WO2014195138A1 - Drehzahlvariables pumpspeicherkraftwerk und verfahren zum betrieb - Google Patents

Drehzahlvariables pumpspeicherkraftwerk und verfahren zum betrieb Download PDF

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WO2014195138A1
WO2014195138A1 PCT/EP2014/060496 EP2014060496W WO2014195138A1 WO 2014195138 A1 WO2014195138 A1 WO 2014195138A1 EP 2014060496 W EP2014060496 W EP 2014060496W WO 2014195138 A1 WO2014195138 A1 WO 2014195138A1
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Dieter Hoffmann
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Voith Patent Gmbh
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    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the invention relates to a variable-speed pumped storage power plant, in particular the protection of such a power plant against pressure surges and the safe operation of such a power plant.
  • Variable speed pumped storage power plants are known from the general state of the art.
  • EP0243937A1 describes such a power plant in which the motor generator is connected to the electrical network via a frequency converter.
  • pressure surges are extremely critical. Pressure surges can occur if the moving water column is braked more or less abruptly. The forces occurring are greater, the greater the mass of the water in motion, and the faster the deceleration of the same takes place.
  • causes of a pressure surge can be, for example, a load shedding or an emergency shutdown of the power plant. In uncontrolled pressure surges, for example, it can lead to a rupture of the pressure tube, which can lead to catastrophic consequences.
  • the catastrophic consequences of a pressure surge by a corresponding Dimensioning of all located in the waterway components are avoided. This means, for example, that the wall of the penstock is made so strong that even at the highest possible pressure surge no breakage of the same can occur. The same applies to all other components. It is clear that this will increase the production costs for a pumped storage power plant very much.
  • the inventor has set the task to significantly reduce the cost price of a pumped storage power plant without significantly reducing the safety of the risk of pressure surges.
  • the inventor has recognized that this object can be achieved by, on the one hand, damping the force of a pressure surge by active, dynamic electrical braking of the variable-speed machine and, on the other hand, providing passive pressure relief in the event of damping failure.
  • FIG. 1 Schematic structure of a device according to the invention
  • the structure of a pumped storage power plant according to the invention is shown in a highly schematic manner.
  • the impeller of the pump turbine with 10 the motor generator with 12, the mechanical shaft between pump turbine and motor generator with 11, the penstock, i. the connection between pump turbine and upper water with 13, the connection between the pump turbine and underwater 14.
  • the drive consists of two AC rectifier modules labeled 191 and 192.
  • the module 191 receives the AC voltage generated by the motor generator in the turbine mode and converts it into DC voltage, which in turn is converted by the module 192 into AC voltage, which is delivered via the power switch 18 to the network.
  • the energy flow is reversed, i. Power is removed from the network via the power switch 18 and the associated AC voltage is converted by the module 192 into DC voltage, which is then converted via the module 191 into AC voltage, which drives the motor generator.
  • the inventor has recognized that the magnitude of a surge can be attenuated by drawing energy from the moving water column in a controlled manner.
  • the energy extraction according to the invention can be done in two combinable embodiments.
  • a first embodiment is shown in FIG.
  • the DC circuit that is taken between the modules 191 and 192 energy.
  • the extracted energy is in this way via the module 191, the motor generator and the Pump turbine deprived of the moving water column.
  • the switch 16 is closed and current can flow through the energy extraction unit 17.
  • the energy extraction unit 17 there are many conceivable embodiments. In the simplest case, it may be an ohmic resistance, which converts the electrical energy into heat energy, which is then removed by means of a suitable cooling device.
  • the energy extraction unit 17 may also consist of a suitable energy storage, such as a battery or the like, or from a consumer, such as motors or pumps, do the work.
  • the frequency converter can also be made up of several individual frequency converter modules that are operated in parallel. Each of these frequency converter modules then has a separate module 191 and a separate module 192.
  • the aforementioned means for withdrawing energy from the DC circuit should in this case be provided in at least one of the frequency converter modules. In general, however, it will be advantageous to take the energy from the DC circuits of all existing frequency converter modules, so that the energy extraction from each individual frequency converter module is about the same size. Another advantage of the modular design is that the energy can be taken from the DC circuit in redundant form, so that even if one energy extraction unit fails, the damping of a pressure surge can still take place.
  • the water column energy is removed and avoided a pressure build-up in the penstock, which could lead to a fraction of the same.
  • the plate 15 and one or more pressure relief valves can be used.
  • the defined maximum pressure at which the pressure relief device drains water from the pressure pipeline into the line to the underwater must be smaller than the maximum pressure that the pressure pipeline can withstand (design pressure of the pressure pipeline). It is also conceivable that the water which flows through the passive pressure relief device of the pressure pipeline is collected in a suitable basin, or is discharged via suitable waterways, which ensure that no damage can be done to the power plant or the environment by the escaping water.
  • FIG. 2 the structure of a pumped storage power plant according to the invention is shown in a further embodiment.
  • the designation of the elements is identical to FIG. 1.
  • a further energy extraction unit 27 with an associated switch 26 is shown in addition to the energy extraction unit 17 and the associated switch 16, a further energy extraction unit 27 with an associated switch 26 is shown.
  • the energy extraction unit 27 with switch 16 is connected to the AC circuit directly behind the motor generator, ie the extracted energy is removed in this way via the motor generator and the pump turbine of the moving water column.
  • FIG. 2 there are thus two active, dynamic electrical braking devices which can withdraw energy from the moving water column. Which is characterized resulting redundancy renders the shown arrangement according to the invention even more forgiving.
  • suitable measured variables are monitored. If a defined condition is fulfilled at least in relation to one of the monitored measured variables, energy is drawn from at least one energy extraction unit as long as the condition is met.
  • a defined condition is fulfilled at least in relation to one of the monitored measured variables, energy is drawn from at least one energy extraction unit as long as the condition is met.
  • the passive pressure relief unit 15 will allow water to flow directly from the pressure pipe 13 into the line to the underwater 14. As a result, a breakage of the penstock is avoided in any case.
  • redundant energy extraction units ie with at least two energy extraction units (as shown in Figure 2)
  • one of the energy extraction units acts as a primary energy extraction unit. This will be activated when the conditions mentioned in the previous section occur.
  • the other energy extraction unit is activated when the action of the primary energy extraction unit is not or insufficient.
  • the energy extraction unit 17 can be selected as a primary energy extraction unit.
  • the activation of the energy extraction unit 27 may in this case occur when one of the following conditions occurs:
  • Power switch 18 is open and frequency converter (modules 191 and / or 192) is reporting malfunction
  • the frequency converter consists of modules connected in parallel, the above conditions should be applied to the individual modules, i. it suffices under (1) e.g. the malfunction of a single module 191 or 192.
  • the energy extraction unit 17 consists of several redundant subunits.
  • FIG. 3 shows a schematic sequence of the method described.
  • process VI designates the measurement and monitoring of suitable Readings.
  • Process V2 designates the check as to whether at least one condition for energy extraction has been fulfilled. If this is not the case, VI is repeated. If at least one condition has occurred, then at least one energy extraction unit is activated, which is shown in the figure with the process V3. The energy can be taken in V3 with all existing energy extraction units, depending on which condition is found to be satisfied in V2. If the extraction of energy by the active, dynamic energy extraction units does not result in the pressure in the pressure pipe remaining below the maximum permissible value, the energy extraction in V3 takes place through the passive pressure relief unit.

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Abstract

Drehzahlvariables Pumpspeicherkraftwerk mit einem Ober- und einem Unterwasserbecken, einer Druckrohrleitung (13), einer Leitung zum Unterwasserbecken (14), einer Pumpturbine (10), einem Motorgenerator (12) und einem Frequenzumrichter (191, 192), wobei sich im elektrischen Kreis zwischen Motorgenerator (12) und Netzschalter (18) wenigstens eine zuschaltbare Energieentnahmeeinheit (17) befindet, und wobei sich in der Druckrohrleitung wenigstens eine passive Druckentlastungseinrichtung (15) befindet.

Description

Drehzahlvariables Pumpspeicherkraftwerk und Verfahren zum Betrieb
Die Erfindung betrifft ein drehzahlvariables Pumpspeicherkraftwerk, insbesondere den Schutz eines solchen Kraftwerks gegen Druckstöße und den sicheren Betrieb eines solchen Kraftwerks.
Drehzahlvariable Pumpspeicherkraftwerke sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise die EP0243937A1 ein solches Kraftwerk, bei dem der Motorgenerator über einen Frequenzumrichter an das elektrische Netz angeschlossen ist.
Im Turbinenbetrieb fließt Wasser von einem oberen, höher gelegenen Reservoir, welches im Folgenden Oberwasserbecken bzw. Oberwasser genannt wird, durch die Pumpturbine in ein unteres, tiefer gelegenes Reservoir, welches im Folgenden Unterwasserbecken bzw. Unterwasser genannt wird. Dabei wird elektrische Energie erzeugt. Im Pumpenbetrieb wird der Wasserfluss umgekehrt, wobei das Pumpspeicherkraftwerk elektrische Energie aus dem elektrischen Netz aufnimmt. Die gennannten Reservoirs können aus allen denkbaren künstlichen oder natürlichen Wasserspeichern oder Wasserläufen bestehen.
Für den sicheren Betrieb eines Pumpspeicherkraftwerks sind sogenannte Druckstöße äußerst kritisch. Druckstöße können entstehen, wenn die sich bewegende Wassersäule mehr oder weniger abrupt abgebremst wird. Die dabei auftretenden Kräfte sind umso größer, je größer die Masse des sich in Bewegung befindlichen Wassers ist, und je schneller die Abbremsung desselben erfolgt. Ursachen für einen Druckstoß können z.B. ein Lastabwurf oder ein Notschluss des Kraftwerks sein. Bei unkontrollierten Druckstößen kann es z.B. zu einem Bruch des Druckrohres kommen, was katastrophale Folgen nach sich ziehen kann. Gemäß den allgemeinen technischen Auslegungskriterien können die katastrophalen Folgen eines Druckstoßes durch eine entsprechende Dimensionierung aller sich im Wasserweg befindlichen Komponenten vermieden werden. Das bedeutet z.B., dass die Wandung der Druckrohrleitung so stark ausgeführt wird, dass auch beim höchst möglichen Druckstoß kein Bruch derselben eintreten kann. Entsprechendes gilt für alle anderen Komponenten. Es ist klar, dass sich dadurch die Gestehungskosten für ein Pumpspeicherkraftwerk sehr stark erhöhen.
Vor diesem Hintergrund hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, die Gestehungskosten eines Pumpspeicherkraftwerks deutlich zu reduzieren, ohne die Sicherheit bezüglich der Gefährdung durch Druckstöße nennenswert zu verringern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein drehzahlvariables Pumpspeicherkraftwerk mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Der Erfinder hat darüber hinaus erkannt, dass die optimale Nutzung des erfindungsgemäßen Pumpspeicherkraftwerkes in einem Verfahren besteht, welches durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs beschrieben wird.
Der Erfinder hat erkannt, dass sich diese Aufgabe dadurch lösen lässt, dass einerseits die Wucht eines Druckstoßes durch aktive, dynamische elektrische Bremsung der drehzahlvariablen Maschine gedämpft wird und anderseits im Falle eines Versagens der Dämpfung eine passive Druckentlastung vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt: Figur 1 Schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen
Pumpspeicherkraftwerks; und Figur 2 Schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen
Pumpspeicherkraftwerks in einer zweiten Ausführungsform; und Figur 3 Schematischer Ablauf des Verfahrens zum Betrieb eines
erfindungsgemäßen Pumpspeicherkraftwerks
In der Darstellung der Figur 1 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Pumpspeicherkraftwerks in stark schematisierter Weise gezeigt. Dabei ist das Laufrad der Pumpturbine mit 10, der Motorgenerator mit 12, die mechanische Welle zwischen Pumpturbine und Motorgenerator mit 11, die Druckrohrleitung, d.h. die Verbindung zwischen Pumpturbine und Oberwasser mit 13, die Verbindung zwischen Pumpturbine und Unterwasser mit 14 bezeichnet. Der Frequenzumrichter besteht aus zwei Wechsel-Gleichrichtermodulen, die mit 191 und 192 bezeichnet sind. Dabei empfängt das Modul 191 im Turbinenbetrieb die vom Motorgenerator erzeugte Wechselspannung und wandelt diese in Gleichspannung um, die wiederum vom Modul 192 in Wechselspannung gewandelt wird, die über den Netzschalter 18 an das Netz abgegeben wird. Im Pumpbetrieb verläuft der Energiefluss umgekehrt, d.h. es wird Leistung über den Netzschalter 18 aus dem Netz entnommen und die zugehörige Wechselspannung wird vom Modul 192 in Gleichspannung gewandelt, die dann über das Modul 191 in Wechselspannung gewandelt wird, die den Motorgenerator antreibt.
Der Erfinder hat erkannt, dass die Stärke eines Druckstoßes dadurch gedämpft werden kann, dass in kontrollierter Weise Energie aus der sich bewegenden Wassersäule entnommen wird. Die erfindungsgemäße Energieentnahme kann in zwei miteinander kombinierbaren Ausführungsformen geschehen. Eine erste Ausführungsform ist in Figur 1 dargestellt. Hierzu wird im Gleichstromkreis, d.h. zwischen den Modulen 191 und 192 Energie entnommen. Die entnommene Energie wird auf diese Weise über das Modul 191, den Motorgenerator und die Pumpturbine der sich bewegenden Wassersäule entzogen. Wenn Energie entnommen werden soll, so wird der Schalter 16 geschlossen und es kann Strom über die Energieentnahmeeinheit 17 fließen. Für die Energieentnahmeeinheit 17 gibt es viele denkbare Ausführungsformen. Im einfachsten Fall kann es sich dabei um einen ohmschen Widerstand handeln, der die elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt, die dann mittels einer geeigneten Kühleinrichtung abgeführt wird. Die Energieentnahmeeinheit 17 kann jedoch auch aus einem geeigneten Energiespeicher, wie z.B. einer Batterie oder ähnlichem, bestehen, oder aus einem Verbraucher, wie z.B. Motoren oder Pumpen, die Arbeit verrichten.
Um die erforderliche Gesamtleistung zu erreichen, kann der Frequenzumrichter auch aus mehreren einzelnen Frequenzumrichter-Modulen aufgebaut sein, die parallel betrieben werden. Jedes einzelne dieser Frequenzumrichter-Module besitzt dann ein separates Modul 191 und ein separates Modul 192. Die oben genannten Mittel zur Energieentnahme aus dem Gleichstromkreis sind in diesem Fall in wenigstens einem der Frequenzumrichter-Module vorzusehen. In der Regel wird es jedoch von Vorteil sein, die Energie den Gleichstromkreisen von allen vorhandenen Frequenzumrichter-Modulen zu entnehmen, so dass die Energieentnahme aus jedem einzelnen Frequenzumrichter-Modul in etwa gleich groß ist. Ein weiterer Vorteil der Modularen Ausführung besteht darin, dass die Energieentnahme aus dem Gleichstromkreis in redundanter Form erfolgen kann, so dass auch beim Ausfall einer Energieentnahmeeinheit die Dämpfung eines Druckstoßes noch erfolgen kann. Durch die beschriebene Energieentnahme können Druckstöße effektiv gedämpft werden, so dass ein Bruch der Druckrohrleitung 13 vermieden werden kann. Es ist jedoch denkbar, dass die beschriebene Energieentnahme versagt, z.B. wenn der Schalter 16 ausfällt. In diesem Fall könnte es zu einem katastrophalen Bruch der Druckrohrleitung kommen. Um dies auch im beschriebenen Fehlerfall vermeiden zu können, besitzt das erfindungsgemäße Pumpspeicherkraftwerk für den Notfall zusätzlich eine passive Druckentlastungseinrichtung. Diese ist in Figur 1 dargestellt und mit 15 und 151 bezeichnet. Es handelt sich dabei um eine Platte 15, welche so dimensioniert ist, dass sie bei einem definierten maximalen Druck bricht, welcher auf der Seite der Druckrohrleitung anliegt. In diesem Fall ergießt sich Wasser aus der Druckrohrleitung durch die Leitung 151 in die Leitung zum Unterwasser. Dadurch wird der Wassersäule Energie entzogen und ein Druckaufbau in der Druckrohrleitung vermieden, der zu einem Bruch derselben führen könnte. Anstelle der Platte 15 können auch ein oder mehrere Überdruckventile eingesetzt werden. Der definierte maximale Druck, bei dem die Druckentlastungseinrichtung Wasser von der Druckrohrleitung in die Leitung zum Unterwasser abfließen lässt, muss dabei kleiner sein, als der Druck den die Druckrohrleitung maximal aushalten kann (Auslegungsdruck der Druckrohrleitung). Es ist auch denkbar, dass das Wasser, das über die passive Druckentlastungseinrichtung der Druckrohrleitung entströmt, in einem geeigneten Becken aufgefangen wird, oder über geeignete Wasserwege abgeführt wird, die sicherstellen, dass durch das entströmende Wasser kein Schaden am Kraftwerk oder der Umwelt entstehen kann.
In der Darstellung der Figur 2 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Pumpspeicherkraftwerks in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Die Bezeichnung der Elemente ist dabei identisch zu Figur 1. Zusätzlich zur Energieentnahmeeinheit 17 und dem zugehörigen Schalter 16 ist eine weitere Energieentnahmeeinheit 27 mit einem zugehörigen Schalter 26 gezeigt. Die Energieentnahmeeinheit 27 mit Schalter 16 ist an den Wechselstromkreis direkt hinter dem Motorgenerator angeschlossen, d.h. die entnommene Energie wird auf diese Weise über den Motorgenerator und die Pumpturbine der sich bewegenden Wassersäule entzogen. Für die Energieentnahmeeinheit 27 gilt analog das für die Energieentnahmeeinheit 17 gesagte. In der in Figur 2 gezeigten Kombination liegen somit zwei aktive, dynamische elektrische Bremseinrichtungen vor, die der sich bewegenden Wassersäule Energie entziehen können. Die sich dadurch ergebende Redundanz macht die gezeigte erfindungsgemäße Anordnung nochmals fehlertoleranter. Natürlich ist jedoch auch eine Anordnung denkbar, bei der nur die Energieentnahmeeinheit 27 mit Schalter 26 vorliegt und die Energieentnahmeeinheit 17 mit Schalter 16 fehlt. Die jeweils günstigste Kombination ergibt sich aus den vorliegenden Sicherheitsanforderungen und ggf. vorhandenen Energiespeicher- bzw. Energienutzungsmöglichkeiten der Energie, die durch die jeweilige Energieentnahmeeinheit der sich bewegenden Wassersäule entnommen wird. Im Idealfall wird dabei annähernd die komplette durch die Energieentnahmeeinheiten entnommene Energie genutzt, d.h. nicht in Wärme umgewandelt, so dass der Wirkungsgrad der Pumpspeicheranlage nicht verringert wird. Das kann selbst dann hinreichend gut erreicht werden, wenn die jeweilige Energieentnahmeeinheit aus einem gekühlten Widerstand besteht, indem man die Wärmeenergie im Kühlwasser mit geeigneten Einrichtungen rückgewinnt. Der Erfinder hat erkannt, dass sich der optimale Nutzen eines erfindungsgemäßen Pumpspeicherkraftwerkes mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren ergibt. Während dem Betrieb des Pumpspeicherkraftwerkes werden geeignete Messgrößen überwacht. Wenn wenigstens in Bezug auf eine der überwachten Messgrößen eine definierte Bedingung erfüllt ist, wird über wenigstens eine Energieentnahmeeinheit Energie entnommen, solange die Bedingung erfüllt ist. Es kann sich dabei z.B. um folgende Messgrößen und Bedingungen handeln:
(1) Netzschalters 18 ist offen
(2) Betriebszustand: Schnellschluss bzw. Notschluss,
(3) Drehzahl überschreitet Grenzwert nbr,
(4) Spannung im Gleichspannungskreis zwischen den Modulen 191 und 192 übersteigt Grenzwert Udcbr.
Falls die Energieentnahme durch die wenigstens eine Energieentnahmeeinheit nicht ausreichen sollte, den Druck im Druckrohr 13 unter dem maximal zulässigen Druck zu halten, so wird die passive Druckentlastungseinheit 15 Wasser direkt vom Druckrohr 13 in die Leitung zum Unterwasser 14 fließen lassen. Dadurch wird in jedem Fall ein Bruch der Druckrohrleitung vermieden. Bei Anordnungen mit redundanten Energieentnahmeeinheiten, d.h. mit wenigstens zwei Energieentnahmeeinheiten (wie in Figur 2 dargestellt), fungiert am zweckmäßigsten eine der Energieentnahmeeinheiten als primäre Energieentnahmeeinheit. Diese wird dann aktiviert, wenn die im vorherigen Abschnitt genannten Bedingungen eintreten. Die andere Energieentnahmeeinheit wird dann aktiviert, wenn die Wirkung der primären Energieentnahmeeinheit nicht oder ungenügend erfolgt. Für die in Figur 2 dargestellte Anordnung kann z.B. die Energieentnahmeeinheit 17 als primäre Energieentnahmeeinheit gewählt werden. Die Aktivierung der Energieentnahmeeinheit 27 kann in diesem Fall bei Eintreten einer der folgenden Bedingungen erfolgen:
(1) Netzschalter 18 ist offen und Frequenzumrichter (Module 191 und/oder 192) meldet Fehlfunktion
(2) Netzschalter 18 ist offen und Energieentnahmeeinheit 17 meldet Fehlfunktion
(3) Drehzahl überschreitet Grenzwert nbr2 (wobei nbr2 > nbr ist)
(4) Spannung im Gleichspannungskreis zwischen den Modulen 191 und 192 übersteigt Grenzwert Udcbr2 (wobei Udcbr2 > Udcbr ist)
Falls der Frequenzumrichter aus parallelgeschalteten Modulen besteht, so sind die oben genannten Bedingungen auf die einzelnen Module zu übertragen, d.h. es genügt unter (1) z.B. die Fehlfunktion eines einzelnen Moduls 191 bzw. 192. Entsprechendes gilt wenn die Energieentnahmeeinheit 17 aus mehreren redundanten Untereinheiten besteht.
In Figur 3 ist ein schematischer Ablauf des beschriebenen Verfahrens dargestellt. Dabei bezeichnet der Vorgang VI die Messung und Überwachung von geeigneten Messwerten. Der Vorgang V2 bezeichnet die Prüfung, ob wenigstens eine Bedingung zur Energieentnahme erfüllt ist. Ist das nicht der Fall, so wird VI wiederholt. Ist wenigstens eine Bedingung eingetreten, so wird wenigstens eine Energieentnahmeeinheit aktiviert, was in der Figur mit dem Vorgang V3 dargestellt ist. Die Energieentnahme kann in V3 mit allen vorhandenen Energieentnahmeeinheiten erfolgen, je nachdem welche Bedingung in V2 als erfüllt festgestellt wird. Wenn die Energieentnahme durch die aktiven, dynamischen Energieentnahmeeinheiten nicht dazu führt, dass der Druck im Druckrohr unter dem maximal zulässigen Wert bleibt, so erfolgt die Energieentnahme in V3 durch die passive Druckentlastungseinheit.
Durch eine vergleichende Auslegung eines konkreten Pumpspeicherkraftwerkes gemäß dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung konnte nachgewiesen werden, dass die vorliegende Erfindung es ermöglicht, für die Druckrohrleitung eine deutlich geringere Wandstärke zu wählen, was eine Kostenreduktion in Höhe von etwa 15% erbrachte. Somit konnte nachgewiesen werden, dass die vorliegende Erfindung die gestellte Aufgabe in vollem Umfang löst.

Claims

Patentansprüche
1. Drehzahlvariables Pumpspeicherkraftwerk mit einem Ober- und einem Unterwasserbecken, einer Druckrohrleitung, einer Leitung zum Unterwasserbecken, einer Pumpturbine, einem Motorgenerator und einem Frequenzumrichter, dadurch gekennzeichnet, dass sich im elektrischen Kreis zwischen Motorgenerator und Netzschalter wenigstens eine zuschaltbare Energieentnahmeeinheit befindet, und dass sich in der Druckrohrleitung wenigstens eine passive Druckentlastungseinrichtung befindet.
2. Pumpspeicherkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Energieentnahmeeinheit im Gleichspannungskreis des Frequenzumrichters befindet.
3. Pumpspeicherkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Energieentnahmeeinheit im Wechselstromkreis zwischen Motorgenerator und Frequenzumrichter befindet.
4. Pumpspeicherkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Energieentnahmeeinheit ein ohmscher Widerstand ist.
5. Pumpspeicherkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Energieentnahmeeinheit einen Energiespeicher lädt.
6. Pumpspeicherkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Energieentnahmeeinheit einen Verbraucher antreibt.
7. Pumpspeicherkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine passive Druckentlastungseinrichtung aus einer Platte und einer Leitung von der Platte zur Leitung zum Unterwasserbecken besteht, wobei die Platte so dimensioniert ist, dass sie bei einem definierten Druck auf der Druckrohrseite bricht und so Wasser aus der Druckrohrleitung in die Leitung zum Unterwasserbecken fließen lässt.
8. Verfahren zum Betrieb eines drehzahlvariablen Pumpspeicherkraftwerkes mit einem Ober- und einem Unterwasserbecken, einer Druckrohrleitung, einer Leitung zum Unterwasserbecken, einer Pumpturbine, einem
Motorgenerator und einem Frequenzumrichter, enthaltend die Schritte: Überwachung von Messgrößen, Prüfung von Bedingungen, Entnahme von Energie aus der sich bewegenden Wassersäule, wenn wenigstens eine Bedingung erfüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieentnahme durch wenigstens eine sich zwischen Motorgenerator und
Netzschalter befindliche zuschaltbare Energieentnahmeeinheit erfolgt, und dass die Energieentnahme im Notfall durch wenigstens eine sich zwischen Druckrohrleitung und der Leitung zum Unterwasserbecken befindliche passive Druckentlastungseinrichtung erfolgt.
PCT/EP2014/060496 2013-06-05 2014-05-22 Drehzahlvariables pumpspeicherkraftwerk und verfahren zum betrieb WO2014195138A1 (de)

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