칭될 수 있다. 특히 대응하는 값들은 계산 프로그램 또는 시뮬레이션 프로그램에 입력된다. 그리드 분석은 목표하는 방식으로 기존 또는 계획된 그리드 연계점에 대해 실행된다. 이런 점에 있어서, 개별 부재들이 명백하게 그리드 연계점에 대해 더 이상 유의적인 관련성이 없는 점에 한해, 상기 개별 부재들은 그리드 분석 동안 무시될 수 있다. 상응하는 그리드 섹션들은 유사 모델들을 통해, 특히 등가 임피던스들의 이용하에 고려될 수 있다. 그 다음, 그리드 분석에서 공급 그리드의 모델이 작성되며, 이 모델은 그리드 분석 모델을 위한 상응하는 소프트웨어로 처리되고 검사될 수 있다. 그 다음, 상기 분석 소프트웨어로, 특히 구체적인 그리드 연계점에 대한 그리드 모델을 기반으로, 상이한 작동점들의 시뮬레이션이 실행되며, 시뮬레이션 결과들이 등록된다. 시뮬레이션의 결과는 하나 이상의 검출된 그리드 특성이다. 특히 이를 위해 다수의 시뮬레이션된 개별 작동점들이 검출되거나 기초가 된다.
여기서 주지할 사항은, "공급 그리드"이란 개념에 대해 동의어로 단순화된 개념인 "그리드(grid)" 또는 "네트워크(network)"도 이용될 수 있다는 점이다.
바람직하게는 예컨대 상기 시뮬레이션에서 제공되는 안정성 한계도 도표에 저장된다. 또한, 추가되거나 대체되는 방식으로, 안정성 한계는 분석 함수로도 근사될 수 있다. 검출되지 않은 중간값들은 보간법을 통해서도 결정될 수 있다.
일 구성에 따라서, 하나 이상의 그리드 특성의 검출 동안, 발전 장치의 특성들 또는 적어도 하나의 특성도 고려되면서, 단락비가 검출되는 점이 제안된다. 따라서 연결 노드의 그리드 특성들은 발전 장치의 특성들의 고려하에서도 상기 그리드 연계점 상에서 검출된다. 이 경우, 바람직하게는, 발전 장치가 6 미만의 단락비 조건에서 제어되는 점이 제안된다. 이 경우, 바람직하게 단락비는 4 미만이며, 그리고 특히 2 미만이다. 따라서 여타의 경우 통상적인 경우보다 더 적은 단락비에 대한 제어 방법이 제안된다. 이는, 보통, 목표하는 방식으로 상기 구성이 실행되거나 적어도 승인되는 점을 전제 조건으로 한다. 요컨대 이미 언급한 방식으로 약한 그리드 내로의 공급이 제안되며, 요컨대 이런 공급은, 특히 자신의 연결 전력이 연계점과 관련된 그리드의 단락 전력에 비해 크고, 요컨대 상기 연계점에 대해 그리드의 단락 전력의 1/6보다 더 크거나, 1/4보다 더 크거나, 또는 심지어는 1/2보다 더 큰 발전기로 수행된다. 이 경우 인정된 점에 따르면, 어느 경우든, 간단히 전압 컨버터로서 지칭될 수 있는 전압원 컨버터를 포함하는, 특히 풀파워 컨버터 구조를 포함하는 풍력 발전 설비의 이용은 약한 그리드에서 상기 작동을 가능하게 한다. 이 경우, 이미 언급한 방식으로, 낮은 단락비의 선택 내지 승인을 통해 안정성 한계 근처의 작동이 실행되는 점은 감수된다. 인정된 점에 따르면, 전압 컨버터를 이용한 폐루프 제어는, 상응하는 폐루프 제어, 특히 공급 실행의 그에 상응하게 신속하고 그에 상응하게 정확한 폐루프 제어를 보장할 수 있다. 따라서, 그 결과, 지금까지 부적한 것으로 고려되던 그리드 연계점들이 이제는 발전 장치의 연결을 위해 이용될 수 있는 점이 달성될 수 있다.
일 구성에 따라서, 안정성 한계까지 사전 결정된 안정성 여유도를 갖는 발전 장치의 작동점이 선택되는 점이 제안된다. 이런 점에서, 이제, 안정성을 보장하기 위해 작동점의 구체적인 선택이 제안된다. 이런 사항은, 특히 매우 높은 단락비를 갖는 구성이 실행됨으로써 구체적인 작동점 선택은 실행되지 않았던 개념과 구별된다. 달리 표현하면, 지나치게 조심스러운 구성은 방지된다. 작동점은 결정된 안정성 여유도에서 선택되고 이와 동시에 개루프 제어 동안 상기 안정성 여유도로 운영된다. 예컨대 안정성 여유도를 단기간에 축소시키는 예컨대 그리드 내의 상태들 또는 그리드 내의 한계 조건들이 변동되면, 작동점은, 안정성 여유도를 다시 유지하기 위해, 그에 상응하게 다시 적합하게 조정된다.
일 실시예에 따라서, 안정성 여유도는, 작동점 및 안정성 한계를 지시하는 변수들이 정규화될 때, 안정성 한계까지 작동점의 최소의 허용되는 이격 간격이다. 예컨대 안정성 한계 및 작동점은 각각 공급되는 무효 전력, 공급되는 유효 전력, 및 그리드 연계점 상의 전압의 값을 통해 정의될 수 있다. 그 다음, 발전 장치의 정격 전력에 대한 유효 전력의 정규화 및 마찬가지로 발전 장치의 정격 전력에 대한 무효 전력의 정규화가 실행될 수 있다. 전압은 바람직하게는 정격 전압에 대해 정규화된다. 그 결과, 상기 변수들은 무단위 상태(unitless)가 되면서 상호 간에 비교될 수 있다(그렇지 않았다면, 이는 단위들이 서로 상이하여 즉시는 불가능한 사항이다).
언급한 예시에서, 안정성 한계는 공간에서, 요컨대 무효 전력, 유효 전력 및 전압이 데카르트 좌표계를 형성할 때 형성되는 공간에서 만곡된 표면을 형성한다. 이처럼 명백한 예시에서, 안정성 여유도는 예컨대 원칙적으로 0.1의 이격 간격을 갖는 추가의 만곡된 표면일 수 있다. 이 경우, 안정성 여유도는 마찬가지로 분명히 말하면 완충층과 같은 일부분을 형성한다.
계산의 측면에서, 예컨대 상기의 최소의 허용되는 이격 간격은 각각의 정규화된 개별 변수의 차의 제곱의 합의 근을 통해 계산될 수 있다.
바람직하게는, 상이한 작동점들에 대해 상이한 안정성 여유도들이 제공된다. 따라서, 예컨대 공칭 전압이 존재하고 정격 유효 전력이 공급되며 무효 전력은 공급되지 않는, 예컨대 최적의 작동점의 안정성 여유도는 작게 선택될 수 있다. 또 다른 작동점들의 경우, 상대적으로 더 높은 안전 이격 거리를 제공하는 점이 적합할 수 있다. 이 경우, 분명하게 언급한 완충층은 대체로 일정한 두께를 보유하지 않는다. 이처럼 가변하거나 일정한 이격 간격은 바람직하게는 최소한 0.05, 0.1 또는 특히 최소한 0.2이다.
바람직하게는 작동 동안 실제 작동점의 안정성 여유도는 계속해서 관측되며, 그리고 특히 안정성 한계까지의 이격 간격이 감소되면, 특히 이격 간격이 해당 안정성 여유도의 값을 하회하면, 작동점은 변동된다. 이런 관측은 온라인으로, 또는 준-온라인으로, 다시 말하면 관측 시점들 간의 짧은 시간 간격들로 수행될 수 있고, 그리고/또는 짧은 시간 오프셋 내지 시간 지연 기능을 갖는 동적 관측기(dyanmic observer)를 통해 수행될 수 있다. 그 결과, 단기간에, 그리고 신속하게 안정성 관련 변동들에 반응이 이루어질 수 있고, 이와 동시에 안정성 한계 근처에서 안정한 작동 자체가 달성될 수 있다.
그 밖에도, 바람에서 전기 에너지를 생성하기 위해 공기역학적 로터와 연결된 발전기를 포함하고, 공급 그리드 내로 전기 에너지를 공급하기 위한 주파수 컨버터 장치를 포함하는 풍력 발전 설비가 제안되며, 이 풍력 발전 설비는 앞서 기술한 실시예들의 하나 이상의 방법에 따라서 제어된다. 이 경우, 요컨대, 풍력 발전 설비는 발전 장치를 형성하며, 공급 그리드 내로의 공급 실행을 위해 그에 상응하게 제어된다. 주파수 컨버터 장치는 바람직하게는 전기 발전기의 교류 전압을 정류하는 정류기를 포함하며, 그리고 직류 전압을 공급 그리드 내로 공급하기 위한 교류 전압으로 변압하기 위한 인버터도 포함한다. (손실을 무시할 때) 모든 생성된 전기 에너지가 완전히 정류기를 통해, 그리고 인버터를 통해 전달되는, 상기 주파수 컨버터 장치는 또한 풀파워 컨버터 개념 또는 풀파워 컨버터 토폴로지로서도 지칭될 수 있다. 이 경우, 하나의 정류기 대신, 복수의 정류기의 조합 구조도 제공될 수 있고, 그리고/또는 단일의 인버터 대신, 각각 에너지의 일부분만을 역변환하는 복수의 인버터가 제공될 수도 있다.
바람직하게는 풍력 발전 설비는 그리드 연계점에 연결되고, 생성된 전기 에너지는 상기 그리드 연계점 상에서 공급 그리드 내로 공급되며, 그리고 단락비는 10 미만으로, 바람직하게는 6 미만으로, 추가로 바람직하게는 4 미만으로, 특히 바람직하게는 2 미만으로 선택된다. 따라서 매우 적은 단락비의 상기 선택은 공급 실행 동안 발전 장치, 요컨대 풍력 발전 설비의 상응하는 폐루프 제어와 함께 가능해진다. 따라서 높은 연결 전력, 특히 높은 정격 전력을 갖는 풍력 발전 설비들이 비교적 약한 그리드에 연결될 수 있으며, 그에 따라 보통 그에 상응하게 분산된 장소들에 설치될 수 있다. 그 결과, 지금까지 부적합했고, 여타의 경우라도 공급 그리드의 유의적인 적응으로만 비로소 개척될 수도 있었을 설치 장소들에서의 개척도 달성될 수 있다.
바람직하게는 그리드 연계점 상에서 안전성 손실 위험이 검출되고, 그리고/또는 표시된다. 그 결과, 공급의 차단이 최대한 방지될 수 있거나, 또는 발전 장치는, 안정성 손실이 발생할 때에도 신속한 재공급을 실행하도록 준비될 수 있다.
안전성 손실 위험의 검출 또는 표시는, 바람직하게는 공급되는 유효 전력에 따른 그리드 전압의 부분 도함수의 값이 사전 결정된 유효 전력 한계값을 초과할 때 수행된다.
유효 전력에 따른 그리드 전압의 부분 도함수를 고려하는 것을 통해, 그리드 민감성 또는 그리드 민감도가 검출될 수 있고 도함수의 결과는 경우에 따라 안정된 작동점을 선택하기 위한 지표(indicator)로서 이용될 수 있다.
바람직하게는, 안전성 손실 위험은, 그리드 전압의 부분 도함수의 값에 따라서, 그리고 공급되는 무효 전력에 따라서, 상기 부분 도함수의 값이 사전 결정된 무효 전력 한계값을 초과할 때 검출되거나 표시된다. 여기서도 그리드 민감도가 고려되고 결정된다.
바람직하게는, 안전성 손실 위험은, 대칭 성분법에 따라 공급 그리드의 3상 전압의 분해를 통해 검출되거나 표시되며, 정상분 전압 성분(positive sequence voltage component)의 값이 정산분 전압 한계값보다 더 클 때 안전성 손실 위험이 출발점이 된다. 그 밖에, 또는 대체되는 방식으로, 역상분 전압 성분(negative sequence voltage component)의 값이 역상분 한계값보다 더 클 때에도 안전성 손실 위험을 출발점으로 하는 점이 제안된다. 공지된 대칭 성분법을 통해, 특히 불평형이 고려된다. 정상분 전압 성분의 값이 모니터링된다면, 간단히 표현하여 어느 정도까지 3상 전압 시스템의 대칭 성분이 값을 초과하거나 하회하는지가 모니터링된다. 역상분 전압 성분을 고려할 때에는, 특히 불평형도가 너무 큰지, 그리고 안정성 손실을 기대하게 하는 그리드 내의 외란을 지시하는지의 여부가 식별될 수 있다.
또한, 기준 주파수와 공칭 주파수 사이의 차(difference)의 값도 고려될 수 있다. 상기 차가 사전 결정된 주파수 한계값을 초과 또는 하회하거나, 또는 값에 따라 사전 결정된 주파수 값을 초과한다면, 안전성 손실 위험이 출발점이 될 수 있다.
마찬가지로, 복수의 풍력 발전 설비를 포함하는 풍력 발전 단지가 제안되며, 각각의 풍력 발전 설비는 공기역학적 로터와, 전기 발전기와, 앞서 기술한 것과 같은 주파수 컨버터 장치를 포함한다. 그 밖에도, 실시예들 중 하나의 실시예에 따라서 앞서 기술한 방법과 같은 방법에 의한 발전 단지의 운영도 제안된다. 이런 점에서, 전체 발전 단지는 기술한 방법의 의미에서 발전 장치로서 고려되고 운영된다. 이 경우, 특히 단락비는 풍력 발전 단지의 연결 전력, 특히 고려되는 풍력 발전 단지의 모든 풍력 발전 설비의 정격 전력의 합과 관련된 연계점의 공급 그리드의 단락 전력의 비율에 관계한다. 상기 풍력 발전 단지에 대해서도, 일 실시예에 따라, 적은 단락비, 특히 10 미만, 6 미만, 4 미만, 특히 바람직하게는 2 미만의 단락비를 갖는 구성을 실행하는 점이 제안된다. 특히 하나의 풍력 발전 단지에 복수의 풍력 발전 설비를 조합하는 것을 통해, 단일의 풍력 발전 설비에 비해 높은 연결 전력들이 달성될 수 있다. 이를 위해, 이제, (연계점과 관련하여) 비교적 약한 그리드에 대한 연결을 가능하게 하는 해결 방안이 제안된다.
그리드 내로 전기 에너지를 공급하기 위한 발전 장치의 제공되는 개루프 제어를 위한 중요한 정보는 그리드 민감도이다. 이런 그리드 민감도는 특히 그리드 연계점과 관련된 특성이다. 상기 그리드 민감도는 그리드 토폴로지와 같은 그리드 특성들뿐 아니라 실제 그리드 상태들에 따라서도 결정된다. 그리드 민감도는 실제로 그리드 연계점 상의 전압이 영향들에 어느 정도로 민감하게 반응하는지를 명시하는 것이다. 발전 장치가 하나의 풍력 발전 설비이거나, 또는 복수의 풍력 발전 설비를 포함한 하나의 풍력 발전 단지라면, 변동하는 풍속이, 풍력 발전 설비를 통해 그리드 상에, 그에 따라 연계점 상의 전압 상에 영향을 미칠 수 있는 외부 변수이다. 이 경우, 풍속의 변동은 연계점 상의 전압에 강하게, 또는 약하게 영향을 미칠 수 있으며, 그리고 그에 상응하게 풍속의 관점에서 높거나 약한 그리드 민감도가 존재하게 된다.
그 밖에, 실제의 그리드 상태도 그리드 연계점 상의 전압의 민감도에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대 그리드가 특히 그리드 연계점과 관련하여 안정된 작동점에서 작동한다면, 그리드는 외부 영향들에 대해 좀 더 덜 민감하며, 다시 말해 그리드 연계점 상의 전압은 더 안정적이다. 이와 반대로, 그리드가, 예컨대 풍력 발전 설비의 경우 이 풍력 발전 설비가 이미 그리드 지원을 실행하고 있는 작동점과 같이 좀 더 덜 안정된 작동점에서 작동된다면, 그리드 연계점 상의 전압은 좀 더 약한 영향을 받을 수 있다.
풍력 발전 설비를 통한 상기 그리드 지원은 예컨대 무효 전력의 공급 실행을 통해 수행될 수 있다. 그러므로 바람직하게는, 그리드 민감도는 공급되는 무효 전력에 따른 그리드 연계점 상의 전압의 부분 도함수에 따라서 구해지는 점이 제안된다. 다시 말해 그리드 연계점 상의 전압이 공급되는 무효 전력의 변화량과 더불어 강하게 변동된다면, 높은 그리드 민감도가 존재하며, 다시 말해 전압은 좀 더 약한 영향을 받을 수 있다.
대체되거나 추가되는 방식으로, 그리드 민감도는 풍력 발전 설비에 의해 생성된 전력, 요컨대 유효 전력에 따른 그리드 연계점 상의 전압의 부분 도함수에 따라서 구해지는 점이 제안된다. 풍력 발전 설비로부터 생성되어 공급되는 유효 전력은 존재하는 풍속에 대한 기준이다. 상기 공급되는 전력의 변화량이 그리드 연계점 상에서 전압의 큰 변화량을 초래한다면, 상기 전력의 관점에서, 그리고 그에 따라 풍속의 변화량의 관점에서 높은 민감도가 존재한다.
바람직하게 그리드 민감도는 상기 두 부분 도함수의 합이며, 이런 합산은, 상이한 정도의 영향을 고려하거나, 또는 상정하기 위해, 가중 방식으로도 실행될 수 있다.
한편, 바람직하게는, 상기 그리드 민감도에 따라서 발전 장치의 개루프 제어를 실행하는 점이 제안된다. 특히, 높은 민감도가 존재하고 그에 따라 외부 외란의 경우 신속한 간섭이 이루어질 수 있어야 할 때, 제어 거동은 신속하고 매우 강화된 정도로 실행될 수 있거나, 또는 실행되어야 한다. 다른 한편으로는 민감도가 약할 경우에는 저속 제어기 또는 적은 영향력을 갖는 제어기만으로도 충분할 수 있다.
하기에서 기술되는 전력 조류 계산(load flow calculation)은 에너지 공급 그리드들의 정상 작동 상태들(staionary operation state)의 분석을 위해 이용된다. 이 경우, 원리는, 해당 그리드 자신의 임피던스(Z) 내지 어드미턴스(Y)(복합 컨덕턴스)를 통한 상기 해당 그리드의 도 9를 형성한다.
종래의 그리드 분석에서 그리드는 n개의 노드에 대한 관계를 지시하는, 행렬 기록 방식의 하기의 선형 방정식 계를 이용하는 "오옴 법칙"을 통해 결정될 수도 있다.
Figure pat00001
또는 축약한 경우:
Figure pat00002
(선형 방정식 계).
이 경우, 전압은 n개의 그리드 노드 중 각각의 그리드 노드 상에서 요구된다(→ 전압 유지).
그러나 그리드들 내의 전류들은 알려져 있지 않지만, (계획된) 공급 내지 감소량은 알려져 있기 때문에, 전류들은 전력들을 통해 하기와 같이 표현된다.
Figure pat00003
전력들을 통해 그리드 방정식들을 표현하는 것을 통해, 이제 비선형 방정식 계는 하기와 같이 형성된다.
Figure pat00004
상기 비선형 방정식 계는 수치로 (대개는 뉴턴 방법으로) 풀이된다. 방정식 계의 수치 풀이의 범위에서, 상기 방정식 계는 선형화되어야 한다. 선형화는 미지수들, 요컨대 여기서는 노드 전압들의 진폭(U2...Un) 및 각도(δ2...δn)에 따라서 행렬 요소들의 부분 도함수들을 통해 수행된다.
부분 도함수들을 포함하는 행렬은 야코비 행렬로 지칭된다. 방정식 계의 풀이를 위해, 이 풀이는 가역적이어야 하며, 다시 말하면 정칙(regular)이어야 한다.
Figure pat00005
야코비 행렬
본 발명은 하기에서 첨부한 도면들을 참조한 실시예들에 따라서 예시로서 더 상세히 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비를 도시한 사시도이다.
도 2는 "Voltage Control System", 또는 축약어 VCS로서도 지칭되는 전압 제어 시스템을 기반으로 하여 그리드에 연결되는 풍력 발전 설비를 도시한 개략도이다.
도 3은 교류 전압 그리드 내로 풍력 발전 설비를 전압 제어 방식으로 공급하는 회로 장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 하나의 공통 그리드 연계점을 통해 그리드에 연결되는 2개의 풍력 발전 설비를 도시한 개략도이다.
도 5는 그리드에 연결된 풍력 발전 설비의 민감도에 영향을 미칠 수 있는 영향 변수들의 개요도이다.
도 6은 공급되는 무효 전력 및 공급되는 유효 전력에 따르는 전압 곡선들로서 그리드 연계점 상에서 그리드의 거동 평가를 나타낸 그래프이다.
도 7은 공급되고 정규화된 무효 전력 및 유효 전력에 따라서 유효 전력의 변화량을 통해 야기되는 전압 변화량으로 민감도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 정규화된 무효 전력 및 유효 전력에 따라서 무효 전력의 변화량을 통해 야기되는 전압 변화량으로서 민감도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 일반화된 그리드 모델링이다.
하기에서 동일한 도면 부호들은 유사하지만 동일하지 않은 부재들을 위해서도 제공될 수 있거나, 또는 개략적으로, 또는 기호로만 도시되어 있고 상세하게는 상이할 수 있지만, 각각의 설명을 위해 중요하지 않은 부재들에 대해서도 제공될 수 있다.
도 1에는, 타워(102)와 곤돌라(104)를 포함하는 풍력 발전 설비(100)가 도시되어 있다. 곤돌라(104) 상에는 3개의 로터 블레이드(108) 및 스피너(110)(spinner)를 포함하는 로터(106)가 배치된다. 로터(106)는 작동 중에 바람을 통해 회전 운동되고, 그 결과 곤돌라(104) 내의 발전기를 구동한다.
도 2에는, 그리드 연계점(2)을 통해 전기 공급 그리드(4)에 연결되는 풍력 발전 설비(1)가 개략적으로 도시되어 있다. 전기 공급 그리드(4)은 단순하게 하기에서는 그리드(4) 또는 네트워크(4)로서도 지칭되며, 이런 개념들은 동의어로서 간주해야 한다.
풍력 발전 설비(1)는, 바람을 통해 작동되고 그 결과 전기 에너지를 생성하는 발전기(6)를 포함한다. 발전기(6)는 일 실시예에서 각각 별 모양으로 연결된 2개의 3상 시스템을 포함하는 전기 여기식 다상 동기 발전기(6)로서 형성되며, 이는 도 2의 발전기(6) 내에 2개의 별 기호를 통해 도시되어 있다. 이렇게 생성된 교류 전류, 요컨대 언급한 예시에서는 6상 교류 전류는 정류기(8)로 정류되어, 직류 전류로서, 복수의 개별 라인을 포함할 수 있는 상응하는 직류 전류 라인(10)을 경유하여, 곤돌라(12)로부터 타워(14) 아래로 인버터(16)에까지 전달된다. 인버터(16)는 직류 전류로부터 교류 전류, 요컨대 도시된 예시에서는 그리드(4) 내로 공급 실행하기 위한 3상 교류 전류를 생성한다. 이를 위해, 인버터(16)에 의해 생성된 교류 전압은, 이후 그리드 연계점(2) 상에서 그리드(4) 내로 공급되도록 하기 위해, 변압기(18)에 의해 승압된다. 도시된 변압기(18)는 성형-삼각 결선을 이용하며, 요컨대 일차 측에서 성형 결선을, 그리고 이차 측에서는 삼각 결선을 이용하며, 이는 여기서 일 실시예의 예시로서만 도시되어 있다. 그리드(4) 내로의 공급은 유효 전력(P)의 공급 외에 무효 전력(Q)의 공급도 포함할 수 있으며, 이는 액션 화살표(20)를 통해 도시되어 있다. 명확한 공급을 위해, 인버터(16)는 상응하는 제어 유닛(22)을 통해 제어되며, 제어 유닛(22)은 구조적으로 인버터(16)와 통합될 수 있다. 대체로 도 2에는 원칙적인 작용 구성도가 도시되어 있으며, 그리고 개별 부재들의 구체적인 배치는 도시된 것과 다르게도 선택될 수 있다. 예컨대 변압기(18)는 타워(14)의 외부에 제공될 수 있다.
제어 유닛(22)은 특히 그리드(4) 내로의 공급의 유형 및 방식이 제어되도록 인버터(16)를 제어한다. 여기서, 그리드(4) 내의 상황, 특히 그리드(4) 내 전압의 주파수, 위상 및 진폭에 대해 공급될 전류를 매칭시키는 것과 같은 과제가 인지된다. 또한, 제어 유닛(22)은 실제로 그리드(4) 내로 공급되는 전력의 유효 전력(P) 및 무효 전력(Q)의 비율을 제어하기 위해 제공된다. 여기서 그리드(4) 내에서, 특히 그리드 연계점(2) 상에서 측정이 실행되고 그에 상응하게 평가된다. 특히, 그리드(4) 내의 실제 전압도 특히 전압의 실제 유횻값의 형태로 측정되고 전압에 대한 사전 설정값, 요컨대 사전 설정값(VSET)과 비교된다.
그에 상응하게, 도시된 시스템 및 특히 제어 유닛(22)을 포함한 인버터(16)는 독일어 언어 사용에서도 "Voltage Control System"(축약어: VCS)으로서도 지칭되는 전압 제어 시스템을 나타낸다.
풍력 발전 설비의 발전기의 개루프 제어를 위해, 곤돌라의 영역에 전력 제어 블록(24) 및 전력 평가 블록(26)이 제공된다. 전력 제어 블록(24)은 특히 도시된 실시예의 예시에서 외부 여기식 동기 발전기의 여기, 요컨대 여자 전류를 제어한다. 전력 평가 블록(26)은 정류기(8)로 공급되는 전력을 평가하고, 이 전력을, 정류기(8)로부터 직류 전류 라인들(10)을 통해 인버터(16)로 공급되는 전력과 비교한다. 상기 평가의 결과는 계속하여 전력 제어 블록(24)으로 제공된다.
또한, 도 2에는, 그에 상응하는 지능형 공급을 위해, 도시된 시스템이, 공급 실행 시에 풍력 발전 설비를 최대한 안정되게 작동시키기 위해, 특히 안정성 한계에 가깝게 작동시키기 위해, 전압 제어 시스템을 구비해야만 하는 점도 도시되어 있다.
도 3에는, 이른바 "약한 그리드(4')"에 대한 풍력 발전 설비(1')의 연결이 도시되어 있다. 여기서 약한 그리드가란, 높은 임피던스를 갖는 그리드를 의미한다. 이는, 도 3에, 직렬 임피던스(5')를 통해 도시되어 있다. 또한, 상기 직렬 임피던스(5')는, 도 3의 구조에 상응하고 약한 그리드(4') 상에서 풍력 발전 설비(1')의 거동을 조사한 검사 구성에서 제공되었다.
도 3의 구조는, 바람에 의해 구동되고 동기 발전기로서 제공되는 발전기(6')를 출발점으로 한다. 발전기(6')의 생성된 전력은 정류기(8')에서 정류되어, 중간 회로 커패시터(28')를 포함하는 직류 전압 중간 회로 상의 입력 측에서 인버터(16')로 공급된다. 도시된 구조는, 도면을 단순화하기 위해, 직류 전압 라인(10')을 인버터(16')의 입력 측 직류 전압 중간 회로와 동일시한다. 실제로 입력 측 직류 전류 라인은 중간 회로와 전기적으로 동일할 수 있거나, 또는 입력 측에 승압형 컨버터가 제공되지만, 이는 여기서는 상세하게 설명되지 않는다. 또한, 정류기(1') 및 인버터(16')는, 이미 도 2에서 정류기(8)와 인버터(16)에 대해 설명한 것처럼, 공간상 상호 간에 분리될 수 있다.
마지막으로, 중간 회로 커패시터(28')를 통해 표현되는 직류 전압 중간 회로의 에너지에서 전원을 공급받을 수 있는 여자 제어부(24')(excitation control)가 제공된다. 상기 여자 제어부(24')는 외부 여기식 발전기(6')의 여자 전류를 제어하며, 원칙적으로 도 2의 전력 제어 블록(24)에 상응한다.
인버터(16')는 유효 전력(P) 및/또는 무효 전력(Q)을 공급할 수 있다. 이 경우, 도 3에는, 인버터(16')의 출력단 상의 전압이 풍력 발전 설비의 전압(VWEC)으로서 지시되어 있다. 공급을 위해, 상기 전압은 변압기(18')를 통해 승압되고 그리드 연계점(2') 상에서 그리드(4') 내로 공급된다. 또한, 여기서 그리드(4')은 추가의 그리드 변압기(30')를 포함한다. 그리드 변압기(30') 이후에 개시되는 실질적인 그리드는 도면 부호 4"로 식별 표시되어 있다. 그리드 연계점(2') 상의 전압은 그리드 전압(VGrid)으로서 지칭된다.
약한 그리드의 도해를 위해, 직렬 임피던스(5')는 그리드 연계점(2') 전방에 표시되어 있다. 상기 직렬 임피던스(5')는 상기 검사 구성 내지 도해로 나타낸 구성에서만 존재하며, 그리드 임피던스를 지시한다. 또한, 그러므로 바로 변압기(18') 옆에 표시된 지점도 그리드 연계점(2")으로서 간주될 수 있다. 상기 두 그리드 연계점(2' 및 2") 사이의 구별은 직렬 임피던스(5')의 이용을 통해서만 제공되며, 그러지 않으면 실제 그리드들에서는 존재하지 않는다.
도 4에는, 2개의 풍력 발전 설비(1)가 공급 그리드(4)에 연결되어 있는 도해로 나타낸 추가의 개략도가 도시되어 있다. 이 경우, 풍력 발전 설비(1) 각각은 그 진가에 따라서 도 2에 설명된 것처럼 구성되며, 요컨대 발전기(6)와, 정류기(8)와, 실제로 2개 이상, 요컨대 양 및 음의 전류를 위한 2개 이상의 개별 라인을 구비하는 직류 전류 라인(10)을 포함하여 구성되며, 이는 그에 상응하게 도 2의 직류 전류 라인(10)에도 해당한다. 그 밖에도, 풍력 발전 설비(1)는 인버터(16)와 변압기(18)를 포함한다. 이 경우, 두 풍력 발전 설비(1) 각각으로부터, 연결 라인(32)이 각각의 경우에 따른 풍력 발전 설비 측 그리드 연계점(2')까지 연장된다. 따라서 예시로서 도시되어 있으면서 훨씬 더 많은 풍력 발전 설비를 포함하는 풍력 발전 단지를 대표적으로 나타내는 상기 두 풍력 발전 설비(1)는 자신들의 생성된 전력을 함께 상기 풍력 발전 설비 측 그리드 연계점(2') 상에서 공급한다. 그 다음, 공급되는 전력(P)과, 그리고 존재하는 경우 공급되는 무효 전력(Q)은 그리드 측 연계점(2')으로 공급되어 전기 공급 그리드(4) 내로 공급된다.
풍력 발전 설비 측 그리드 연계점(2')과 그리드 측 연계점(2") 사이의 연결은 무시될 수 없으며, 그리고 그에 상응하게 풍력 발전 설비 측 그리드 연계점(2') 상에서 풍력 발전 설비 측 전압(VWP)을 설정하며, 그에 반해 그리드 측 연계점(2") 상에서는 전압(VGrid)이 설정된다.
개루프 제어를 위해, 풍력 발전 설비 측 전압(VWP)이 검출되어 평가 블록(34)에서 평가된다. 평가는, 우선, 측정값들이 측정 블록(36)에 의해 기록되도록 수행된다. 측정 결과들은 특히 SVCS 블록으로서도 지칭될 수 있는 안정성 제어 블록(38)으로 공급되며, SVCS는 영어 개념 "안정성 전압 제어 시스템(Stability Voltage Control System)"에 대한 축약어로 파생된 것이다. 안정성 제어 블록(38)은 공급될 무효 전력(QSet)에 대한 사전 설정값을 계산한다. 설정될 무효 전력은 상응하는 사전 설정값으로서 두 풍력 발전 설비(1)로 전달되며, 그리고 그에 상응하게 소정의 값으로 모든 풍력 발전 설비에 전달될 수도 있다. 상기 사전 설정값은, 특히 풍력 발전 설비들(1)이 동일한 크기를 보유하고 동일한 바람에 노출된다면, 절댓값으로서 전달될 수 있다. 그 밖에도, 사전 설정값으로서, 예컨대 해당 풍력 발전 설비의 정격 전력처럼, 각각의 풍력 발전 설비의 특성에 관련되는 백분율 값도 출력될 수 있다.
그 밖에도, 측정 블록(36)은 값들을 계속하여 관측기 블록(40)으로 제공하며, 관측기 블록(40)은 검출된 측정값들로부터 예컨대 공급되는 유효 전력 또는 공급되는 무효 전력과 같은 추가 상태들을 결정하며, 그리고 자신의 결과들을 계속하여 시스템 모델 블록(42)으로 전송한다. 관측기 블록(40)은 경우에 따라 전력 요구량에 대한 정보도 산출하거나 유도할 수 있다.
그 다음, 시스템 모델 블록(42)의 시스템 모델은, 최대로 공급될 유효 전력(Pmax)을 결정하여 풍력 발전 설비들(1)로 공급하기 위해 이용된다. 상기 최대로 공급될 유효 전력도 절댓값 또는 상대 값으로서 출력될 수 있다. 여기서 주지할 사항은, 평가 블록(34)의 도해가 구조를 설명하고 있을 뿐이라는 점이다. 원칙적으로, 평가 블록(34)이 본체와 관련하여 독립된 장치로서 형성되는 점은 요구되지 않는다.
그 다음, 사전 설정된 무효 전력(Qset) 및 최대 유효 전력(Pmax)은 각각의 풍력 발전 설비(1)의 FACTS 제어 블록(44)으로 제공된다. 또한, "FACTS"란 명칭은 독일어 언어 사용에서도 통상적으로 사용되며, "유연한 AC 전송 시스템(Flexible AC Transmission System)"의 축약어이다. 이 경우, FACTS 제어 블록(44)은 사전 설정값들을 변환하고 그에 상응하게 인버터(16)를 제어하며, 이를 위해 FACTS 제어 블록은 풍력 발전 설비의 상태들의 측정값들도 함께 고려할 수 있다.
특히, 그러나 이를 포함하여, 그리드(4) 내로의 안정된 공급 실행을 위한 안정성 관련 사전 설정은 평가 블록(34)을 통해 실현될 수 있다. 특히 공급될 에너지량 내지 전력 레벨 및 안정성과 관련하여 유리한 작동점이 사전 설정될 수 있다. 특히 이 경우 안정성 여유도를 갖는 작동점이 사전 설정될 수 있다. 이 경우, 공급될 무효 전력과 관련한 안정성 여유도는 안정성 제어 블록(38)에 의해 무효 전력(Qset)의 상응하는 사전 설정을 통해 달성될 수 있다.
도 5에는, 그리드에 연결되는 풍력 발전 설비의 민감도와 이에 대한 영향 변수들이 도시되어 있다. 요컨대 그리드 연계점 상에서 그리드의 거동에 대한 대표적인 사항으로 도 5의 그리드 블록(50)이 지시되어 있다. 그리드 블록(50)은, 그리드가 전압 변화량을 통해 영향들에 반응할 수 있음을 도시하고 있다. 여기서 영향으로서는 유효 전력의 변화량(ΔP)과 무효 전력의 변화량(ΔQ)이 도시되어 있다. 전력 변화량들의 영향은 유효 전력 블록(52)에서 고려되고, 무효 전력의 변화량들의 영향은 무효 전력 블록(54)에서 고려된다. 유효 전력 블록(52)에는, 유효 전력에 따른 전압의 부분 도함수가 도시되어 있고, 그에 상응하게 무효 전력 블록(54)에는 무효 전력에 따른 전압의 부분 도함수가 도시되어 있다. 이는, 그리드 거동, 다시 말해 그리드 민감도의 각각의 동적 거동, 요컨대 유효 전력 및 무효 전력의 변화량들에 대한 반응들을 그에 상응하는 부분 도함수를 통해 고려할 수 있는 가능성이며, 그에 따른 결과는 합산 블록(56)에서 가산된다. 따라서 합산 블록(56)과 함께 그리드 블록(50)은 2개의 변수, 요컨대 유효 전력 및 무효 전력에 대한 그리드 연계점 상의 그리드의 전압의 의존성을 고려한다. 여기서 의존성은 두 부분 도함수를 통해 고려된다.
유효 전력의 변화량들은 특히 풍력 발전 설비 블록(58)에 작용하는 풍속의 변화량들(ΔVW)로부터 생성된다. 상기 풍력 발전 설비 블록(58)은 유효 전력의 변화량(ΔP)에 대한 풍속의 변화량(ΔVW)의 영향을 도해로 설명하고 있지만, 그 밖에도 풍력 발전 설비의 개루프 제어도 고려되어야 하며, 그에 따라 상기 블록(58)에 의해 고려된다.
무효 전력의 변화량(ΔQ)은 비록 풍력 발전 설비에 따라, 적어도 풍력 발전 설비의 개루프 제어에 따라 결정될 수 있긴 하지만, 그러나 실질적으로 풍속과 무관한 또 다른 관계들에 따른다. 무효 전력의 변화량은 개루프 제어 블록(60)을 통해 도시되어 있다. 이 경우, 상기 개루프 제어 블록(60)은 설명을 위해 무효 전력 사전 설정 블록(62)과 FACTS 블록(64)으로 분할된다. 개루프 제어 블록(60)과 그에 따른 무효 전력 사전 설정 블록(62)은 우선, 사전 설정된 전압 편차(ΔV SET )와 관련하여, 요컨대 그리드 연계점 상에서의 전압 편차(ΔV)에 따라 결정된다. 상기 결과에 따른 전압 편차에서 출발하여, 무효 전력 사전 설정 블록(62)은 공급될 무효 전력을 결정하거나, 또는 전압 변화량에 따라서 공급될 무효 전력의 사전 설정된 변화량을 결정한다. 이는 FACTS 블록(64)으로 전달되며, 이 FACTS 블록은 그에 상응하게 무효 전력의 공급의 전환, 내지 무효 전력의 공급의 변화량의 전환을 실현한다.
또한, 풍력 발전 설비 블록(58) 및 개루프 제어 블록(60)은 각각의 입력 변수들의 전달 함수로서도 간주될 수 있고, 무효 전력 사전 설정 블록(62) 및 FACTS 블록(64)은 각각 개루프 제어 블록(60) 내에서 상호 간에 연결되는 개별 전달 함수들로서도 간주될 수 있다.
도 6에는, 일 실시예에 대해, 공급되는 무효 전력(Q) 및 공급되는 유효 전력(P)에 따른 그리드 연계점 상의 전압의 의존성이 도시되어 있다. 무효 전력(Q)은 조사된 그리드 연계점 상에서 그리드의 단락 전력(SSC)으로 정규화되어 가로좌표 상에 표시되어 있다. 전력(P)은 마찬가지로 동일한 그리드 연계점의 단락 전력(SSC)으로 정규화되어 세로좌표 상에 표시되어 있다. 전압(VPCC)은 정격 전압(VN)으로 정규화된 그리드 연계점 상의 전압이다. 이처럼 그리드 연계점 상에서 정규화된 전압은 여러 값들에 대해 각각 정규화된 무효 전력(Q) 및 정규화된 유효 전력(P)에 따르는 그래프로서 표시되어 있다. 그에 상응하게, 그래프 내지 1의 값을 갖는 특성곡선은, 어떠한 값들에서 무효 전력 및 유효 전력에 대해 정격 전압이 설정되는지를 나타내는 특성곡선이다.
예컨대 단락 전력(SSC)과 관련하여 10%의 무효 전력(Q) 및 50%의 유효 전력(P)이 공급될 때 정격 전압이 설정된다.
도 6의 그래프에는, 어느 경우든 해당 그리드 연계점과 관련하여 높은 임피던스를 갖는 그리드의 상기 그리드 연계점의 특성들이 도시되어 있다.
통상적으로, 예시의 그리드의 도시된 그리드 연계점에 대해, 공급은 예컨대 표준 작동 범위(200)에서 수행될 수도 있다. 다시 말하면, 단락 전력(SSC)의 약 5%의 무효 전력의 공급과 함께 단락 전력(SSC)의 약 10%의 유효 전력(P)의 공급이 수행될 수도 있다. 공급되는 유효 전력(P)은 발전기의 정격 전력 내지 연결 전력에 상응하거나, 또는 그리드 연계점에 연결되는 발전기들의 합에 상응한다는 이상적인 상정 하에서, 단락 전력(SSC)의 10%의 공급은, 연결 전력(PGen)이 단락 전력(SSC)의 10%에 달한다는 점과 동일한 의미일 수도 있다. 다시 말하면, 약 10의 단락비(Scr = SSC/PGen)가 존재한다. 이는 예컨대 도시된 표준 작동 범위(200)의 중심점에 상응한다. 도 6에는, 배향을 위해, 추가의 단락비들(Scr)은, 요컨대 10; 6; 4; 2 및 1.5의 Scr 값들에 대해 짧은 선들로 표시되어 있다.
그러나 본 발명에 따라서, 요컨대 단락 전력(SSC)의 60 내지 70%의 범위로 훨씬 더 많은 유효 전력(P)을 공급하는 점도 제안된다. 이를 위해, 그에 상응하게, 정격 전압의 100 내지 110%의 범위에서 그리드 연계점 상의 전압을 유지하기 위해, 단락 전력(SSC)과 관련하여 20 내지 30%의 무효 전력(Q)의 공급이 제공된다. 이런 점에서, 미리 배려하는 차원에서 주지할 사항은, 그리드 연계점 상의 정격 전압의 110%의 공급이, 부하 장치 상에서 110%의 증가된 전압이 측정될 수 있는 점을 의미하지는 않는다는 점이다. 한편으로, 통상적으로, 여전히 무시되지 않는 그리드 섹션이 그리드 연계점과 제1 관련 부하 장치 사이에 위치하며, 다른 한편으로는 그리드 내에 소정의 한계에서 보상을 실행할 수 있는 예컨대 단계 변압기들이 제공될 수 있다. 여기서 부하 장치들 및 발전 장치들 및 다양한 다른 한계 조건들을 포함하여 그리드에 따라 아주 개별적으로 결정되는 후속하는 조치들에 대해서는 본 출원의 범위에서 다룰 수 없다. 필요한 조치들에 대해서는 당업자라면 원칙적으로 익히 잘 알고 있다.
상기 제안되는 범위는 도 6에 증가된 작동 범위(210)로서 표시되어 있다. 상기 증가된 작동 범위에서는, 예컨대 1.5의 단락비(Scr)가 존재한다. 상기 단락비에서는 지금까지 어떠한 명목상의 발전 장치도 그리드에 연결되지 않았다.
도 6의 도면은, 고려되는 그리드 연계점과 관련하여 기초가 되는 그리드의 그리드 분석 결과이다. 이를 위해, 최초에 설명한 것처럼, 그리드 내 관련 부재들의 분석이 실행되었고, 각각 야코비 행렬의 풀이를 통해 산출되었다. 여기서는 도 6의 도면이 참조되며, 그에 따라 단순하게 표현하면, 우측으로 향하는, 다시 말하면 상대적으로 더 높은 공급되는 무효 전력(Q)을 갖는 특성 곡선들은 그리드 연계점 상의 증가하는 전압들을 재현한 것이다. 무효 전력(Q)이 감소함에 따라, 다시 말하면 좌측으로 향해 갈수록, 그리드 연계점 상의 전압은 감소한다. 이 경우, 무효 전력(Q)은 임의로 감소할 수 없으며, 무효 전력(Q)이 너무 작은(거의 음인) 경우, 각각의 대응하는 유효 전력(P)에 따라 야코비 행렬은 특이해지며(singular), 다시 말해 수학적 의미에서 해결될 수 없다. 특이한 야코비 행렬은, 불안정한 상태가 존재하는 것을 의미한다. 그에 상응하게, 안정성 한계(202)가 제공되며, 이 안정성 한계는 그에 상응하게 도 6의 도면의 좌측 테두리에 표시되어 있다. 안정성 한계(202)의 좌측에 위치하는, 다시 말해 각각 상대적으로 더 높은 유효 전력(P) 및/또는 상대적으로 더 낮은 무효 전력(Q)을 포함하는 범위는 불안정한 범위(204)이다. 순수하게 배려하는 차원에서 주지할 사항은, 안정성 한계(202)가 그리드 연계점 상의 전압 값의 개별 특성곡선과 합동되는 것이 아니라, 오히려 특성곡선 군들에 교차하는 것으로 보인다는 점이다. 실제로 특성곡선 군들은, 안정성 한계(202)의 너머에서는 값들과 그에 따른 특성곡선 군이 모두 존재하지 않기 때문에, 교차될 수 없다.
이제 바람직한 작동 범위, 요컨대 증가된 작동 범위(210)는 우선 먼저 표준 작동 범위(200)보다 안정성 한계(202)까지 더 작은 이격 간격을 보유한다. 그러나 이 경우, 지금까지, 도 6에 재현된 것처럼, 그리드 특성들과 관련한 구체적인 심사숙고 및 분석은 실행되지 않았다는 점에 유념해야 한다. 특히 도 6의 도시된 정성 및 도시된 정량에서, 도 6에서 안정성 한계(202)로서 표시된 것과 같은 안정성 한계까지의 이격 간격은 알려지지 않았거나, 또는 적어도 알려지지 않았다. 오히려 대형 발전 설비를 설치할 때 단락비의 기준을 지향했으며, 상기 단락비는 최대한 크게, 바람직하게는 10을 초과하도록, 또는 심지어 분명하게 10을 초과하도록 선택하였다. 풍력 발전 설비들과 같은 소형 발전 장치는 다시 지금까지 통상적으로 추가 풍력 발전 설비의 연결을 간단히 극복할 수 있었던 강한 그리드들에 연결되었다. 그 결과로, 원했던지, 또는 뜻하지 않았던지 간에, 높은 단락비(SSC)를 이용한 연결이 수행되었다.
제안되는 해결 방안은 우선, 도 6에, 그리고 바람직하게는 하기에 여전히 설명되는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같은 관계들이 정량적으로 기록되면서, 제공된 그리드 연계점과 관련하여 그리드를 정확히 분석한다. 특히 상기 분석은 다양한 지점들에 대해 야코비 행렬을 반복해서 정렬하고 풀면서 수행된다. 이 경우, 상기 그리드 분석을 기반으로, 안정성 한계는 안정성 한계(202)에 따라 결정될 수 있을 뿐만 아니라, 목표하는 작동 범위도 도 6의 증가된 작동 범위(210)에 따라서 선택될 수 있다.
보충되는 방식으로, 특히 도 2 또는 도 4에도 도시되어 있는 것처럼, 폐쇄된 제어 회로의 의미에서 풍력 발전 설비의 폐루프 제어가 실행되는 점이 제안된다. 도 2에서, 제어 회로는 실질적으로 인버터(16)와, 변압기(18)와, 제어 유닛(22)으로 구성되며, 제어 유닛은 그리드 연계점(2) 상의 측정값들을 고려하며, 그리고 결과적으로 액션 화살표(20)에 따라서 공급되는 유효 전력(P) 및 무효 전력(Q)을 설정하기 위해 인버터(16)를 제어한다. 폐루프 제어는 비록 발전기(6)의 영역에서 풍력 발전 설비의 개루프 제어에 영향을 미칠 수 있기는 하지만, 그러나 우선 인버터(16)와, 변압기(18)와, 제어 유닛(22)으로 이루어진 기술한 제어 회로는 기계적인 부재들 없이도 그런대로 작동할 수 있고 특히 신속하게 반응할 수 있다. 이를 위해, 그리드 연계점, 다시 말하면 도 2에 따른 그리드 연계점(2) 상의 그리드 특성들의 정보가 함께 고려될 수 있으며, 특히 제어 유닛(22)에서 함께 고려될 수 있다. 따라서 이 경우 그리드 연계점 상에서 그리드의 거동을, 특히 안정성 한계를 식별하는 신속한 폐루프 제어가 구현될 수 있다. 그 결과, 도 6의 증가된 작동 범위(210)와 같은 목표하는 작동 범위에서 풍력 발전 설비 또는 풍력 발전 단지(경우에 따라 또 다른 발전 장치)를 작동할 수 있고, 그와 동시에 그럼에도 높은 안정성 및 안전성을 보장할 수 있다.
도 7 및 도 8에는, 무효 전력(Q) 및 유효 전력(P)에 따르는 전압 민감도가 도시되어 있다. 따라서 두 도 7과 8은 가로좌표 및 세로좌표 상의 동일한 값들, 요컨대 가로좌표 상의 정규화된 무효 전력 및 세로좌표 상의 정규화된 유효 전력을 이용한다.
도시된 전압 민감도는 도 7에 따른 유효 전력의 변화량으로 인한 전압의 변화량이고 도 8에 따른 무효 전력으로 인한 전압의 변화량이다. 달리 표현하면, 유효 전력에 따른 그리드 연계점 상의 전압의 부분 도함수는 도 7에 도시되어 있고 무효 전력에 따른 전압의 부분 도함수는 도 8에 도시되어 있다. 따라서 도 7에는, 도 5의 유효 전력 블록(52)의 거동이 도시되어 있다. 도 8에는 도 5의 무효 전력 블록(54)의 거동이 도시되어 있으며, 두 사례에서 도면은, 이런 점에 있어서 각각 실제로 공급되는 무효 전력(Q) 및 공급되는 유효 전력(P)을 통해 결정되는 작동점들에 따라서 도시되어 있다. 각각의 특성곡선들의 값들은 예시로 각각 2MW의 정격 전력을 갖는 2개의 풍력 발전 설비가 연결되어야 하고 SSC = 3.73MVA의 단락 전력을 갖는 그리드 연계점에 관련된다. 따라서 상기 검사 구성으로 1보다 약간 낮은 단락비의 조건에서 검사가 실행될 수도 있다. 그러나 실행된 검사의 경우, 검사용 풍력 발전 단지의 각각의 실제 전력이 기초로서 이용되면서, 목표 풍력 발전 단지, 다시 말해 (가상으로) 조사할 풍력 발전 단지의 연결 전력으로서 결정되었다.
본 실시예, 다시 말해 예시 구성과 관련하여, 정규화된 전압의 변화량은 각각 MW 단위의 전력(P)의 변화량과 MVAr 단위의 무효 전력(Q)의 변화량과 관련하여 기술된다. 또한, 도 7 및 도 8에는, 목표하는, 다시 말해 증가된 작동 범위(210)가 표시되어 있다. 그에 따라, 도 7에 따른 유효 전력 변화량과 관련된 전압 민감도는 대략 -0.2 내지 -0.4이다. 도 8에 따른 무효 전력의 변화량과 관련된, 증가된 작동 범위(210)에서의 전압 민감도는 약 0.3 내지 0.5이다. 따라서 명확한 그리드 연계점 상에 연결될 풍력 발전 설비의 구성을 위해, 예시로서 도 7에 도시된 것처럼 유효 전력의 변화량과 관련되고, 그리고/또는 예시로서 도 8에 도시된 것처럼 무효 전력의 변화량 관련된 상기 전압 민감도를 검출하여 개루프 제어에서 고려하는 점이 제안된다. 특히 상기 값들은 개루프 제어 시에도, 그리고 바람직하게는 개루프 제어의 구성 시에도 고려되어야 한다. 바람직하게는 제어기 이득(controller gain)은 민감도, 특히 전압 민감도에 따라서 선택된다.
특히 개략적으로 도 2에 도시된 부재들, 즉 인버터(16), 변압기(18) 및 제어 유닛(22)을 통해 실현되는 것과 같은 폐쇄된 제어 회로에서 상기 값들을 고려하는 점이 제안된다. 이 경우, 변압기(18)는 좀더 덜 중요하지만, 그러나 변압기는 보통 제공되어 있어야 하며, 그리고 이미 그리드 연계점(2) 상에서 그에 상응하게 높은 전압을 공급할 수 있도록 하기 위해 필요할 수도 있다. 특히 전압 민감도에 대한 정보는 제어 유닛(22) 내에서 고려된다. 따라서 상기 값들을 알고 있는 상태에서 명확한 그리드 연계점에 대한 고객 맞춤형 개루프 제어 내지 폐루프 제어가 구성 및 구현될 수 있다. 따라서, 이 경우, 지금까지 10 및 그 이상으로 높았던 단락비의 값들에서 벗어날 수 있고, 예컨대 단락비에 대해 1.5의 값처럼 낮은 값들을 제공하고 그에 따라 도해를 통한 설명을 위해 도 6 내지 도 8에 표시되어 있는 증가된 작동 범위(210)에서 풍력 발전 설비를 작동시킬 수 있다.
따라서 본 발명은, 그리드 용량이 충분하다는 상정에서, 더 이상 그리드 병렬 작동의 기존 원리에 따라서 특히 풍력 발전 설비, 그리고 종국에는 풍력 발전 단지를 연결하는 것이 아니라, 오히려 목표하는 방식으로 연계점을 평가하고 이미 사전에 결과에 따른 정보를 고려하여 그런 다음 상기 연계점에서 고객 맞춤형 풍력 발전 설비 또는 풍력 발전 단지를 연결하는 점을 제안한다. 그 외에, 바람직하게는, 특히 공급될 무효 전력(Q) 및 공급될 유효 전력(P)과 관련하여 개루프 제어 내지 폐루프 제어 및 선택될 작동 범위도 고객 맞춤형으로 제공되어, 지금까지 전문 분야에서 실행되었던 것보다 안정성 한계에 더 가깝게 정렬된다. 이 경우, 목표하는 방식으로, 요컨대 변화량들, 특히 그리드의 상태들의 변화량들에 대해 신속하게, 그리고 목표하는 방식으로 반응할 수 있는 풍력 발전 설비의 장점들이 이용된다. 그 결과, 어느 경우든, 그리드 상에 풍력 발전 설비들의 연결을 위해, 그리드, 특히 명확한 그리드 연계점의 심각한 초과 치수 설계는 방지된다. 그럼에도 불구하고, 개루프 제어부 내지 폐루프 제어부가 그리드 연계점 내지 이 그리드 연계점과 관련된 그리드의 특성들을 매우 정확하게 파악하고 그리드 내의 상태들을 관측한다면, 안정성은 엄수될 수 있고, 심지어는 개량될 수 있다.
순수하게 배려하는 차원으로 여기서 주지할 사항은, 폐루프 제어부가 원칙적으로 피드백을 이용한 폐쇄된 제어 회로를 의미하고, 개루프 제어부는 원칙적으로 개방된 "제어 회로", 다시 말하면 피드백이 없는 상황을 지칭한다는 점이다. 그럼에도 불구하고, 다시금 개루프 제어 방법을 구현하는 개루프 제어 블록은 폐루프 제어 회로에서 이용될 수 있다. 이는, 도 2의 예시의 경우, 제어 유닛이 비선형이고, 그리고/또는 도약할 수 있고, 그리고/또는 복수의 변수에 관련될 수 있는 결정된 제어 함수 또는 전달 함수를 포함하는 점에 한해, 제어 유닛(22)은 개루프 제어부라는 점을 의미한다. 그러나 상기 제어 유닛은, 도 2에 도시되어 있으면서 실질적으로 제어 유닛(22) 외에, 인버터(16), 변압기(18), 및 마지막으로 비교 유닛(23)을 구비한 그리드 연계점(2) 상의 측정 유닛을 포함하는 제어 회로에서 이용된다. 따라서 제어 유닛(22)은 인버터를 제어하며, 그리고 이를 위해 폐쇄된 제어 회로 내에 포함되고 그에 따라 폐루프 제어부의 부분이다.

Claims (13)

  1. 그리드 연계점(grid connection point, 2) 상에서 전기 공급 그리드(4)에 연결되는 전기 에너지 발전 장치(1)를 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 발전 장치(1)는 분산 발전 장치(1), 풍력 발전 설비(1) 또는 복수의 풍력 발전 설비(1)를 포함하는 풍력 발전 단지이며, 그리고 상기 공급 그리드(4) 내로 공급을 실행하고,
    - 상기 전기 공급 그리드(4)의 그리드 특성이면서 상기 그리드 연계점(2)과 관련되는 상기 그리드 특성을 하나 이상 검출하는 단계; 및
    - 상기 발전 장치가 검출된 그리드 특성에 따라서 상기 전기 공급 그리드(4) 내로 전류를 공급하도록 상기 발전 장치(1)를 제어하는 단계
    를 포함하고,
    하나 이상의 풍력 발전 설비(1)가 발전 장치(1)로서 이용되며, 상기 그리드 연계점(2)에 대해, 실제 풍속 및 실제 그리드 상태에 대한 그리드 연계점(2) 상의 전압의 순간 의존성을 지시하는 그리드 민감도가 검출되고,
    상기 그리드 민감도는,
    - 상기 풍력 발전 설비(1)에 의해 생성된 전력(8)에 따른, 그리드 연계점(2) 상의 전압(V)의 부분 도함수, 및
    - 공급되는 무효 전력(Q)에 따른, 그리드 연계점(2) 상의 전압(V)의 부분 도함수
    중 적어도 하나에 따라 구해지고,
    상기 발전 장치(1)의 제어는 실제 그리드 민감도에 따라서 수행되며, 상기 그리드 민감도가 더욱 높아질수록 더욱 신속한 제어기 특성 및 더욱 강화된 제어기 특성 중 적어도 하나가 이용되거나, 또는 비선형 제어기가 이용되고,
    상기 하나 이상의 그리드 특성의 검출 단계는 안정성 한계(202)의 검출 단계를 포함하며, 상기 안정성 한계(202)는 공급되는 유효 전력(P) 상의 그리드 전압(V)을 통해 형성되는 공간 내에서 만곡된 표면으로서 도시될 수 있도록, 상기 안정성 한계(202)는 공급되는 무효 전력(Q)에 따르는 그리고 공급되는 유효 전력(P)에 따르는 그리드 연계점(2) 상의 그리드 전압(V)의 함수로서 명시될 수 있고,
    상기 하나 이상의 그리드 특성의 검출 동안, 상기 발전 장치(1)의 특성들도 고려되면서 단락비(Scr)가 검출되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출된 그리드 특성은,
    - 상기 공급 그리드(4)로부터 그리드 분석이 실행되는 것,
    - 상기 그리드 분석으로 상기 공급 그리드(4)의 모델이 작성되는 것,
    - 상기 그리드 모델을 기반으로 상기 그리드 연계점(2)에 대해 복수의 상이한 작동점이 시뮬레이션되는 것, 및
    - 시뮬레이션의 결과가 하나 이상의 그리드 특성으로서 이용되는 것
    을 통해 검출되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 경우에 따른 안정성 한계(202)는 도표에 저장되거나, 또는 분석 함수로 근사화되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 공급되는 유효 전력에 따른 상기 그리드 전압의 부분 도함수의 값이 사전 결정된 유효 전력 한계값을 초과하는 경우,
    - 공급되는 무효 전력에 따른 상기 그리드 전압의 부분 도함수의 값이 사전 결정된 무효 전력 한계값을 초과하는 경우,
    - 대칭 성분법에 따라서 상기 공급 그리드(4)의 3상 전압을 분해할 때, 정상분 전압 성분(positive sequence voltage component)의 값이 정상분 전압 한계값보다 더 높은 경우,
    - 대칭 성분법에 따라서 상기 공급 그리드의 3상 전압을 분해할 때, 역상분 전압 성분(negative sequence voltage component)의 값이 역상분 전압 한계값보다 더 높거나 더 낮은 경우, 및
    - 기준 주파수와 공칭 주파수 사이의 차의 값이 사전 결정된 주파수 한계값을 초과하는 경우
    중 하나 이상의 경우에서, 그리드 연계점(2) 상에서 안전성 손실 위험(LOS)이 검출되거나 또는 표시되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발전 장치(1)는 단락비가 6 미만인 조건에서 제어되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발전 장치(1)의 각각의 경우에 따른 작동점은 안정성 한계(202)까지의 사전 결정된 안정성 여유도로 선택되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    안정성 한계(202)까지의 상기 안정성 여유도는,
    - 공급되는 무효 전력(Q)과 상기 안정성 한계(202)의 무효 전력 사이의 최소 차이,
    - 공급되는 유효 전력(P)과 상기 안정성 한계(202)의 유효 전력 사이의 최소 차이,
    - 그리드 연계점 상의 전압(V)과 상기 안정성 한계의 전압 사이의 최소 차이, 또는
    상기 차이들 중 하나 이상의 차이에 따라서 계산되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    안정성 한계(202)까지의 상기 안정성 여유도는,
    - 공급되는 무효 전력(Q)과 상기 안정성 한계(202)의 무효 전력 사이의 정규화된 최소 차의 제곱,
    - 공급되는 유효 전력(P)과 상기 안정성 한계(202)의 유효 전력 사이의 정규화된 최소 차의 제곱, 및
    - 그리드 연계점(2) 상의 전압(V)과 상기 안정성 한계(202)의 전압 사이의 정규화된 최소 차의 제곱
    의 합의 근으로서 정의되며,
    상기 무효 전력(Q) 및 상기 유효 전력(P)은 각각 그리드 연계점 상에서 공급 그리드(4)의 단락 전력(Scr)으로 정규화되고, 그리드 연계점(2) 상의 전압은 그리드 연계점(2) 상의 공급 그리드(4)의 정격 전압(VN)으로 정규화되며, 이격 간격은 0.2 미만인 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    각각의 경우에 따라 안정성 한계로부터의 실제 작동점의 안정성 여유도가 관측되며, 안정성 한계까지의 상기 안정성 여유도가 감소될 때 작동점은 변동되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 하나 이상의 검출된 그리드 특성,
    - 하나 이상의 그리드 상태, 및
    - 사전 설정된 작동점으로부터 개루프 제어의 편차
    중 적어도 하나에 따라서, 안정성 손실 및 안전성 손실 위험 중 적어도 하나가 식별되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발전 장치(1)는 복수의 풍력 발전 설비(1)를 포함하는 풍력 발전 단지이며, 안정성 손실 또는 안전성 손실 위험의 식별은 각각의 개별 풍력 발전 설비(1)에 대해, 또는 발전 단지의 풍력 발전 설비의 하나 이상의 부분 그룹에 대해 개별적으로 수행되는 것인, 전기 에너지 발전 장치의 제어 방법.
  12. 풍력 발전 설비(1)에 있어서,
    - 바람에서 전기 에너지를 생성하기 위한, 공기역학적 로터(106)를 구비한 전기 발전기(6);
    - 주파수 컨버터 장치(16)로서, 정류기(8)와 연결되어 공급 그리드(4) 내로 전기 에너지를 공급하기 위한 것인 주파수 컨버터 장치(16)
    를 포함하며,
    전기 에너지의 분산 발전 장치(1)로서 가동됨으로써 그리드 연계점(2) 상의 전기 공급 그리드(4)에 연결되는 상기 풍력 발전 설비는 제1항 또는 제2항의 방법에 따라서 제어되는 것인, 풍력 발전 설비(1).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 풍력 발전 설비(1)는 그리드 연계점(2)에 연결되어, 상기 그리드 연계점(2) 상에서 상기 공급 그리드(4) 내로 전기 에너지를 공급하며, 상기 그리드 연계점 상에서 단락비(Scr)는 10 미만인 것인, 풍력 발전 설비(1).
KR1020177007432A 2012-07-13 2013-07-03 전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치 KR101850663B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012212364.4 2012-07-13
DE102012212364.4A DE102012212364A1 (de) 2012-07-13 2012-07-13 Verfahren und Vorrichtung zum Einspeisen elektrischer Energie in ein elektrisches Versorgungsnetz
PCT/EP2013/064069 WO2014009226A1 (de) 2012-07-13 2013-07-03 Verfahren und vorrichtung zum einspeisen elektrischer energie in ein elektrisches versorgungsnetz

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157004046A Division KR20150030773A (ko) 2012-07-13 2013-07-03 전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170034922A true KR20170034922A (ko) 2017-03-29
KR101850663B1 KR101850663B1 (ko) 2018-04-19

Family

ID=48741181

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157004046A KR20150030773A (ko) 2012-07-13 2013-07-03 전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치
KR1020177007432A KR101850663B1 (ko) 2012-07-13 2013-07-03 전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157004046A KR20150030773A (ko) 2012-07-13 2013-07-03 전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치

Country Status (21)

Country Link
US (1) US9985561B2 (ko)
EP (2) EP2873129B1 (ko)
JP (1) JP6147342B2 (ko)
KR (2) KR20150030773A (ko)
CN (1) CN104428971B (ko)
AR (1) AR091747A1 (ko)
AU (1) AU2013289388B2 (ko)
BR (1) BR112015000501B1 (ko)
CA (1) CA2878335C (ko)
CL (1) CL2015000068A1 (ko)
DE (1) DE102012212364A1 (ko)
DK (1) DK2873129T3 (ko)
ES (1) ES2742860T3 (ko)
IN (1) IN2015DN00159A (ko)
MX (1) MX351924B (ko)
NZ (1) NZ703787A (ko)
PT (1) PT2873129T (ko)
RU (1) RU2605085C2 (ko)
TW (1) TWI568123B (ko)
WO (1) WO2014009226A1 (ko)
ZA (1) ZA201409456B (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200048744A (ko) * 2018-10-30 2020-05-08 한국전기연구원 복수의 분산전원을 구비하는 배전 계통 제어 방법 및 시스템
KR20210105882A (ko) * 2019-10-22 2021-08-27 스테이트 그리드 산동 일렉트릭 파워 리서치 인스티튜트 다기직류시스템 파워회복단계에서 전압 안전성을 보장하는 종합제어방법 및 시스템
KR20230000320A (ko) * 2021-06-24 2023-01-02 아주대학교산학협력단 배전 계통 혼잡도 관리 장치 및 방법

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222452A1 (de) * 2013-11-05 2015-05-07 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
EP3075055B1 (en) 2013-11-28 2019-03-06 Vestas Wind Systems A/S A power plant controller for generating a power reference to wind turbine generators
US10042374B2 (en) * 2014-06-13 2018-08-07 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method and apparatus for determining a weakened grid condition and controlling a power plant in a manner appropriate to the grid condition
CN104242314B (zh) * 2014-08-26 2017-01-11 清华大学 一种风电场汇集区域电网电压安全域值的确定方法
KR101663525B1 (ko) * 2015-03-25 2016-10-07 전남대학교산학협력단 전압 민감도 모선 임피던스 행렬 및 모선 어드미턴스 행렬을 이용한 분산전원 또는 무효전력 제어기의 최적 무효전력 제어치 계산 방법 및 그 프로그램
CN105204332B (zh) * 2015-08-10 2017-08-29 桂林电子科技大学 基于非光滑观测器的含有死区和迟滞的复合三明治系统状态估计方法
CN105226667B (zh) * 2015-11-13 2017-11-10 华北电力科学研究院有限责任公司 一种风电汇集地区电压灵敏度的分析方法及装置
DE102016101469A1 (de) * 2016-01-27 2017-07-27 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
DE102016105662A1 (de) * 2016-03-29 2017-10-05 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz mit einem Windpark sowie Windpark
DE102016106215A1 (de) 2016-04-05 2017-10-05 Wobben Properties Gmbh Verfahren sowie Windenergieanlage zum Einspeisen elektrischer Leistung
EP3497323A1 (en) * 2016-08-09 2019-06-19 MHI Vestas Offshore Wind A/S Wind turbine control method and system
CN106451421B (zh) * 2016-09-27 2019-01-04 南方电网科学研究院有限责任公司 一种含电磁环网交直流电网的建模与解环方法
DE102016119422A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, Computerprogramm, Leistungselektronikeinrichtung und Energieversorgungsnetz
DE102016123011A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Innogy Se Verfahren zum regeln von einem leistungswert eines offshore-windenergiesystems
DE102017201690A1 (de) * 2017-02-02 2018-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Spannungserzeugungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Spannungserzeugungsvorrichtung
CN107093909B (zh) * 2017-03-22 2020-05-22 上海交通大学 一种提高弱电网下并网逆变器稳定性的虚拟导纳方法
DE102017106436A1 (de) * 2017-03-24 2018-09-27 Wobben Properties Gmbh Windpark mit mehreren Windenergieanlagen
DE102017113006A1 (de) 2017-06-13 2018-12-13 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz mittels einer umrichtergeführten Einspeisevorrichtung
DE102018104666B4 (de) * 2018-03-01 2019-09-19 Sma Solar Technology Ag Regelungsverfahren für eine dezentrale Energieerzeugungsanlage und dezentrale Energieerzeugungsanlage
CN108304681A (zh) * 2018-03-13 2018-07-20 江苏大学 基于风电机组3种运行区域的风电场模型聚合方法
DE102019101048A1 (de) * 2019-01-16 2020-07-16 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz
US10767630B1 (en) * 2019-05-28 2020-09-08 General Electric Company System and method for operating a wind farm during low wind speeds
DE102019115993A1 (de) * 2019-06-12 2020-12-17 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Stabilisieren eines elektrischen Versorgungsnetzes
ES2925726T3 (es) * 2019-10-11 2022-10-19 Wobben Properties Gmbh Procedimiento para alimentar de una forma definida por la tensión una potencia eléctrica en una red de suministro eléctrico mediante una instalación de energía ólica
EP3832128A1 (de) * 2019-12-03 2021-06-09 Wobben Properties GmbH Verfahren zum steuern eines windparks
US11233402B2 (en) 2020-01-06 2022-01-25 General Electric Company System and method for stabilizing weak grids with one or more wind farms connected thereto
US12044214B2 (en) 2020-12-18 2024-07-23 Vestas Wind Systems A/S Relating to voltage control in renewable energy power plants
EP4024646A1 (de) 2020-12-30 2022-07-06 Wobben Properties GmbH Verfahren zum einspeisen elektrischer leistung in ein elektrisches versorgungsnetz
EP4033626A1 (de) 2021-01-26 2022-07-27 Wobben Properties GmbH Verfahren zum überwachen eines elektrischen versorgungsnetzes
EP4033627A1 (de) * 2021-01-26 2022-07-27 Wobben Properties GmbH Verfahren zum überwachen eines elektrischen versorgungsnetzes

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074475C1 (ru) 1994-08-01 1997-02-27 Товарищество с ограниченной ответственностью МНПО "Эконд" Емкостно-кинетический накопитель электроэнергии
DE19756777B4 (de) 1997-12-19 2005-07-21 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
RU2153752C1 (ru) * 1999-05-07 2000-07-27 Аккуратов Александр Владимирович Способ бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергетической системы, работающей на возобновляемых источниках энергии
BR9917307A (pt) * 1999-05-28 2002-02-19 Abb Ab Instalação de energia elóica e um método para controle
DE10022974C2 (de) 2000-05-11 2003-10-23 Aloys Wobben Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage
DE10119624A1 (de) 2001-04-20 2002-11-21 Aloys Wobben Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
CN100353055C (zh) 2001-04-20 2007-12-05 阿洛伊斯·沃本 风力涡轮机及其工作方法
DE10136974A1 (de) 2001-04-24 2002-11-21 Aloys Wobben Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
JP3795783B2 (ja) * 2001-09-21 2006-07-12 三菱電機株式会社 電圧安定化制御方法
US7680562B2 (en) * 2005-09-08 2010-03-16 General Electric Company Power generation system
US7346462B2 (en) * 2006-03-29 2008-03-18 General Electric Company System, method, and article of manufacture for determining parameter values associated with an electrical grid
EP1909370A1 (en) 2006-10-05 2008-04-09 Abb Research Ltd. Determination and use of power system sensitivities for power flow control
DE102006050509A1 (de) * 2006-10-26 2008-05-08 Gunnar Kaestle Verfahren zur geregelten Auskopplung elektrischer Energie aus dem Niederspannungsnetz
DE102007018888A1 (de) * 2007-04-19 2008-10-30 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit Blindleistungsvorgabe
DE102007044601A1 (de) * 2007-09-19 2009-04-09 Repower Systems Ag Windpark mit Spannungsregelung der Windenergieanlagen und Betriebsverfahren
DE102007061282A1 (de) * 2007-12-19 2009-06-25 Siemens Ag Verfahren zur sicheren Erfassung mehrerer analoger Eingangssignale, analoge Eingabeschaltung sowie Messsensor und Messumformer mit einer derartigen analogen Eingabeschaltung
BRPI0819413A2 (pt) * 2007-12-28 2015-05-05 Vestas Wind Sys As "método para controlar uma voltagem de grade e método para determinar o ganho de processo de um controlador de voltagem"
DE102008022617A1 (de) * 2008-05-07 2009-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Windenergiepark mit einer Vielzahl von Windenergieanlagen
WO2010060903A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 Vestas Wind Systems A/S A method and device for facilitating the localisation of a fault in a grid
CN102318157B (zh) * 2008-12-12 2014-07-23 维斯塔斯风力系统集团公司 控制方法和装置
WO2010085987A2 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Dewind, Inc. Adaptive voltage control for wind turbines
JP5443014B2 (ja) 2009-02-13 2014-03-19 株式会社日立製作所 風力発電装置および風力発電装置の制御方法
ES2382786B1 (es) * 2009-03-17 2013-05-07 Acciona Windpower S.A. Metodo y sistema de control de tension de una central de generacion electrica y parque eolico
DE102009014012B4 (de) 2009-03-23 2014-02-13 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
EP2299555A1 (en) 2009-09-21 2011-03-23 ABB Research Ltd. Fault tolerant damping of electromechanical oscillations in power systems
EP2325968A1 (en) 2009-11-18 2011-05-25 ABB Research Ltd. Tuning a power oscillation damping unit
EP2614573B1 (de) * 2010-09-06 2015-11-18 SMA Solar Technology AG Verfahren zur stabilisierung eines elektrischen versorgungsnetzes
DE102010047652A1 (de) * 2010-10-06 2012-04-12 Adensis Gmbh Photovoltaikanlage mit Wechselrichterbetrieb in Abhängigkeit der Netzspannung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200048744A (ko) * 2018-10-30 2020-05-08 한국전기연구원 복수의 분산전원을 구비하는 배전 계통 제어 방법 및 시스템
KR20210105882A (ko) * 2019-10-22 2021-08-27 스테이트 그리드 산동 일렉트릭 파워 리서치 인스티튜트 다기직류시스템 파워회복단계에서 전압 안전성을 보장하는 종합제어방법 및 시스템
KR20230000320A (ko) * 2021-06-24 2023-01-02 아주대학교산학협력단 배전 계통 혼잡도 관리 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
AU2013289388A1 (en) 2015-02-05
JP2015526053A (ja) 2015-09-07
DK2873129T3 (da) 2019-10-21
BR112015000501A2 (pt) 2017-06-27
MX2015000311A (es) 2015-07-06
ZA201409456B (en) 2015-11-25
IN2015DN00159A (ko) 2015-06-12
BR112015000501B1 (pt) 2021-07-20
JP6147342B2 (ja) 2017-06-14
RU2015104878A (ru) 2016-08-27
ES2742860T3 (es) 2020-02-17
KR20150030773A (ko) 2015-03-20
CN104428971B (zh) 2019-01-18
DE102012212364A1 (de) 2014-01-16
TW201409893A (zh) 2014-03-01
EP3595121A1 (de) 2020-01-15
EP2873129A1 (de) 2015-05-20
PT2873129T (pt) 2019-11-04
RU2605085C2 (ru) 2016-12-20
US9985561B2 (en) 2018-05-29
TWI568123B (zh) 2017-01-21
AR091747A1 (es) 2015-02-25
CN104428971A (zh) 2015-03-18
EP2873129B1 (de) 2019-07-31
WO2014009226A1 (de) 2014-01-16
AU2013289388B2 (en) 2017-02-23
NZ703787A (en) 2016-06-24
MX351924B (es) 2017-11-03
KR101850663B1 (ko) 2018-04-19
CL2015000068A1 (es) 2015-04-10
CA2878335A1 (en) 2014-01-16
US20150280629A1 (en) 2015-10-01
CA2878335C (en) 2019-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101850663B1 (ko) 전기 공급 그리드 내로의 전기 에너지의 공급 방법 및 그 장치
JP6181177B2 (ja) ウインドパークを制御する方法
EP2876768B1 (en) Method of operating a wind park
EP2114007B1 (en) Power-system with utility fault ride-through capability
US9461572B2 (en) Method for controlling a wind turbine during an asymmetrical grid fault and a wind turbine
KR20150033729A (ko) 전기 발전 장치를 제어하기 위한 방법
JP4306760B2 (ja) 分散型電源
EP1561946A2 (en) Generator with utility fault ride-through capability
EP3149825B1 (en) Reactive power prediction capability
US9871382B2 (en) Method and controller for continuously operating a plurality of electric energy generating machines during a high voltage condition
El-Saadawi et al. Impact of wind farms on contingent power system voltage stability
Tiwari et al. Implementation of active and reactive power control in a novel solar power plant controller solution
Fischer et al. Voltage control with wind farms: Current practice with Type 4 WTG in Canada
Beňa et al. Wind farms in the process of voltage regulation in the power system
Mittelstaedt et al. An impedance-based analysis approach to analyse harmonic oscillations in DFIG equipped and HVDC connected offshore wind farms
Neto et al. Dynamic analysis of grid connected wind farms using ATP
Heising et al. Active-power balancing in multi-terminal and multi-vendor HVDC grids using linear and nonlinear droop characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right