KR20190092551A - 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법 - Google Patents

전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법 Download PDF

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요하네스 브롬바흐
이사벨 블락
카타리나 슈베르트
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보벤 프로퍼티즈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전기 분배 네트워크(400)를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 전기 분배 네트워크(400)를 제어하기 위한 네트워크 제어 센터(458)가 제공되고, 전기 분배 네트워크는 복수의 조절 영역(482, 486)을 포함하고, 각각의 조절 영역은 전기 분배 네트워크(400)로 융통 전력(interchange power)(PAI)을 전달하거나 또는 이러한 전기 분배 네트워크로부터 이러한 융통 전력을 수용하고, 조절 영역 중 적어도 하나(482)는 발전기 전력(PGW)을 생성하기 위한 적어도 하나의 발전기, 특히 풍력 발전 단지(410) 및 추가적으로 소비 장치 전력(PZI)을 수용하기 위한 적어도 하나의 소비 장치(420)를 포함하고, 적어도 하나의 발전기 또는 풍력 발전 단지(410)를 제어하기 위한 적어도 하나의 조절 영역 제어기(484)가 제공된다. 상기 방법은 다음과 같은 단계들: 조절 영역 제어기(484)가 네트워크 제어 센터(458)로부터 설정 융통 전력(PAS)의 값을 수신하는 단계 - 융통 전력(PAS)은 발전기 전력(PGW)과 소비 장치 전력(PZI)의 차이로서 정의됨 - ; 조절 영역 제어기(484)가 설정 융통 전력(PAS)을 준수하기 위한 또는 달성하기 위한 작동 플랜을 형성하는 단계 - 작동 플랜은 발전기(410)와 소비 장치(420)를 제어하기 위해 제공되고, 설정 융통 전력(PAS)에 대한 달성된 융통 전력(PAI)의 차이가 최소가 되도록 형성됨 - ; 및 작동 플랜에 따라 적어도 하나의 발전기 또는 적어도 하나의 풍력 발전 단지(410)에 의해 전기 전력(PGW)을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법
본 발명은 복수의 조절 평면을 포함하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 조절 평면 제어기 그리고 풍력 발전 단지에 관한 것이다.
예를 들어 유럽 그리드와 같은 전기 공급 네트워크의 작동은 일반적으로 공지되어 있다.
이 경우, 전기 공급 네트워크는 대부분 지정학적 이유로 복수의 네트워크 조절 그리드로 분할되는데, 이들 각각은 전기 그리드의 섹션의 작동 가이드에 대해 권한이 있고, 이들을 중앙 집중 방식으로 제어한다.
이들 섹션 자체는 전기 전력을 서로 교환하거나 또는 장거리로 전기 에너지를 이송하기 위해 전기 전송 네트워크에 의해 상호적으로 연결되어 있다. 섹션 내에서 전기 에너지의 실제 분배는 전기 네트워크를 통해 이루어진다.
이 경우, 전기 공급 네트워크의 제어는 대응하는 섹션의 작동 신뢰성을 보장해야 하는 일련의 제어 메커니즘에 의해 수행된다.
이러한 제어 메커니즘에 대한 예시는 생성된 전력과 소비된 전력 사이의 전력 균형을 설정하기 위해, 예를 들어 주파수 변경에 따라 조절 전력을 제공하는 조절 전력 제공이다.
그러나, 지금까지 공지된 제어 메커니즘에서, 이들 전력들은, 특히 실제 부하가 예측된 부하에 대응하지 않기 때문에, 일반적으로 서로에 대한 편차를 발생시킨다. 이로 인해 다시, 생성된 전력과 소비된 전력 사이의 편차가 전기 분배 네트워크에서의 장애, 예를 들어 전기 분배 네트워크의 저주파수로 이어질 수 있기 때문에, 이러한 편차를 보상하기 위해 높은 비용 하에 다른 제어 메커니즘이 사용되어야 한다.
생성된 전력과 소비된 전력 사이의 편차를 보상하는 것은 전기 분배 네트워크의 내부에서 일반적으로 소위 조절 전력을 제공하기 위해 발전기 및/또는 소비 장치의 연결 또는 차단에 의해 이루어지고 그리고/또는 특히 전기 전송 네트워크 또는 소위 결합 라인을 통해 다른 전기 분배 네트워크와 결합 전력의 교환에 의해 이루어진다.
재생 가능한 에너지를 갖는 전기 공급 네트워크의 보급이 증가함에 따라, 전기 공급 네트워크 또는 전기 분배 네트워크의 작동 가이드는 특히 지금까지 공지된 제어 메커니즘에 대해 점점 더 많은 비용을 필요로 한다. 이것은 특히 이러한 에너지원, 특히 풍력 발전 설비 및 태양광 발전 시스템은 그 출력 전력이 변동될 수 있기 때문이다. 일반적으로 분산된 분배 및 종래의 발전소에서 알려진 것과는 다른 유형의 전력 공급으로 인한 특수성이 추가된다. 따라서, 예를 들어 조절 전력의 보다 신속하고 정확한 제공이 점차 더 중요해지고 있지만, 그러나 동시에 재생성 발전기의 특성으로 인해 그 제어 가능성은 감소되고 있다. 따라서, 필요한 작동 신뢰성을 고려할 때 그리고 특히 지금까지의 작동 가이드를 고려할 때, 전기 공급 네트워크 또는 전기 분배 네트워크의 필요한 작동 신뢰성은 미래에는 어렵거나 또는 여전히 높은 비용 또는 더 높은 비용에 의해서만 보장될 수 있다.
독일 특허 및 상표청은 본 출원에 대한 우선권 출원에서 다음과 같은 종래 기술들을 조사하였다: EP 3 214 718 A1호; DE 10 2013 222 277 A1호, DE 10 2014 112 979 A1호, US 2010/0023174 A1호, US 2014/0379159 A1호 및 US 2016/0248254 A1호.
따라서, 본 발명의 과제는 위에서 언급된 문제점들 중 적어도 하나를 해결하는 것이고, 특히 재생 가능한 에너지가 더 높게 집적되어 있는 전기 분배 네트워크를 작동 최적화된 방식으로 작동하는 것을 가능하게 하는 해결 방안이 제안되어야 한다. 여기서 재생 가능한 에너지를 사용하는 발전기가 재생 가능한 에너지로서 지칭된다. 그러나 적어도 지금까지 공지된 해결 방안에 대한 대안이 제안되어야 한다.
따라서 본 발명에 따르면, 청구항 제1항에 따른 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법이 제안된다. 이에 따르면, 전기 공급 네트워크를 제어하기 위한 네트워크 제어 센터가 제공되고, 전기 분배 네트워크는 복수의 조절 영역으로 분할된다. 이 경우, 조절 영역이라 함은 실질적으로 제3자에 대한 작동 가이드에서 노드 또는 밸런스 노드를 형성하기 위해 통합되는 복수의 발전기 및/또는 소비 장치의 결합으로 이해되어야 한다.
또한, 적어도 하나의 조절 영역은 적어도 하나의 발전기, 특히 풍력 발전 단지 및 추가적으로 소비 장치를 포함한다. 여기서 풍력 발전 단지라 함은, 특히 조직적으로 그리고 기술적으로 상호 연결된 풍력 발전 설비의 공간적인 클러스터로 이해되어야 한다.
또한, 적어도 하나의 조절 영역 제어기가 적어도 하나의 발전기 또는 풍력 발전 단지를 제어하기 위해 제공된다. 따라서, 조절 영역 제어기는 예를 들어 목표값, 특히 유효 전력 목표값 및/또는 무효 전력 목표값의 전송에 의해, 적어도 전기 에너지의 발전기, 바람직하게는 풍력 발전 단지를 제어하도록 구성된다.
발전기 또는 풍력 발전 단지를 제어하기 위해, 즉 특히 적어도 하나의 풍력 발전 단지에 의해 전기 전력을 생성하기 위해, 조절 영역 제어기는 네트워크 제어 센터로부터 설정 융통 전력(interchange power), 즉 설정 융통 전력의 값을 수신한다. 따라서, 조절 영역 제어기는 또한 예를 들어 보안 라인을 통해, 요청된 융통 전력에 관한 정보를 제어 센터로부터 수신하도록 구성된다.
이 경우, 융통 전력 자체는 조절 영역 제어기에 의해 제어 가능하게 설계된 발전기 및 소비 장치의 모든 생성된 전력과 소비된 전력의 합으로 정의된다. 합이 양인 경우에는, 조절 영역의 내부에는, 다른 조절 영역으로 제공될 수 있는, 즉 이러한 다른 조절 영역과 교환될 수 있는 전력 과잉이 존재한다. 합이 음인 경우에는, 조절 영역의 내부에는, 예를 들어 소비 장치의 차단에 의해 보상될 수 있거나 또는 다른 조절 영역의 전력, 즉 융통 전력을 참조함으로써 보상될 수 있는 전력 결핍이 존재한다.
이제 설정 융통 전력이 예를 들어 0 MW인 경우, 이에 따라 조절 영역은 전기 공급 네트워크 또는 다른 조절 영역으로 전기 전력을 공급하지 않는다. 설정 융통 전력이 예를 들어 100 MW인 경우, 이에 따라 조절 영역은 그 발전기에 의해 이러한 전력을 과잉 전력으로서 제공하거나 또는 조절 영역의 내부에 이를 유지하는데 - 즉, 예를 들어 다른 조절 영역 내에서의 전력의 결핍을 보상하기 위해, 조절 영역 내부에서 너무 많은 전력이 의도적으로 생산된다.
본 발명에 따르면, 설정 융통 전력에 기초하여 작동 플랜이 형성되고, 특히 조절 영역 제어기가 작동 플랜을 형성한다. 여기서 작동 플랜은 설정 융통 전력과, 달성된 또는 설정된 융통 전력의 차이가 최소가 되는 방식으로 조절 영역의 발전기 및 소비 장치를 제어하기 위해 제공된다. 즉, 작동 플랜은 우세한 융통 전력, 즉 실제 융통 전력이 설정 융통 전력에 또한 대응하도록 형성된다.
예를 들어 설정 융통 전력은 0 MW이며, 조절 영역의 소비 장치는 20 MW를 필요로 한다. 이러한 경우, 적어도 하나의 풍력 발전 단지에 대한 작동 플랜은 20 MW의 생성될 전력을 제안한다. 그 다음, 조절 영역의 내부에는 20 MW가 생성되고, 20 MW를 소비하므로, 실제 융통 전력은 0 MW가 된다. 따라서, 생성된 전력 및 소비된 전력은 조절 영역 내부에서 보상된다. 그러나, 발전기 또는 풍력 발전 단지가 존재하는 바람 조건으로 인해 20 MW의 필요한 전력을 생성할 수 없는 경우, 이는 발전기 또는 풍력 발전 단지로부터 조절 영역 제어기로 피드백될 수 있다. 그 다음, 조절 영역 제어기는 이를 네트워크 제어 센터로 계속 통지하여, 네트워크 제어 센터로부터 새로운 설정 융통 전력을 획득하거나 또는 추가의 전기 전력을 생성하도록 조절 영역의 다른 발전기에게 지시한다.
본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해, 작동 플랜은 바람직하게는 목표값, 특히 바람직하게는 유효 전력 목표값 및 무효 전력 목표값을 포함하여, 이에 따라 발전기 및 특히 조절 영역의 소비 장치를 제어한다. 이 경우, 바람직하게는 목표값은 적어도 하나의 경계 조건에 의해, 적어도 하나의 풍력 발전 단지의 전력 출력이 최대가 되도록 계산된다. 이러한 경계 조건에 의해, 예를 들어 재생 가능한 에너지의 최대 집적이 조절 영역의 내부에서 달성될 수 있고, 동시에 중첩된 전기 공급 네트워크에 유연한 전력이 제공될 수 있다.
따라서, 특히 설정 융통 전력 및/또는 작동 플랜은 적어도 하나의 반복적인 방법에 의해, 예를 들어 최적화된 부하 플럭스 계산 또는 최적화된 전력 흐름에 의해 최적화되는 것이 제안된다. 발전기에 대한 작동 플랜 또는 목표값의 계산은 예를 들어 전체 조절 영역이 노드 또는 밸런스 노드를 형성하도록 결합됨으로써 수행되고, 여기서 밸런스 노드 자체에 대해, 상기 풍력 발전 단지로부터 또는 풍력 발전 단지로부터 생성된 전력이 최대가 되어야 하는 고유의 부하 플럭스 분석이 수행된다.
이어서, 풍력 발전 단지는 작동 플랜 또는 목표값에 따라 전기 전력을 생성한다. 따라서, 풍력 발전 단지는 전기 분배 네트워크로 전기 전력을 공급하고, 이러한 전기 전력은 그 값이 작동 플랜의 목표값에 대응한다. 여기서 목표값 자체는 일정할 수 있거나 또는 시간에 따라 변경될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 작동 플랜 및 이에 따라 시간에 따라 변경될 수 있는 목표값이 사전 결정된 시간 간격에 대해 형성된다. 따라서, 작동 플랜은 개별 발전기를 위한 그리고 특히 조절 영역의 개별 소비 장치를 위한 복수의 로드맵을 포함하고, 이러한 로드맵은 시간에 따라 변경되는 목표값을 포함한다. 따라서, 작동 플랜에 의해, 조절 영역의 내부에서 전력 분배기가 제어된다. 이를 위해, 이러한 조절 영역의 발전기 및/또는 소비 장치는 또한 시간에 따라 가변될 수 있는 목표값을 획득한다. 각각의 목표값은 로드맵 또는 개별 로드맵으로서 지칭될 수 있고, 이에 따라 또한 진행 경과가 목표값으로서 사전 설정될 수 있다는 것이 강조될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서 특히 유리하게는, 전기 분배 네트워크는 복수의 발전기 및 소비 장치를 포함하는 복수의 밸런스 노드에 의해 명백히 보다 단순하게 제어될 수 있다. 전기 분배 네트워크의 전반적으로 복잡한 시스템은, 즉 본 발명에 따른 방법에 의해 복수의 밸런스 노드에 결합되고, 이를 통해 최적화된, 특히 재생 가능한 에너지의 더 높은 집적에 의해 작동된다. 따라서, 본 발명에 따르면 복수의 밸런스 노드를 포함하는 시스템에 의해 의도적으로 융통 전력을 제공하는 것이 제안되고, 여기서 재생 가능한 에너지의 높은 집적을 보장하기 위해, 개별 밸런스 노드가 가능한 한 자립적으로 작동한다. 이 경우, 각각의 조절 영역의 이러한 높은 자립성은 특히 네트워크 제어 센터가 경계 조건만을 사전 설정하는 별도의 부하 플럭스 분석이 각각의 조절 영역에 대해 수행됨으로써 가능해진다.
바람직하게는, 목표값은 조절 영역 제어기에 의해 적어도 하나의 풍력 발전 단지 및 바람직하게는 추가적으로 적어도 하나의 소비 장치에 전송되며, 여기서 목표값은 작동 플랜에 따라, 설정 융통 전력과 융통 전력의 차이가 최소가 되도록 선택된다.
따라서, 작동 플랜은 조절 영역 제어기로부터 풍력 발전 단지로 전송되는 목표값에 의해 구현된다. 이를 위해, 풍력 발전 단지는 예를 들어 조절 영역 제어기로부터 목표값을 수신하도록 구성된 풍력 발전 단지 제어기를 포함한다.
또한, 조절 영역 제어기는 작동 플랜의 데이터, 특히 목표값을 조절 영역의 발전기 및 특히 소비 장치로 전송하도록 구성된다. 추가적인 실시예에서, 조절 영역 제어기는 유리하게는 풍력 발전 단지 제어기 또는 상기 풍력 발전 단지 제어기에 기능적으로 통합된다. 이는 풍력 발전 단지가 조절 영역의 최대 발전기 중 하나 또는 최대 발전기일 경우에 특히 유리한데, 왜냐하면 이를 통해 신호 지연 시간이 최소가 될 수 있고, 높은 장애 방지가 보장될 수 있기 때문이다.
또한, 목표값은 설정 융통 전력과 융통 전력의 차이가 최소가 되도록 선택된다. 즉, 목표값은 네트워크 제어 센터로부터 수신된 설정 융통 전력이 또한 생성될 수 있거나 또는 구현될 수 있도록 선택된다. 이는 특히 재생 가능한 에너지, 특히 풍력 에너지와 관련하여 중요한데, 왜냐하면 이는 존재하는 기상 조건, 특히 존재하는 바람 조건에 의존하기 때문이다. 이러한 경우에 대해 작동 플랜은 소비 장치가 더 적은 전력을 수용하거나 또는 이러한 소비 장치가 억제되도록 제어되는 것을 가능하게 하는 목표값을 또한 포함한다.
바람직하게는 사전 결정된 예측 시간 동안 조절 영역으로부터 제공 가능한 융통 전력 및/또는 생성 가능한 발전기 전력에 대한 적어도 하나의 예측값이 조절 영역 제어기에 의해 결정되고, 적어도 하나의 예측값은 조절 영역 제어기로부터 네트워크 제어 센터로 전송되고, 여기서 예측값은 바람직하게는 조절 영역의 현재 달성된 융통 전력을 나타내는 순시값을 포함한다.
따라서, 조절 영역 제어기는 바람직하게는 밸런스 노드를 형성하도록 통합된 조절 영역에 대해, 사전 결정된 시간 동안 생산 가능한 발전기 전력 및/또는 제공 가능한 융통 전력을 결정한다. 이는 예를 들어 보장된 최소한의 전력을 합산함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어 적어도 하나의 풍력 발전 단지는 존재하는 바람 조건으로 인해 다음 15분 동안 100 MW를 보장할 수 있으며, 예를 들어 공장과 같은 조절 영역의 추가적인 소비 장치는 동일한 15분 동안 80 MW를 필요로 한다. 이에 따라, 제공 가능한 융통 전력은 20 MW이다. 그런 다음, 생산 가능한 80 MW의 발전기 전력 및/또는 제공 가능한 20 MW의 최소 전력은 조절 영역 제어기에 의해 예측값 또는 예측값들로서 네트워크 제어 센터로 전송된다.
바람직하게는, 예측값은 이를 위해 순시값, 즉 실제값을 포함하고, 여기서 이러한 값은 달성된 융통 전력을 나타낸다. 특히 바람직하게는, 이러한 실제값, 즉 순시값은 짧은 시간 동안의 실제 전력, 예를 들어 1분 동안의 실제 전력이다.
여기서 예를 들어 실제값이 15 MW이며 제공 가능한 융통 전력은 20 MW이다. 따라서, 조절 영역 제어기는 네트워크 제어 센터로 15 MW의 현재 융통 전력뿐만 아니라, 20 MW의 가능한 융통 전력도 또한 통지한다. 이는 네트워크 작동자, 특히 네트워크 제어 센터에서 전기 분배 네트워크의 작동 가이드를 제공 가능한 융통 전력에 의해 최적화시키고, 특히 더 많은 재생 가능한 에너지를 그 전기 분배 네트워크에 통합시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 언급된 예시에서 분배 네트워크 작동자는 이제 5 MW 이상을 자유롭게 사용할 수 있다 - 즉, 다른 조절 영역을 부하 완화시키거나 또는 설정 융통 전력을 15 MW로 유지하기 위해, 조절 영역의 융통 전력을 20 MW로 의도적으로 증가시킬 수 있고, 이에 의해 조절 영역은 잠재적으로 5 MW 조절 전력을 포함하고, 이는 예를 들어 풍력 발전 단지의 공급된 전력을 5 MW 정도 증가시키고, 통상적인 발전소의 공급된 전력을 5 MW 정도 감소시키는데 사용될 수 있다. 네트워크 제어 센터는 원하는 또는 설정 융통 전력을 이러한 조절 전력만큼 향상시킴으로써, 이러한 조절 전력을 요청할 수 있다. 그 다음, 관련된 조절 영역에 조절 전력을 제공하는 것은 조절 영역 제어기에 의해 수행된다.
바람직하게는, 사전 결전된 예측 시간은 1일이거나, 또는 24시간의 상한을 포함한다.
따라서, 예측값에 대한 사전 결정된 예측 시간은 최대 24시간이다. 따라서, 적어도 하루에 한 번, 예측값이 조절 영역 제어기로부터 네트워크 제어 센터로 전송된다. 이 경우, 데이터 교환의 빈도는 특히 지리적인 조건과 계절을 고려하여 이루어진다. 따라서, 예를 들어 날씨가 급격히 변화하는 계절에는 예측값을 훨씬 더 자주 전달하는 것이 유리하다.
바람직하게는, 설정 융통 전력은 예측값 또는 상기 예측값에 따라 그리고/또는 순시값 또는 상기 순시값에 따라 결정된다.
따라서, 네트워크 제어 센터로부터 전송되고 조절 영역 제어기로부터 수신되는 설정 융통 전력은 바람직하게는 조절 영역 제어기로부터 결정된 예측값을 고려하여 결정된다.
따라서, 설정 융통 전력은 예측을 고려하여 바람직하게는 반복적으로 결정된다. 예를 들어 조절 영역 제어기는 적어도 하나의 풍력 발전 단지가 다음 15분 동안 60 MW의 생성 가능한 발전기 전력을 포함한다는 것을 통지한다. 그런 다음 네트워크 제어 센터는 생성 가능한 모든 발전기 전력을 고려하여 예를 들어 0 MW의 최적의 융통 전력을 결정한다. 그 다음, 이러한 최적의 융통 전력은 네트워크 제어 센터로부터 조절 영역 제어기로 설정 융통 전력으로서 전송된다. 조절 영역 제어기는 자체 측에서 이러한 설정 융통 전력을 수신하고, 이로부터 다음 15분 동안 적어도 하나의 풍력 발전 단지에 대해 시간에 걸쳐 변경되는 목표값을 포함하는 조절 영역에 대한 작동 플랜을 결정한다. 예를 들어 목표값은 다음 15분의 처음 5분 동안 40 MW이고, 다음 15분의 마지막 10분 동안은 55 MW이다. 즉, 본 방법 내에서 경계 조건 및 반복 조건의 선택에 따라, 전기 전력은 예측값에 따라 형성된 작동 플랜에 따라 적어도 하나의 풍력 발전 단지에 의해 생성된다.
바람직하게는, 예측값은 발전기, 특히 풍력 발전 단지의 변수에 기초하고 그리고/또는 적어도 하나의 다른 발전기의 변수에 기초하며, 특히 발전기, 특히 풍력 발전 단지 또는 적어도 하나의 다른 발전기의 공칭 출력 및/또는 조절 영역에 대한 일기 예보에 각각 기초한다.
따라서, 예측값은 조절 영역의 상태 변수, 예를 들어 조절 영역의 발전기의 공칭 출력에 기초한다. 이러한 예측값은 예를 들어 상한을 형성할 수 있거나 또는 참조 변수로서 사용될 수 있다. 예를 들어 예측값이 다음 24시간 동안 단지 10 MW의 전력만을 보장할 수 있는 풍력 발전 단지를 포함한다면, 풍력 발전 단지에 대한 로드맵 또는 풍력 발전 단지에 대한 목표값이 10 MW의 이러한 전력을 초과하지 않도록 경계 조건이 설정된다. 따라서, 변수는 전기 분배 네트워크의 작동 가이드를 최적화하기 위한 경계 조건으로서 사용된다.
또한, 조절 영역에 대한 예측값을 결정하기 위해 조절 영역에 대한 일기 예보를 사용하는 것이 특히 유리하다. 일기 예보에 따라 결정된 예측값을 개선하면, 특히 재생 가능한 에너지의 영역에서 예측값의 품질을 몇 배 정도 개선시킬 수 있다.
바람직하게는, 조절 영역의 융통 전력은 무효 전력값 및 유효 전력값에 의해 나타내어질 수 있다.
따라서, 융통 전력은 양 또는 음의 무효 전력값 및 양 또는 음의 유효 전력값을 포함한다. 양의 전력값은 전기 공급 네트워크 또는 다른 조절 영역에 융통 전력으로서 제공되는, 조절 영역 내의 보다 많은 전력을 나타낸다. 음의 전력값은 전기 분배 네트워크에서 융통 전력으로 취출되는, 조절 영역 내의 보다 적은 전력을 나타낸다.
여기서 본 방법 내에서 순수한 유효 전력뿐만 아니라, 무효 전력도 또한 융통 전력으로 제공된다는 점이 특히 유리하다. 이러한 방법은 특히 전기 분배 네트워크의 비용 최적화된 작동 가이드를 허용한다.
바람직하게는, 작동 플랜은 최적화된 무효 전력 목표값 및/또는 유효 전력 목표값을 포함하는 사전 결정된 시간 간격을 포함하고, 여기서 사전 결정된 시간 간격은 특히 바람직하게는 15분 또는 바람직하게는 5분 또는 바람직하게는 1분이다.
따라서, 작동 플랜은 시간에 따라 제거되거나 또는 변경되는 복수의 무효 전력 목표값 및/또는 유효 전력 목표값에 의해 형성된다. 작동 플랜의 실행은 사전 결정된 시간 간격을 통해 제한된다. 예를 들어 작동 플랜은 다음 15분 동안 조절 영역의 모든 발전기에 대한 유효 전력 목표값을 포함한다. 이러한 15분 내에 이러한 유효 전력 목표값도 또한 변경될 수 있다. 예를 들어 5분 동안 15 MW, 그 다음 10분 동안 20 MW이므로, 사전 결정된 시간 간격에 대한 유효 전력 목표값은 그 값이 2개의 상이한 목표값을 포함한다.
또한, 작동 플랜 자체는 사전 결정된 시간 간격에 따라 주기적으로 새로 형성되므로, 발전기는 작동 플랜에 따라 전기 전력을 생성하기 위해 작동 플랜을 계속해서 밀접하게 갖게 된다.
바람직하게는, 복수의 조절 영역이 제공되고, 작동 플랜은 조절 영역의 달성될 융통 전력의 값이 최소가 되도록 그리고/또는 조절 영역의 달성될 융통 전력이 최적화 방법을 통해 최소가 되도록, 특히 조절 영역의 달성될 융통 전력이 최소 제곱법을 통해 최소가 되도록 그리고/또는 조절 영역의 달성될 융통 전력이 비용 함수를 통해 최적화되도록 그리고/또는 전기 공급 네트워크, 특히 조절 영역의 통상적인 발전기에 의한 예를 들어 산화질소 또는 CO2와 같은 유해 물질의 잠재적인 방출이 최소가 되도록 결정된다.
따라서, 본 방법은 특히 전체 전기 공급 네트워크의 작동 가이드를 최적화하기 위해 사용된다. 예를 들어 개별 조절 영역 사이의 융통 전력이 특히 전기 공급 네트워크 또는 분배 네트워크에 대한 물리적 부하가 최소가 되도록 최적화된다. 그러나 또한, 제안된 방법에 의해, 예를 들어 가능한 최대 전력을 갖는 재생 가능한 에너지가 전기 공급 네트워크에 또는 대응하는 조절 영역에 공급되는 것이 경계 조건으로 결정됨으로써, 전기 에너지의 생성 시 유해 물질을 감소시키는 것도 또한 가능하다.
바람직하게는, 각각의 조절 영역은 정확히 하나의 조절 영역 제어기를 포함한다.
특히 향후의 요구 사항과 관련하여, 복수의 조절 영역 제어기를 제한하는 것이 특히 유리한 것으로 인식되었다. 이를 위해, 각각의 조절 영역은 대응하는 조절 영역을 제어하도록 구성된 정확히 하나의 조절 영역 제어기를 포함하는 것이 제안된다.
바람직하게는, 조절 영역 제어기는 다른 조절 영역의 다른 조절 영역 제어기와 통신할 수 있도록, 특히 조절 영역을 제어하기 위한 데이터를 교환할 수 있도록 구성된다.
이 경우, 교환될 데이터는 조절 영역 제어기가 네트워크 제어 센터와 교환하는 데이터일 수 있다.
바람직하게는, 전기 분배 네트워크는 N 개의 네트워크 제어 센터, 및 각각 S 개의 조절 영역 제어기를 갖는 R 개의 조절 영역을 포함하고, 여기서 R ≥ S ≥ N이고, 바람직하게는 R ≥ 5N 및 R = S 및 N = 1이다.
제어 유닛의 감소가 본 방법에 특히 유리하게 작용하는 것으로 인식되었다. 따라서, 적어도 조절 영역 제어기만큼의 조절 영역이 제공되는 것이 제안된다. 그러나, 조절 영역 제어기가 복수의 조절 영역을 제어하는 경우, 더 적은 조절 영역 제어기가 또한 제공될 수 있다. 또한, 적어도 네트워크 제어 센터만큼의 조절 영역이 제공된다. 따라서, 네트워크 제어 센터가 하나 이상의 조절 영역에 대해 제공된다.
특히 바람직한 실시예에서, 전기 분배 네트워크 또는 전기 공급 네트워크는 정확히 하나의 네트워크 제어 센터를 포함하고, 전기 분배 네트워크 또는 전기 공급 네트워크는 예를 들어 각각 정확히 하나의 조절 영역 제어기를 갖는 적어도 5개의 조절 영역으로 나뉜다. 바람직하게는, 적어도 5개의 조절 영역이 본 방법을 수행하기 위해 각각 밸런스 노드에 통합된다.
상기 설명된 또는 이하에 설명될 노드 또는 밸런스 노드라 함은, 외부로부터 볼 때 블랙박스인, 내부에 자체적으로 조직된 전기 유닛인 것으로 이해되어야 한다. 즉, 네트워크 제어 센터 또는 다른 노드 또는 밸런스 노드는 노드 또는 밸런스 노드의 내부 구조를 알지 못하거나 또는 제한적으로만 안다.
바람직하게는, 조절 영역의 발전기는 발전기로부터 제공된 무효 전력이 손실 전력이 최소가 되는 방식으로 최적화되도록 제어된다.
따라서, 최적화를 위한 경계 조건은 무효 전력 생성 또는 무효 전력 제공이 유효 전력 생성 또는 무효 전력 제공으로부터 가능한 독립적으로 수행되도록 선택된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 특히 유리하게는 무효 전력의 생성이 유효 전력의 생성으로부터 분리되고 그리고/또는 무효 전력의 제공에 의해 야기된 유효 전력 손실이 최소가 되도록 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 설정 융통 전력을 수신하기 위한 조절 영역 제어기가 제안되고, 여기서 조절 영역 제어기는 작동 플랜을 형성하기 위한, 특히 데이터베이스를 갖는 적어도 하나의 제어 장치를 포함하고, 이에 따라 상기 설명된 또는 이하에서 설명될 방법을 제어할 수 있거나 또는 적어도 여기에 참여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 발전기 전력을 생성하기 위한 풍력 발전 단지가 제안되고, 여기서 풍력 발전 단지는 풍력 발전 단지 제어 유닛에 의해 작동 플랜에 따른 발전기 전력을 제공하기 위해 조절 영역 제어기와 통신하도록 구성되며, 여기서 작동 플랜은 상기 설명된 또는 이하에 설명될 방법의 일부이다.
바람직하게는, 풍력 발전 단지는 조절 영역 제어기를 포함하고, 여기서 조절 영역 제어기는 풍력 발전 설비를 제어하기 위한 적어도 하나의 제어 인터페이스, 및 네트워크 제어 센터 또는 이러한 네트워크 제어 센터와 데이터를 교환하기 위한 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함한다.
또한 본 발명에 따르면, 풍력 발전 설비가 제안되고, 이러한 풍력 발전 설비는 풍력 발전 설비 제어 유닛에 의해 상기 설명된 또는 이하에서 설명되는 풍력 발전 단지의 풍력 발전 단지 제어 유닛과 통신하도록 구성되어, 작동 플랜에 따라 풍력 발전 단지에 의해 생성되는 전기 전력의 부분인 전기 전력을 생성하도록 구성된다.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 기초하여 이하에서 예시적으로 보다 상세히 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전 단지의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3은 전기 공급 네트워크의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4a는 전기 분배 네트워크의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 본 발명에 따른 방법의 조직적인 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 조절 영역 제어기를 통해 설정 융통 전력을 준수하기 위한 작동 플랜을 형성하기 위한 과정을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 개략적인 구조(600)를 평면 표현으로 도시한다.
도 1은 작동 플랜에 따라 전기 전력을 생성하기 위해, 풍력 발전 설비 제어 유닛에 의해 풍력 발전 단지의 풍력 발전 단지 제어 유닛과 통신하도록 구성된 풍력 발전 설비(100)를 도시한다.
풍력 발전 설비는 타워(102) 및 나셀(104)을 포함한다. 나셀(104) 상에는 3 개의 로터 블레이드(108)와 스피너(110)를 가진 로터(106)가 배치된다. 로터(106)는 작동 시 바람에 의해 회전 운동하고, 이로 인해 나셀(104) 내에서 발전기를 구동한다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전 단지(200)의 구조를 도시한다. 풍력 발전 단지(200)는 예시적으로 3개의 구조적으로 동일한 풍력 발전 설비(210)를 포함하고, 이들은 풍력 발전 단지 네트워크(220)를 통해 상호적으로 연결되어 있다. 풍력 발전 설비(210)는 풍력 발전 설비 제어 유닛(212)을 포함하고, 각각 풍력 발전 단지 네트워크(220)를 통해 풍력 발전 단지 변압기(230), 공급 라인(240) 및 네트워크 변압기(250)에 의해 네트워크 연결 지점(PCC)에서 전기 분배 네트워크(260)로 공급되는 전기 전력을 생성한다.
풍력 발전 단지(200)는 작동 플랜에 따라 전기 전력을 생성하기 위해, 통신 지점(272)에 의해, 조절 영역 제어기와 데이터를 교환하고, 특히 이로부터 작동 플랜 또는 전력 목표값을 수신하도록 구성된 풍력 발전 단지 제어기 유닛(270)을 포함한다. 이를 위해, 풍력 발전 단지 제어 유닛(270)은 또한 네트워크 파라미터를 검출하기 위한 측정 장치(274) 그리고 풍력 발전 설비(210)를 제어하기 위한 제어 인터페이스(276)를 포함한다. 제어 인터페이스(276)에 의해 풍력 발전 단지 제어 유닛(270)은 풍력 발전 단지(200)의 풍력 발전 설비(210)의 풍력 발전 설비 제어 유닛(212)과 통신하도록 구성되고, 이에 따라 특히 작동 플랜에 따라 풍력 발전 단지(200)에 의해 전기 전력을 생성하도록 풍력 발전 설비(210)에 전력 목표값을 사전 설정한다.
도 3은 전기 공급 네트워크(300)의 개략적인 구조를 도시하고, 여기서 전기 공급 네트워크는 3개의 전기 분배 네트워크(310, 320, 330)를 포함하고, 이러한 3개의 전기 분배 네트워크는 결합 라인(342, 344, 346)에 의해 연결된다.
각각의 분배 네트워크(310, 320, 330)는 복수의 발전기(312, 322, 332) 및 소비 장치(314, 324, 334)를 포함하고, 이들은 각각 라인(316, 326, 336)을 통해 상호적으로 연결된다.
각각의 분배 네트워크(310, 320, 330)의 내부에서는, 발전기(312, 322, 332)와 소비 장치(314, 324, 334) 사이의 전력 평형 상태를 설정하도록, 발전기(312, 322, 332)의 제어 장치를 통해 조절 전력(PR1, PR2, PR3)이 제공된다. 따라서, 조절 전력은 생성된 전력과 소비된 전력 사이의 편차를 보상하도록 구성된다. 이러한 조절 전력(PR1, PR2, PR3)이 각각의 분배 네트워크(310, 320, 330)의 내부에서 필요한 작동 안전성을 보장하기에 충분하지 않은 경우, 개별 분배 네트워크(310, 320, 330)는 결합 라인(342, 344, 346)을 통해 결합 전력(PK12, PK23, PK31)을 인접한 분배 네트워크(310, 320, 330)로부터 얻을 수 있고, 이에 따라 전력 평형 상태, 즉 생성된 전력과 소비된 전력 사이의 평형 상태가 분배 네트워크(310, 320, 330)의 내부에서 형성되고, 이에 따라 예를 들어 네트워크 조절 그리드(310, 320, 330) 내의 장애가 방지될 수 있다. 결합 라인(342, 344, 346)은 예시적으로 개별 전기 분배 네트워크(310, 320, 330)를 상호적으로 연결시키는 전기 공급 네트워크의 전기 전송 네트워크를 의미한다.
개별 분배 네트워크(310, 320, 330)의 작동 가이드는 예를 들어 밸런스 회로 관리와 같은 일련의 제어 메커니즘에 의해 수행된다.
도 4a는 전기 분배 네트워크(400) 또는 이러한 전기 분배 네트워크의 일부의 구조를 개략적으로 도시한다. 도 4a에 도시된 전기 분배 네트워크(400)는 풍력 발전 단지(410), 제1 소비 장치(420), 통상적인 발전기(430) 및 추가의 소비 장치(440)를 포함하고, 여기서 전기 분배 네트워크(400)의 라인들(452, 454, 456)이 상호적으로 연결된다. 이 경우, 일반적으로 풍력 발전 단지(410)와 통상적인 발전기(430)는 네트워크 주파수에 따라, 전기 분배 네트워크(400)의 내부에서 전력 평형 상태가 설정되도록 제어되고, 이러한 전력 평형 상태는 전기 분배 네트워크(400)의 내부에서 조절 전력(PR)의 교환을 의미한다. 이 경우, 발전기의 제어는 제어 센터(458)를 통해 이루어진다. 또한, 전기 분배 네트워크(400)에 전력 평형 상태를 형성하기 위해, 전력을 필요로 하는 경우에는, 경우에 따라서는 전기 공급 네트워크로부터 결합 전력(PK)을 수용하기 위해, 전기 분배 네트워크는 결합 라인(460)에 의해 전기 공급 네트워크 또는 추가의 분배 네트워크와 연결된다.
도 4b는 본 발명에 따른 방법(470)의 조직적인 구조를 도 4a에 도시된 전기 분배 네트워크(400)를 참조하여 개략적으로 도시하고, 상기 전기 분배 네트워크는 전기 분배 네트워크(400)를 신호(S)에 의해 제어하기 위해 네트워크 제어 센터(458)를 포함하고, 여기서 전기 분배 네트워크(400)는 결합 라인에 의해 다른 전기 분배 네트워크 또는 전기 공급 네트워크(465)와 연결된다.
본 발명에 따르면, 예시적으로 도시된 도 4a의 전기 분배 네트워크(400)는 2개의 조절 영역으로 분할되는데, 즉 복수의 발전기 및 소비 장치는 전기 분배 네트워크(400)에 대해, 각각 조절 영역을 형성하거나 또는 조절 영역을 나타내는 밸런스 노드(482, 486)를 형성하도록 통합된다. 따라서, 도 4b는 도 4a의 구조를 조절 노드(482 및 486)로 제안된 바와 같이 분리하는 것을 도시하고, 조절 노드는 각각 즉 요청된 융통 전력을 제공하거나 또는 수신하는 방식으로 자동적으로 조절된다. 이를 위해, 내부 구현에서 각각의 조절 노드는 그의 소비 장치 또는 발전기를 유연하게 제어할 수 있다.
조절 노드 또는 밸런스 노드(482)는 풍력 발전 단지(410) 및 추가적인 소비 장치(420)를 포함한다. 조절 노드 또는 밸런스 노드(486)는 통상적인 발전기(430) 및 소비 장치(440)를 포함한다.
밸런스 노드의 발전기와 소비 장치, 즉 발전기 및 소비 장치(410, 420, 430, 440)는 조절 영역(482, 486)의 내부에서 각각 데이터의 교환을 위해 네트워크 제어 센터(458)와 연결되는 조절 영역 제어기(484, 488)를 통해 제어된다.
데이터 라인(490)을 통해, 조절 영역 제어기(484, 488)는 네트워크 제어 센터(458)로부터 설정 융통 전력(PAS)을 수신한다. 조절 영역 제어기(484, 488)는 이로부터 발전기와 소비 장치를 제어하기 위한 작동 플랜을 형성하고, 여기서 작동 플랜은 설정 융통 전력(PAS)과 달성된 융통 전력(PAI)의 차이가 최소가 되도록 형성된다.
이를 위해 조절 영역 제어기(484, 488)는 유효 전력 목표값 및 무효 전력 목표값(PPS)을 조절 영역의 발전기로 전송하고, 여기서 유효 전력 목표값 및 무효 전력 목표값(PPS)은 작동 플랜에 따라, 설정 융통 전력과 융통 전력의 차이가 최소가 되도록 선택된다.
그 후, 조절 영역 제어기(484, 488)는 데이터 라인(490)에 의해 네트워크 제어 센터(458)로 송신되는 예측값(PPI)을 결정한다.
이 경우, 예측값(PPI)은 사전 결정된 시간(t15) 동안 대응하는 조절 영역(482, 486)의 제공 가능한 융통 전력 및 현재 융통 전력(PAI)을 포함하고, 여기서 예측값(PPI)은 일기 예보에 기초한다. 여기서 현재 융통 전력(PAI)은 발전기 전력(PGW, PGG)과 소비 장치 전력(PZ1, PZ2)의 차이로 구성되고, 이는 참조 화살표 시스템에서 또한 합계로서 Σ1 또는 Σ(PGW+PZ1), Σ2 또는 Σ(PGG+PZ2)로 지정될 수 있다.
네트워크 제어 센터(458)는 사전 결정된 시간 동안 조절 영역의 예측값(PPI)을 수신하는데, 예를 들어 다음 24시간 동안 예측값(PPI)을 수신한다. 그 후 네트워크 제어 센터(458)는 조절 영역에 대해 새로운 설정 융통 전력(PAS)을 형성하고, 여기서 이를 위해 각각의 예측값(PPI)을 고려하는 최적화 알고리즘이 사용된다. 데이터 라인(490)을 통한 설정 융통 전력(PAS)과 같은 몇몇의 값은 도면에서 동일한 참조 번호 또는 약자로 표시되지만, 그럼에도 불구하고 특히 상이한 밸런스 노드(482 및 486) 또는 상이한 조절 영역에 대해서는 상이한 값을 채택한다.
그 다음, 발전기(410, 430)는 작동 플랜에 따라 조절 영역 제어기(484, 488)에 의해 형성된 유효 전력 목표값 및 무효 전력 목표값(PPS)에 따라 대응하는 전기 전력(PGW, PGG)을 생성한다.
따라서, 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 2개의 최적화 사이클을 포함한다. 한편으로는 네트워크 제어 센터(458)는 이로부터 각각의 조절 영역(482, 486)을 위한 융통 전력을 계산하기 위해 모든 조절 영역(482, 486)의 모든 예측값(PPI) 및 순시값(PAI)을 축적하고, 다른 한편으로는 각각의 조절 영역 제어기(484, 488)는 각각의 조절 영역(482, 486)을 설정 융통 전력(PAS)에 따라 최적화하여, 조절 영역이 적어도 설정 가능한 경계 조건에 따라 작동한다. 예를 들어 조절 영역의 최적화를 위한 경계 조건으로서 재생 가능한 에너지의 최대 사용이 사용될 수 있으므로, 네트워크 제어 센터에 의해 사전 설정되는 융통 전력은 재생 가능한 에너지의 최대 가동률에 의해 달성되는데, 즉 예를 들어 모든 풍력 발전 단지가 완전 부하로 작동된다. 이 경우, 본 방법 자체는 예를 들어 15분의 사이클로 실행될 수 있으므로, 15분마다 새로운 값이 송신되고 계산된다.
도 5는 본 발명에 따른 조절 영역 제어기에 의해 설정 융통 전력의 준수를 위한 작동 플랜(500)을 형성하기 위한 과정을 개략적으로 도시한다.
제1 단계(510)에서 조절 영역 제어기는 사전 결정된 예측 시간 동안 조절 영역으로부터 제공 가능한 융통 전력에 대한 예측값을 결정한다. 여기서 예측값은 실제 융통 전력을 나타내는 1분간의 순시값 그리고 다음 24시간 동안 보장된 융통 전력에 관한 예측을 포함한다. 이 경우, 전력에 관한 예측은 기상 리포트를 사용하여, 특히 기상 예측을 사용하여 이루어진다. 이는 PROG 블록에 의해 표시된다.
이어서, 다음 단계(520)에서는 예측 로드맵으로도 지칭될 수 있는 이러한 예측값이 네트워크 제어 센터로 전송된다. 이는 TRANS 블록에 의해 표시된다.
네트워크 제어 센터는 실제값을 또한 포함할 수 있는 모든 예측값을 수신하고, 선택적으로 본 방법과 관련된 모든 발전기 및 소비 장치의 로드맵 또는 적어도 몇몇의 이러한 로드맵을 다음 단계(530)에서 수신하고, 이로부터 각각의 조절 영역에 대해 각각 설정 융통 전력을 계산한다. 이러한 계산은 예를 들어 각각의 조절 영역의 달성될 융통 전력의 값이 최소가 되는 경계 조건의 사용 하에 이루어진다. 이러한 방법은 설정 융통 전력이 0 MW에 근접하기 때문에, 각각의 조절 영역이 최대한 자립적으로 각각의 작동 플랜을 결정할 수 있도록 한다. 이것은 CALC-PA 블록에 의해 표시된다.
이어서, 다음 단계(540)에서 설정 융통 전력이 조절 영역 제어기로 송신된다. 이것은 TRANS-PA 블록에 의해 표시된다.
조절 영역 제어기는 다음 단계(550)에서 조절 영역에 대한 설정 융통 전력에 관한 값을 목표값으로서 수신하고, 이러한 목표값에 따라 설정 융통 전력을 준수하기 위한 작동 플랜을 계산하며, 여기서 발전기 및 소비 장치를 제어하기 위한 작동 플랜이 제공되고, 설정 융통 전력과 달성된 융통 전력의 차이가 최소가 되도록 형성된다. 발전기 및 소비 장치의 작동을 최적으로 제어하기 위해, 가능한 목표값에 대한 예측이 고려된다. 이를 통해 제어 가능한 소비 장치와 발전기의 작동이 유연하게 최적화될 수 있다. 예를 들어 작동 플랜은 경계 조건의 사용 하에, 재생 가능한 에너지의 전달되는 전력이 최대가 되도록 형성된다. 이것은 조절 영역이 전기 에너지를 배타적으로 재생 가능한 에너지, 예를 들어 풍력 발전 단지로부터만 생성하게 한다. 이것은 CONT-PLAN 블록에 의해 표시된다.
이어서, 다음의 단계(560)에서 조절 영역 제어기는 작동 플랜 또는 작동 플랜의 목표값을 조절 영역의 발전기로 전송하고, 이러한 조절 영역의 발전기는 그 다음 작동 플랜에 따라 전기 전력을 생성한다. 이것은 CONTR-PA 블록에 의해 표시된다.
또한, 다음의 단계(570)에서 조절 영역 제어기는 사전 결정된 예측 시간 동안 조절 영역으로부터 제공 가능한 융통 전력에 대한 예측값으로서 작동 플랜을 네트워크 제어 센터로 전송한다. 이것은 TRANS-PLAN 블록에 의해 표시된다.
따라서, 작동 플랜의 형성은 예를 들어 15분의 사이클 시간에 의해 주기적이다. 즉, 작동 플랜 및 모든 목표값은 15분의 시간 간격으로 다시 새롭게 계산된다.
도 6은 제1, 제2 및 제3 평면(630, 660, 690)을 포함하는 평면 표현으로 본 발명에 따른 방법의 개략적인 구조(600)를 도시한다.
제1 평면(630)에는 전기적 라인(636)을 통해 상호적으로 연결된 복수의 발전기(632)와 복수의 소비 장치(634)를 포함하는 전기 분배 네트워크(610)가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 전기 분배 네트워크는 이제 복수의 조절 영역(662) 또는 노드로 분할되고, 여기서 조절 영역(662) 또는 노드는 각각 복수의 발전기 및/또는 소비 장치를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따르면 전기 분배 네트워크(610)는 노드 모델(670)에서 통합된다. 이러한 통합은 제1 전환 화살표(640)에 의해 표시되고, 여기서 이러한 노드 모델(670)은 제2 평면(660)에 도시된다.
따라서, 전기 분배 네트워크(610)는 노드 또는 조절 영역 모델(670)에 의해 제어된다. 이것은 제2 전환 화살표(680)에 의해 표시되고, 그 결과는 제3 평면(690)에 도시된다. 노드 모델(670)을 전기 분배 네트워크(610)로 전환하는 것은 또한 라인(692)에 의해 표시된다.

Claims (17)

  1. 전기 분배 네트워크(400)를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 전기 분배 네트워크(400)를 제어하기 위한 네트워크 제어 센터(458)가 제공되고, 상기 전기 분배 네트워크는 복수의 조절 영역(482, 486)을 포함하고,
    각각의 조절 영역은 상기 전기 분배 네트워크(400)로 융통 전력(interchange power)(PAI)을 전달하거나 또는 상기 전기 분배 네트워크로부터 상기 융통 전력을 수용하고,
    상기 조절 영역 중 적어도 하나(482)는 발전기 전력(PGW)을 생성하기 위한 적어도 하나의 발전기, 특히 풍력 발전 단지(410) 및 추가적으로 소비 장치 전력(PZ1)을 수용하기 위한 적어도 하나의 소비 장치(420)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 발전기 또는 풍력 발전 단지(410)를 제어하기 위한 적어도 하나의 조절 영역 제어기(484)가 제공되고,
    상기 방법은,
    상기 조절 영역 제어기(484)가 상기 네트워크 제어 센터(458)로부터 설정 융통 전력(PAS)의 값을 수신하는 단계 - 상기 융통 전력(PAS)은 상기 발전기 전력(PGW)에 대한 상기 소비 장치 전력(PZ1)의 차이로서 정의됨 - ,
    상기 조절 영역 제어기(484)가 상기 설정 융통 전력(PAS)을 준수하기 위한 또는 달성하기 위한 작동 플랜을 형성하는 단계 - 상기 작동 플랜은 상기 발전기(410) 및 소비 장치(420)를 제어하기 위해 제공되고, 상기 설정 융통 전력(PAS)에 대한 상기 달성된 융통 전력(PAI)의 차이가 최소가 되도록 형성됨 - , 및
    상기 작동 플랜에 따라 상기 적어도 하나의 발전기 또는 적어도 하나의 풍력 발전 단지(410)에 의해 전기 전력(PGW)을 생성하는 단계
    를 포함하는, 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조절 영역 제어기(484)가 상기 적어도 하나의 발전기 또는 풍력 발전 단지(410) 및 바람직하게는 추가적으로 상기 적어도 하나의 소비 장치(420)로 목표값(PPS)을 전송하는 단계 - 상기 목표값은, 상기 설정 융통 전력(PPS)에 대한 상기 융통 전력(PAI)의 상기 차이가 최소가 되도록 상기 작동 플랜에 따라 선택됨 -
    를 더 포함하는 것인, 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조절 영역 제어기가 사전 결정된 예측 시간(t15) 동안 상기 조절 영역(482)으로부터 제공 가능한 상기 융통 전력 및/또는 생성 가능한 상기 발전기 전력에 대한 적어도 하나의 예측값(PPI)을 결정하는 단계, 및
    상기 조절 영역 제어기로부터 상기 네트워크 제어 센터로 상기 적어도 하나의 예측값을 송신하는 단계 - 상기 예측값은 바람직하게는 상기 조절 영역의 상기 현재 달성된 융통 전력을 나타내는 순시값(PAI)을 포함하거나 또는 상기 순시값임 -
    를 더 포함하는 것인, 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 사전 결정된 예측 시간은 1일이거나, 또는 24시간의 상한을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설정 융통 전력은 예측값 또는 상기 예측값에 따라 그리고/또는 순시값 또는 상기 순시값에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측값은 상기 발전기 또는 상기 풍력 발전 단지의 변수에 기초하고 그리고/또는 적어도 하나의 다른 발전기의 변수에 기초하며, 특히 상기 발전기 또는 상기 풍력 발전 단지 또는 상기 적어도 하나의 다른 발전기의 공칭 출력 및/또는 상기 조절 영역에 대한 일기 예보에 각각 기초하는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 영역의 상기 융통 전력은 무효 전력값 및 유효 전력값에 의해 나타내어지는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 플랜은 상기 최적화된 무효 전력 목표값 및/또는 유효 전력 목표값을 포함하는 사전 결정된 시간 간격을 포함하고, 상기 사전 결정된 시간 간격은 특히 바람직하게는 15분 또는 바람직하게는 5분 또는 바람직하게는 1분인 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 조절 영역이 제공되고,
    상기 작동 플랜은,
    상기 조절 영역의 상기 달성될 융통 전력의 값이 최소가 되도록 그리고/또는
    상기 조절 영역의 상기 달성될 융통 전력이 최적화 방법을 통해 최소가 되도록, 특히 상기 조절 영역의 상기 달성될 융통 전력이 최소 제곱법을 통해 최소가 되도록 그리고/또는
    상기 조절 영역의 상기 달성될 융통 전력이 비용 함수를 통해 최적화되도록 그리고/또는
    상기 전기 공급 네트워크, 특히 상기 조절 영역의 통상적인 발전기에 의한 예를 들어 산화질소 또는 CO2와 같은 유해 물질의 잠재적인 방출이 최소가 되도록
    결정되는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 조절 영역은 정확히 하나의 조절 영역 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 영역 제어기는 다른 조절 영역의 다른 조절 영역 제어기와 통신하고, 특히 상기 조절 영역을 제어하기 위한 데이터를 교환하는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 분배 네트워크는 N 개의 네트워크 제어 센터, 및 각각 S 개의 조절 영역 제어기를 갖는 R 개의 조절 영역을 포함하고, 여기서 R ≥ S ≥ N이고, 바람직하게는 R ≥ 5N 및 R = S 및 N = 1인 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전기 또는 상기 풍력 발전 단지를 포함하는 상기 조절 영역 또는 모든 조절 영역은, 상기 발전기로부터 제공되는 상기 무효 전력이 손실 전력이 최소가 되는 방식으로 최적화되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전기 분배 네트워크를 제어하기 위한 방법.
  14. 설정 융통 전력을 수신하기 위한 조절 영역 제어기에 있어서,
    상기 조절 영역 제어기는 작동 플랜을 형성하기 위한, 특히 데이터베이스를 갖는 적어도 하나의 제어 장치를 포함하고, 상기 조절 영역 제어기는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 제어하도록 또는 적어도 여기에 참여하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조절 영역 제어기.
  15. 발전기 전력을 생성하기 위한 풍력 발전 단지에 있어서,
    상기 풍력 발전 단지는 풍력 발전 단지 제어 유닛을 포함하고, 작동 플랜에 따른 상기 발전기 전력을 제공하기 위해 조절 영역 제어기와 통신하도록 구성되며, 상기 작동 플랜은 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법의 일부인 것을 특징으로 하는 풍력 발전 단지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 조절 영역 제어기를 포함하고, 상기 조절 영역 제어기는 풍력 발전 설비를 제어하기 위한 적어도 하나의 제어 인터페이스, 및 네트워크 제어 센터 또는 상기 네트워크 제어 센터와 데이터를 교환하기 위한 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함하는 것인, 풍력 발전 단지.
  17. 제15항 또는 제16항에 따른 풍력 발전 단지의 풍력 발전 설비.
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독일 특허 및 상표청은 본 출원에 대한 우선권 출원에서 다음과 같은 종래 기술들을 조사하였다: EP 3 214 718 A1호; DE 10 2013 222 277 A1호, DE 10 2014 112 979 A1호, US 2010/0023174 A1호, US 2014/0379159 A1호 및 US 2016/0248254 A1호.

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