(57)【要約】【課題】本発明の課題は、高圧送電線網を安定させるための改善された装置を提供することであり、高圧送電線網は電力システムによってある程度まで給電され、該電力システムはインバータシステムによって送電線網と結合されている。【解決手段】この課題は、送電線網を安定させるための装置であって、前記送電線網はインバータシステムによって電力システムと結合されており、該電力システムは必要に応じて前記送電線網に電力を供給する形式の装置において、前記送電線網に同期発電機が接続されており、前記同期発電機は前記送電線網の突然の負荷変化を補償するように設計されていることを特徴とする装置によって解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線網を安定させるための装置であって、
前記送電線網は、インバータシステムによって電力システムと結合されており、
該電力システムは、必要に応じて前記送電線網に電力を供給する
形式の装置において、
・前記送電線網に同期発電機が接続されており、
・前記同期発電機は、前記送電線網の突然の負荷変化を補償するように設計されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記同期発電機は、エネルギー貯蔵システムの発電機である、
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
・前記発電機は、クラッチによって前記エネルギー貯蔵システムと接続されており、
・前記クラッチは、前記発電機が同期発電機として負荷変化を補償できるようにするために開放され、
・前記クラッチは、前記発電機が必要に応じて前記エネルギー貯蔵システムから前記送電線網へと付加的な電力を供給できるようにするために閉鎖される、
ことを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記クラッチは、前記発電機の最高速度の間に前記発電機と接続または分離するように構成されている、
ことを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
・前記エネルギー貯蔵システムは、電気分解装置と水素ガス貯蔵庫と発電所を含み、
・前記電気分解装置は、前記水素ガス貯蔵庫と接続されており、
・該水素ガス貯蔵庫は、前記発電所と接続されており、
・前記発電機は、前記発電所に割り当てられており、
・該発電所は、蒸気タービンおよび／またはガスタービンを含み、
これらのタービンはシャフトによって共通の発電機に結合されているか、または、別個の発電機に結合されており、
・過剰な電力が前記電気分解装置に伝送され、
前記電気分解装置が、この伝送された電力によって水を酸素ガスと水素ガスに分解し、
該水素ガスは、前記水素ガス貯蔵庫に蓄えられ、
蓄えられた前記水素ガスは、前記ガスタービンへと供給され、
該ガスタービンは、機械的な力と排熱を供給するために使用され、および、前記蒸気タービンのための蒸気を生成し、かつ前記発電機を駆動するために使用され、
前記蒸気は、前記蒸気タービンへと供給され、該蒸気タービンもまた、前記ガスタービンと同じ発電機または異なる発電機を駆動するために使用され、
前記発電機は、前記送電線網のための電力を生成する、
ことを特徴とする請求項２または３記載の装置。
【請求項６】
前記発電機は回転発電機である、
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記電力システムは、風力タービンまたはウィンドファームまたは光起電性の発電所または燃料電池発電所を含み、時間依存性の出力電力を前記送電線網へ伝送する、
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
・前記発電機は、補助モータに接続されており、該補助モータは、前記発電機の内部損失を克服するために使用される、
および／または、
・前記発電機は、該発電機の付加的な送電線網安定化能力を提供する回転慣性を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧送電線網（パワーグリッド）を安定させるための装置に関する。
【０００２】
本発明は特に、電力システムによってある程度まで給電される送電線網に関し、この電力システムは、インバータシステムによって送電線網と結合されている。
【背景技術】
【０００３】
このような高圧送電線網は、突然の負荷変化に対して反応しなければならない。なぜなら、例えば強力な誘導性または容量性特性を備える大型負荷の機械の運転開始フェーズまたは運転停止フェーズの間には、このような負荷変化が発生し得るからである。例えば大型電気モータの運転開始は、突然の負荷変化を引き起こす可能性がある。
【０００４】
さらに時間依存性の出力電力を送電線網に供給する、高圧送電線網と接続された風力タービンまたは風力ファームの数は、ますます増加している。これらのシステムもまたインバータシステムによって送電線網と接続されている。
【０００５】
このような事実によって送電線網の特性が変化してしまい、特に電力伝送および電力分配に使用される高圧送電線網の頑強性が脆弱となり、かつ信頼性が低下してしまう。
【０００６】
電力システムを送電線網に接続するために使用されるインバータシステムは、負荷変化の均衡を保つために、少ない過負荷耐量しか提示しない。典型的なインバータシステムは送電線網に、定格出力の約１．５倍（最大）を提供し、これは負荷変化を補償するために使用され得る。
【０００７】
負荷変化に依存して、このことは送電線網の頑強性の低減および安定性の問題を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の課題は、高圧送電線網を安定させるための改善された装置を提供することであり、高圧送電線網は電力システムによってある程度まで給電され、該電力システムはインバータシステムによって送電線網と結合されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、送電線網を安定させるための装置であって、前記送電線網はインバータシステムによって電力システムと結合されており、該電力システムは必要に応じて前記送電線網に電力を供給する形式の装置において、前記送電線網に同期発電機が接続されており、前記同期発電機は前記送電線網の突然の負荷変化を補償するように設計されていることを特徴とする装置によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の対象となっている。
【００１０】
本発明によれば、高圧送電線網はインバータシステムによって電力システムと結合されている。電力システムは必要に応じて送電線網に電力を供給する。送電線網には同期発電機が接続されている。この同期発電機は、送電線網の突然の負荷変化を補償するように設計されている。
【００１１】
本発明によれば、送電線網は同期発電機によって安定化される。なぜなら同期発電機は、非常に高い頑強性および定格出力の２〜８倍の短時間過負荷耐量を提示するからである。この特性により、突然の負荷変化は発電機によって補償される。
【００１２】
本発明の装置は、インバータシステムによって送電線網と結合された電力システムによって、高圧送電線網が完全に、またはある程度でも給電される場合に、特に有利である。
【００１３】
風力タービンまたはウィンドファームまたは光起電性の発電所または燃料電池発電所を含む電力システムの変動を補償することも可能である。これらのシステムは、時間依存性の出力電力をインバータシステムによって送電線網に供給する。
【００１４】
同期発電機は、図面を援用して説明するように、有利な実施形態においてはエネルギー貯蔵システムの一部である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、送電線網のための電力システムと結合されたインバータのシェアを拡大することができる。このことは、これまではその安定性の制約のために制限されていた。
【００１６】
本発明は、送電線網の安定性を改善する。
【００１７】
本発明を、２つの図面を援用してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施例の基本的なブロック図を示す。
【図２】図２は、発電機の結合例を示す。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の実施例のブロック図を示す。風力発電所は電力システムＰＳとして使用され、該電力システムＰＳは、インバータシステムを介して時間依存性の出力電力を送電線網ＧＲに供給する。
【００２０】
ある程度の量の手空きの電力（unengaged electrical power）が、エネルギー貯蔵システムＥＳＳへと運ばれ、該エネルギー貯蔵システムは、高圧電気分解装置ＨＰＥと水素ガス貯蔵庫ＧＳと発電所ＰＰＴとを含む。電気分解装置ＨＰＥは水素ガス貯蔵庫ＧＳに接続されている。水素ガス貯蔵庫ＧＳは発電所ＰＰＴに接続されている。
【００２１】
過剰な電力は電気分解装置ＨＰＥへと伝送され、電気分解装置ＨＰＥは伝送された電力を使用して水を酸素ガスと水素ガスに分解する。
【００２２】
この水素ガスは水素ガス貯蔵庫ＧＳに蓄えられ、発電所ＰＰＴの一部であるガスタービンＧＴへと供給することができる。ガスタービンＧＴは、同期発電機によって水素の化学的エネルギーを電気へと変換し戻すために使用される。
【００２３】
ガスタービンＧＴの排熱は、蒸気タービンに供給される蒸気を生成するために使用され、ガスタービンはまた、機械的な力を例えば前記同期発電機または別の同期発電機へと伝達する。
【００２４】
蒸気タービンおよびガスタービンＧＴは、シャフトによって発電所ＰＰＴの同期発電機ＧＥＮと結合されている。このシステムを、各タービンＧＴ、ＳＴがそれぞれ専用の同期発電機に接続されるように構成するか、または、２つのタービンＧＴ、ＳＴが同じ同期発電機に接続されるように構成することができる。２つのタービンＧＴ、ＳＴは発電機ＧＥＮを駆動するために使用され、送電線網ＧＲのために必要に応じて電力を生成する。
【００２５】
図２は、本発明による発電機ＧＥＮの結合例を示す。
【００２６】
発電機ＧＥＮは、エネルギー貯蔵システムのガスタービンＧＴおよび蒸気タービンＳＴとクラッチＣＴによって接続されている。
【００２７】
クラッチＣＴは、"放電モード"および"送電線網サポートモード"と呼ばれる２つの異なるモードで操作される。
【００２８】
クラッチＣＴが開放されている場合、同期発電機ＧＥＮは"送電線網サポートモード"において操作することが許可され、ここでは同期発電機は、突然の負荷変化の間に電力を吸収または注入する。"送電線網サポートモード"では、エネルギー貯蔵システムの同期発電機は、送電線網を安定させるために使用される。
【００２９】
クラッチＣＴが閉鎖されている場合、同期発電機ＧＥＮは必要に応じて、エネルギー貯蔵システムＥＥＳから送電線網ＧＲに付加的な電力を供給することができる。エネルギー貯蔵システムＥＥＳのこの操作モードは"放電モード"と呼ぶことができる。エネルギー貯蔵システムＥＥＳの特性は従来の電力天然ガス発電所と同様である。
【００３０】
有利な実施形態においては、クラッチＣＴは、発電機の最高速度の間に発電機ＧＥＮと接続または分離するように構成されている。
【００３１】
有利な実施形態においては、発電機ＧＥＮは回転発電機（rotating electrical generator）として構成されている。
【００３２】
本実施例では発電機ＧＥＮは、クラッチＣＴを用いて機械的にタービンＳＴ，ＧＴと結合または分離される。
【００３３】
有利な実施形態においては、上述したような結合または分離を制御する制御システムも設けられている。この制御システムは、送電線網ＧＲへ電力供給するためのパワーマネージメントを行うこともできる。
【００３４】
インバータシステムは、回転発電機と同じ慣性を送電線網に供給しない。このため、発電機の慣性は送電線網を安定させるために使用される。
【００３５】
発電機によって提示されるような高慣性は、送電線網の周波数摂動を低減する。
【００３６】
周波数摂動は、典型的には、大負荷機械の運転開始フェーズまたは運転停止フェーズ中に発生し得る。
【００３７】
本発明は回転発電機を使用し、該回転発電機は、典型的には上述のようないわゆる"水素エネルギー貯蔵システム"またはいわゆる"圧縮空気エネルギー貯蔵システム"のようなエネルギー貯蔵システムによって使用される。
【００３８】
有利な実施形態においては、発電機が補助モータに接続されており、該補助モータは、前記発電機の内部損失を克服するために使用される、および／または、発電機が該発電機の付加的な送電線網安定化能力を提供する回転慣性を含む。
【図１】
2010148350.tif 000003
【図２】
2010148350.tif 000004