(57)【要約】  可変電圧変換比を有する装置を介して高レベルグリッド（３）に接続され、少なくとも１つのエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）を備えるグリッドセクション（１）におけるグリッド電圧を安定させるため、電圧変換比は、グリッドセクション（１）におけるグリッド電圧レベルを変化させるために変化させる。方法の少なくとも１つのモードでは、グリッド電圧レベルは、エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）でのグリッド電圧の増加を抑制するために増加させる、ならびに／あるいは、グリッド電圧レベルは、エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）でのグリッド電圧の降下を抑制するために低下させる。このことは、グリッドセクション（１）における各々のエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）の電力消費量および／または出力がそこに存在するグリッド電圧の特性曲線によって制御されるため、事実上可能であり、特性曲線は、グリッド電圧の増加と共にエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）の電力消費量を上昇し、または、グリッド電圧の増加と共にエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）の電力出力を低下する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリッドセクション（１）におけるグリッド電圧を安定させるための方法であって、
−  前記グリッドセクションは、可変電圧変換比を有する装置を介して高レベルグリッド（３）に接続され、
−  前記グリッドセクションは、少なくとも１つのエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）を含み、
−  電力消費量および／または出力は、そこに存在する前記グリッド電圧の特性曲線によって制御され、
−  前記特性曲線は、グリッド電圧の上昇と共に前記エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）の前記電力消費量を上昇し、ならびに／あるいは、グリッド電圧の上昇と共に前記エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）の前記電力出力を低下し、
前記電圧変換比は、前記グリッドセクション（１）におけるグリッド電圧レベルを変化させるために変化させ、
方法の少なくとも１つのモードでは、
−  前記グリッド電圧レベルは、前記エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）での前記グリッド電圧の上昇を抑制するために上昇させる、ならびに／あるいは、
−  前記グリッド電圧レベルは、前記エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）での前記グリッド電圧の降下を抑制するために低下させる
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
各々の制御されたエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）の前記特性曲線は、その有効電力消費量および／または出力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記特性曲線は、前記グリッド電圧の許容帯内の両側のスロープに隣接する不感帯を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記特性曲線は、前記エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）の場所での所定のグリッドインピーダンスに応じて決定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記装置中の有効電力潮流は、有効電力限度値の超過に対してモニタされ、前記方法のモードは、有効電力潮流が前記有効電力限度値を上回る場合に起動されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記装置中の前記有効電力潮流は、前記装置で測定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記電圧変換比の前記変化は、前記装置中の前記有効電力潮流が事前に定義された有効電力潮流限度内に維持されるように、前記特性曲線と一致することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電圧変換比は、前記装置中の前記有効電力潮流およびそのグリッドセクション側の前記装置に近いポイントでの前記グリッド電圧レベルの測定値として測定されるグリッド電圧の瞬時値の関数として、前記方法の前記モードで変化させることを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記電圧変換比は、前記少なくとも１つのエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）で測定された前記グリッド電圧の関数として、前記方法の前記モードで変化させることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記グリッドセクション（１）において、および、可変電圧変換比を有する少なくとも１つの追加の装置を含むグリッドサブセクションにおいて、カスケード式で前記方法の前記モードで行われることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
制御可能なローカルグリッド変圧器（２）または線形レギュレータ（１２）が前記装置として使用されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
高レベルグリッド（３）にグリッドセクション（１）を接続するための可変電圧変換比を有する装置であって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実行するために提供され、前記グリッドセクション（１）におけるグリッド電圧レベルを設定するために前記電圧変換比を設定するコントローラを含み、少なくとも１つの動作モードでは、前記コントローラは、
−  エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）でのグリッド電圧の上昇を抑制するために前記グリッド電圧レベルを上昇し、ならびに／あるいは、
−  前記エネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）での前記グリッド電圧の降下を抑制するために前記グリッド電圧レベルを低下することを特徴とする、装置。
【請求項１３】
前記装置中の有効電力潮流を検出するためのデバイスは、有効電力限度値の超過に対して前記装置中の前記有効電力潮流をモニタし、前記コントローラは、有効電力潮流が前記有効電力限度値を上回る場合に、前記方法のモードへ移行することを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置中の前記有効電力潮流を測定するために前記コントローラに接続されるデバイスが提供されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
そのグリッドセクション側の前記装置に近いポイントでのグリッド電圧の形で前記グリッド電圧レベルを測定するために前記コントローラに接続されるデバイスが提供されることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記グリッドセクション（１）における個々のエネルギー消費および／または生成ユニット（８、１０、１１）で測定されたローカルグリッド電圧に対する入力を含むことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれか一項に記載のローカルグリッド変圧器（２）または線形レギュレータ（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリッドセクションにおけるグリッド電圧を安定させるための方法であって、グリッドセクションは、可変電圧変換比を有する装置を介して高レベルグリッドに接続され、電圧変換比は、グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルを変化させるために変化させる、方法に関する。具体的には、少なくとも１つのエネルギー消費および／または生成ユニットをグリッドセクションに提供することができ、そのエネルギー消費量および／または出力は、そこに存在するグリッド電圧の関数としての特性曲線によって制御され、特性曲線は、グリッド電圧の上昇と共にエネルギー消費および／または生成ユニットの電力消費量を上昇し、ならびに／あるいは、グリッド電圧の上昇と共にエネルギー消費および／または生成ユニットの電力出力を低下する。それに加えて、本発明は、方法を実行するためのそのような装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
具体的には、この装置は、低電圧グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルを指定する、中電圧を低電圧まで逓減するローカルグリッド変圧器であり得る。しかし、装置は、いわゆる線形レギュレータでもあり得、より高い入力電圧を逓減することなくグリッドセクションのブランチにおけるグリッド電圧レベルを安定させるために使用される。
【０００３】
グリッドセクションの両端間のグリッド電圧がエネルギー消費ユニットのエネルギー消費の結果として降下するか、または、エネルギー生成ユニットのエネルギー出力の結果として上昇するため、グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルは、一定のグリッド電圧ではない。グリッド電圧レベルは、可変電圧変換比を有する装置に近いポイントでグリッドセクションにおけるグリッド電圧を測定することによって検出することができる。グリッドセクション側の装置の出力では、グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルは、エネルギー消費ユニットの瞬時エネルギー消費量およびエネルギー生成ユニットのエネルギー出力による、装置の電圧変換比によるその仕様に対して最も少ない影響を受ける。
【０００４】
また、エネルギー消費および／または生成ユニットは、エネルギー貯蔵ユニットを包含することを理解すべきであり、エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵部を充電するためにエネルギー消費ユニットのようにエネルギーを一時的に消費したり、またある時には、貯蔵部が放電する間はエネルギー生成ユニットのようにこのエネルギーを出力したりする。それに加えて、エネルギー消費および／または生成ユニットという用語は、共通接続を介して考慮中のグリッドセクションのそれぞれのブランチに接続される、複数のエネルギー消費および／または生成ユニットを有するグリッドサブセクションも含む。具体的には、これは、共通の建物接続を介してグリッドセクションのブランチに接続される、建物内および建物上のすべてのエネルギー消費および／または生成ユニットも、共通のグリッド接続を介してグリッドセクションのブランチに接続される、エネルギー生成システムの複数のエネルギー生成ユニットも含む。
【０００５】
可変電圧変換比を有するように、異なるグリッドレベル間（例えば、中電圧グリッドと低電圧グリッドとの間）でリンクするために使用されるローカルグリッド変圧器などの変圧器を設計することが知られている。電圧変換比のこの変動性は、下位のグリッドセクションのグリッド電圧の局所的な降下または上昇が、グリッド電圧限度によって定義された許容範囲外に出る場合に、下位の電圧レベルの範囲内にグリッド電圧レベルを上昇または低下させるために使用される。このことは、例えば、グリッドセクションのブランチの端部で、重い負荷により電圧降下が生じ、下方のグリッド電圧限度値への未到達が今にも生じようとしているか、または、高レベルの供給電力が上方のグリッド電圧限度値の超過を起こし得る場合に起こり得る。
【０００６】
例えば、欧州特許出願公開第１９０６５０５Ａ１号明細書から、それぞれのエネルギー生成ユニットでのグリッド電圧の関数である特性曲線によって、電力の供給に対して、電源グリッドに接続されたエネルギー生成ユニットを制御することが知られている。
【０００７】
スタンドアロングリッドの分野では、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００４３１６０号明細書から、スタンドアロングリッドに接続されたエネルギー消費および／または生成ユニットにその電力消費量および／または出力を変化させるため、グリッド形成動作機器を介してグリッド周波数および／またはグリッド電圧のグリッドパラメータの目標とする変更を行うことが知られている。その上、外部からそれぞれのユニットに直接送信される信号を介して、エネルギー消費および／または生成ユニットに対する電力消費量または出力の最大値を事前に定義することが知られている。信号は、エネルギー消費および／または生成ユニットが接続されるそれぞれのグリッドへのリップル制御信号として変調することができる。
【０００８】
あるいは、エネルギー消費および／または生成ユニットへの信号に対して、別の送信媒体を提供することができる。いかなる場合も、例えば、独国実用新案第２０２００９０１８１０８Ｕ１号明細書に記載されているように、これらのリップル制御信号を受信および変換できるようにするため、それぞれのエネルギー消費および／または生成ユニットにおける受信デバイス、ならびに、それぞれのユニットを制御するためのインタフェースを提供しなければならない。
【０００９】
欧州特許出願公開第２０８４８０１Ａ１号明細書から、低電圧グリッドから電気エネルギーを制御回収するための方法であって、電気エネルギーは、分散型電流生成システムから低電圧グリッドに供給され、供給電力制御は、低電圧グリッドにおけるグリッド電圧の能動的変動によって行われる、方法が知られている。グリッド電圧の変動は、電圧制御のための動作機器、具体的には、可変変換比を有する変圧器や、グリッド電圧が降下する場合はその有効供給電力を上昇させ、グリッド電圧が上昇する場合はそれを低下させる分散型電流生成システムを使用して、標準電圧の許容帯の範囲内で行われる。その結果、低電圧グリッドに供給する変圧器を介してエネルギーの流れを均質化することが可能になり、エネルギーの流れの動的調整は、変圧器の低電圧側のグリッド電圧を変化させることによって、特に制御電力の供給に対して要求される通り、変圧器を介して行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、グリッドセクションにおけるグリッド電圧を安定させるための方法であって、具体的には、グリッドセクションにおける分散型エネルギー消費および／または生成ユニットの電力消費量および／または出力の結果として、グリッドセクションにおけるローカルグリッド電圧の拡大を抑制する、方法を実証することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、独立特許請求項１の特徴を有する方法によって、および、他の独立特許請求項１２の特徴を有する方法を実行するための装置によって達成される。本発明による方法の特定の好ましい実施形態については、従属特許請求項２〜１１に記載されている。従属特許請求項１３〜１６は、本発明による方法の特定の好ましい実施形態に関する。特許請求項１７は、本発明による装置の特定の実装形態としてのローカルグリッド変圧器または線形レギュレータを対象とする。
【００１２】
グリッドセクションにおけるグリッド電圧を安定させるための本発明による方法であって、グリッドセクションは、可変電圧変換比を有する装置を介して高レベルグリッドに接続され、グリッドセクションは、少なくとも１つのエネルギー消費および／または生成ユニットを含む、方法では、電圧変換比は、グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルを変化させるために変化させる。方法の少なくとも１つのモードでは、グリッド電圧レベルは、エネルギー消費および／または生成ユニットでのグリッド電圧の上昇を抑制するために上昇させる、ならびに／あるいは、グリッド電圧レベルは、エネルギー消費および／または生成ユニットでのグリッド電圧の降下を抑制するために低下させる。このことは、グリッドセクションにおける各々のエネルギー消費および／または生成ユニットの電力消費量および／または出力がそこに存在するグリッド電圧の関数としての特性曲線によって制御されるため、事実上可能であり、特性曲線は、グリッド電圧の上昇と共にエネルギー消費および／または生成ユニットの電力消費量を上昇するか、あるいは、グリッド電圧の上昇と共にエネルギー消費および／または生成ユニットの電力出力を低下する。この特性曲線プロファイルの結果、より高いグリッド電圧はより高い電力消費量およびより低い電力出力をトリガし、逆も同様であるため、各々の制御されたエネルギー消費および／または生成ユニットは、本発明に従って、グリッド電圧レベルの変化に応答して、グリッドセクションにおけるグリッド電圧の拡大を縮小する傾向にある。
【００１３】
本発明による方法では、個々のエネルギー消費および／または生成ユニットは、一般的に知られているように、グリッド電圧の関数である特性曲線によって局所的に制御される。しかし、グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルは、その下位のグリッドセクションにおけるグリッド電圧を事前に定義された限度内に維持するためだけに可変電圧変換比が以前に使用されている装置を介して、目標とする方法で変化させる。このことは、電力消費量または出力の変調にグリッドセクションのエネルギー消費および／または生成ユニットの特性曲線制御を利用するため、したがって、ローカルグリッド電圧の拡大を減少させる影響を及ぼすために行われる。この目的のため、本発明による方法のモードでのグリッド電圧レベルは、一見不適切な方向に、すなわち、高過ぎるローカルグリッド電圧の場合はさらに上方に、そして、低過ぎるローカルグリッド電圧の場合はさらに下方に変化させる。
【００１４】
それを介してグリッドセクションが高レベルグリッドに接続される可変電圧変換比を有する装置の正常な動作の間、電圧変換比は、モニタされる任意のポイントでグリッド電圧が上方または下方のグリッド電圧限度値に近づく場合に、グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルを逆方向に低下または上昇させるため、変化させることになる。あらゆる場所で事前に定義されたグリッド電圧限度を維持する範囲でグリッドセクション全体のグリッド電圧を低下または上昇させようという試みが行われる。しかし、本発明による方法は、上方または下方のグリッド電圧限度値に近づくグリッドセクション側の装置の出力でのグリッド電圧から偏差する、個々のエネルギー消費および／または生成ユニットでのグリッド電圧の典型的な要因（すなわち、他のエネルギー生成および／または消費ユニットのローカル電力出力または電力消費量では補償されない高レベルの有効電力消費量または出力）を考慮に入れる。そのような状況では、本発明によれば、グリッド電圧レベルを低減することによって、既に降下したグリッド電圧をさらに一層低下させた場合、結果として、エネルギー消費ユニットのローカル電力消費量が低下し、エネルギー生成ユニットのローカル電力出力が増加し、したがって、グリッド電圧の降下を因果的に抑制する。言い換えれば、グリッドセクションにおける電圧レベルを低下させることで、高過ぎる電力消費量と低過ぎる電力出力との間の局所的な不均衡を低減することができ、それにより、全体的なグリッドセクションにおけるグリッド電圧の拡大を縮小することができ、したがって、全体的なグリッドセクションにおけるグリッド電圧をグリッド電圧限度内に容易に維持することができる。逆に、ローカル電力出力がローカル電力消費量より大きく、グリッド電圧がグリッドセクションにおいて局所的に相応に上昇する場合、装置の電圧変換比を用いて本発明に従ってグリッド電圧をさらに上昇することで、ローカル電力消費量を促し、ひいては、増加する一方で、ローカル電力出力を妨げ、ひいては、低減することができる。このように、過度のローカル電圧の上昇も因果的に抑制される。他方では、過度のローカル電圧の上昇の場合のグリッド電圧レベルを低下させる従来の手法は、結果として、ローカル電力出力をさらに一層増加し、ローカル電力降下をさらに一層低減し、その結果、電力不均衡ひいてはグリッドセクションにおけるグリッド電圧の拡大をさらに増加する。そのようなグリッド電圧の大きな拡大により、一般に、グリッドセクション全体におけるグリッド電圧を事前に定義されたグリッド電圧限度内に維持することが難しくなる。
【００１５】
したがって、可変電圧変換比を有する装置の基本的な機能、すなわち、低レベルグリッドセクションにおけるグリッド電圧を事前に定義されたグリッド電圧限度内に維持することは、実際には、この方法では失われない。代わりに、本発明による方法のモードでは、これまで求められてきた機能を達成する別の手段が単に採用される。
【００１６】
基本的には、本発明による方法では、エネルギー生成ユニットの特性曲線は、その無効電力の供給を制御することができるが、その理由は、このようにグリッドセクションにおけるローカルグリッド電圧に影響を及ぼすことも可能であるためである。しかし、制御されたエネルギー消費および／または生成ユニットの特性曲線がその有効電力消費量および／または出力を制御することが好ましい。
【００１７】
具体的には、特性曲線は、それぞれのエネルギー消費および／または生成ユニットに存在するグリッド電圧の変化に対する応答がなく、両側のスロープによって隣接する、不感帯を有し得る。本発明による方法では、これらのスロープは、グリッド電圧の許容帯内に直接位置するが、その理由は、本発明に従って、グリッドセクションにおけるグリッド電圧を安定させるためにこの許容帯内でこれらのスロープを使用できるようにするためである。
【００１８】
グリッドセクションの特定のポイントに位置するエネルギー消費および／または生成ユニットの特性曲線の理想的なプロファイルは、具体的には、この場所での所定のグリッドインピーダンス、すなわち、可変電圧変換比を有する装置からのこの場所の電気的距離に依存する。したがって、理想的には、それぞれのエネルギー消費および／または生成ユニットの特性曲線は、その場所に応じて、具体的には、その場所での所定のグリッドインピーダンスに応じて決定される。この決定は、一度行うことも、グリッドインピーダンスの瞬時値に動的に応じて行うこともできる。
【００１９】
本発明による方法は、装置中の有効電力潮流が有効電力限度値を超える場合に起動することができる。言い換えれば、この有効電力限度値を超えるまでは、グリッド電圧の上昇がグリッド電圧レベルの低減によって抑制され、逆も同様である、従来のアルゴリズムに従って、装置の電圧変換比を変化させることができる。装置中のより高い有効電力潮流は、生成される電力より多くの電力が消費されているか、または、グリッドセクションで消費される電力より多くの電力が生成されている表れである。両方とも、グリッドセクションにおけるグリッド電圧の拡大が増加する傾向にある状態である。この拡大は、本発明による方法のモードによって抑制される。
【００２０】
有効電力限度値の超過に対して装置中の有効電力潮流をモニタするため、装置中の有効電力潮流を、例えば、装置での電流および関連電圧を測定することによって、装置で実際に測定することは義務付けられてはいない。
【００２１】
多くの場合、本発明による方法に対し、有効電力限度値の超過に対して装置中の有効電力潮流をモニタすることが何らかの方法で可能であるだけで十分である。また、これが瞬時有効電力に対する限度値である必要もない。むしろ、より高い伝送有効電力は、通常、より高い電力損失およびそれに続いて温度増加と相応に関連付けられるため、例えば、平均有効電力限度値の維持は、装置での温度測定によってモニタすることもできる。
【００２２】
装置中の有効電力潮流が装置で測定される場合、電圧変換比の変化は、グリッド電圧を安定させることに加えて、装置中の有効電力潮流が事前に定義された有効電力潮流限度内に維持されるように、グリッドセクションにおける個々のエネルギー消費および／または生成ユニットの特性曲線と一致し得る。例えば、目標は、グリッドセクションの総電力消費量および電力出力に起因する高レベルグリッドへの負荷をできる限りかけないようにするため、装置を介して有効電力潮流をできる限り小さく維持することで追求することができる。この目的のため、グリッドセクションから高レベルグリッドに流れる有効電力が増加する場合、エネルギー生成ユニットがより少ない電力を出力し、グリッドセクションにおけるエネルギー消費ユニットがより多くの電力を消費するほどまでに電圧変換比を変化させることによって、グリッド電圧レベルを上昇することができる。その結果、指定された方向への有効電力潮流が効果的に低減される。電圧変換比の変化と特性曲線との完全な一致は、特性曲線に関する知識に基づいて、制御システムの意味で行うことができる。逆に、電圧変換比は、最初は未知の特性曲線の場合でさえも、有効電力潮流に対する所望の影響が設定されるまで、調節システムの意味で変化させることができる。また、中間形態も可能であり、エネルギー生成または消費ユニットの電圧と出力または消費された有効電力との機能的な関係の意味での直接の影響の代替として、調節構造の場合に特に、間接的に作用するように特性曲線を設計することも可能である。例えば、特性曲線に基づいて、出力または入力有効電力に対する報酬または基準レートは、グリッド電圧の関数であり得、その結果、グリッドセクションにおけるグリッド電圧に影響が及ぶ場合、エネルギー生成または消費ユニットは、経済的な最適条件を達成するため、その出力または入力有効電力を変更する。
【００２３】
その特定の動作モードで本発明による方法のオリジナルの目的を達成するため、電圧変換比は、装置中の有効電力潮流および装置のグリッドセクション側の瞬時グリッド電圧レベルの関数として変化させることができる。瞬時グリッド電圧レベルは、そのグリッドセクション側の装置に近いポイントでのグリッド電圧の形で測定することができる。このように、可変電圧変換比を有する装置の場所でのローカルグリッド電圧を伝達する必要性が排除される。しかし、装置中の有効電力潮流からのローカルグリッド電圧の拡大およびグリッド電圧レベルの瞬時値についてのある結論のみを導き出すことができる。したがって、エネルギー消費および／または生成ユニットで測定されたグリッド電圧の直接の関数として、本発明による方法のモードで電圧変換比を変化させることが好ましい。
【００２４】
既に最初に示したように、可変電圧変換比を有する装置は、具体的には、制御可能なローカルグリッド変圧器またはいわゆる線形レギュレータであり得る。線形レギュレータの場合、低レベルグリッドセクションにおけるローカルグリッド電圧の拡大についての結論は、その場所での絶対電圧から導き出すことができる。高電圧は、高レベルグリッドへの電力潮流、ひいては、低レベルグリッドセクションにおけるローカルグリッド電圧の上昇を示す。低電圧は、低レベルグリッドセクションへの有効電力潮流、および、そこでのローカルグリッド電圧の低下を示す。
【００２５】
また、本発明による方法は、例えばローカルグリッド変圧器を用いて、グリッドセクション全体に対して、そして、それに加えて、例えば線形レギュレータを用いて、特にこのグリッドセクションのグリッドサブセクションに対して、カスケード式で行うこともできる。個々のカスケード段階におけるオーバーラップの負の効果は存在しない。むしろ、せいぜい相互に補強し合うオーバーラップしか起こらない。
【００２６】
高レベルグリッドにグリッドセクションを接続するための可変電圧変換比を有する装置であって、前請求項のいずれか一項に記載の方法を実行するために提供され、グリッドセクションにおけるグリッド電圧レベルを設定するために電圧変換比を設定するコントローラを備える、装置は、本発明に従って、少なくとも１つの動作モードでは、コントローラが、エネルギー消費および／または生成ユニットでのグリッド電圧の上昇を抑制するためにグリッド電圧レベルを上昇し、ならびに／あるいは、エネルギー消費および／または生成ユニットでのグリッド電圧の降下を抑制するためにグリッド電圧レベルを低下することを特徴とする。
【００２７】
本発明による装置は、有効電力限度値の超過に対して装置中の有効電力潮流をモニタするために装置中の有効電力潮流を検出するためのデバイスを備え得、そのコントローラは、有効電力潮流が有効電力限度値を上回る場合に、方法のモードへ移行する。有効電力潮流の検出は、装置中の有効電力潮流が有効電力限度値を超えているかどうかをモニタするデバイスに限定され得る。しかし、デバイスは、有効電力潮流を装置で直接測定することもできる。
【００２８】
その上、そのグリッドセクション側の装置に近いポイントでグリッド電圧を測定することによって、装置のグリッドセクション側のグリッド電圧レベルを検出するデバイスを提供することができる。具体的には、このポイントは、グリッドセクション側の装置の出力におけるものである。しかし、そのようなデバイスは、いかなる場合も、高レベルグリッドにグリッドセクションを接続するための可変電圧変換比を有する装置内に存在する場合が多い。
【００２９】
グリッド電圧の局所的な降下または過度の上昇に対する電圧変換比の逆反応に対し、正常なものと比べて装置中の有効電力潮流が大きい場合は特に、装置のコントローラは、個々のエネルギー消費および／または生成ユニットあるいはグリッドセクションの他のポイントで測定されたローカルグリッド電圧に対する入力を含み得る。代替としてまたはそれに加えて、装置のコントローラは、測定されたローカルグリッド電圧から導出されたデータに対する入力、例えば、電圧限度から離れていることに関するメッセージおよび／または電圧変換比に対する仕様に関するメッセージを含み得る。
【００３０】
本発明による装置は、具体的には、ローカルグリッド変圧器またはいわゆる線形レギュレータである。
【００３１】
本発明の有利な改善は、特許請求項、記述および図面から生じる。記述で言及される特徴および複数の特徴の組合せの利点は、単なる例示であり、本発明による実施形態がこれらの利点を達成せずとも、代替としてまたは累積的に使用することができる。添付の特許請求の範囲によって定義されるような対象を変更することなく、原出願および特許の開示に関して、次の事項、すなわち、図面から（具体的には、示される形状および複数のコンポーネントの互いに対する相対寸法から、ならびに、その相対配置およびその動作上の接続から）さらなる特徴を推論できる旨が適用される。本発明の異なる特定の実施形態の特徴の組合せまたは特許請求項の選ばれた参照から独立した異なる特許請求項の特徴の組合せも可能であり、ここで奨励される。これはまた、別々の図面に示される特徴またはそれらの特徴について説明する際に言及される特徴にも関連する。また、これらの特徴は、異なる特許請求項の特徴と組み合わせることもできる。その上、本発明のさらなる実施形態が特許請求項で言及される特徴を有さないということも可能である。
【００３２】
特許請求項および記述で言及される特徴の数は、副詞「少なくとも」を明確に使用せずとも、この正確な数も、言及される数より大きな数も包含することを理解されたい。例えば、要素について言及される場合、これは、正確に１つの要素があることも、２つ以上の要素があることも意味することを理解されたい。これらの特徴は、他の特徴で補完することも、それぞれの製品の唯一の特徴であることもあり得る。
【００３３】
特許請求項に含まれる参照番号は、特許請求項によって保護される対象の範囲を制限するものにはならない。その唯一の機能は、特許請求項を理解し易くすることである。
【００３４】
本発明は、添付の図面を参照して、特定の例示的な実施形態に基づいて、以下でさらに詳細に説明され、記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ローカルグリッド変圧器を介して高レベルグリッドに接続されたグリッドセクションの概略図を示す。
【図２】ローカルグリッド変圧器を介して高レベルグリッドから得られた有効電力ＰＭＳの関数としての、グリッドセクション側の図１によるローカルグリッド変圧器によって提供されたグリッド電圧の例示的な変化ΔＵＮＳを示す。
【図３】そのグリッド接続に存在するグリッド電圧の関数としての、エネルギー消費および／または生成ユニットの有効電力の変化ΔＰに対する例示的な特性曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１に概略的に表現されるグリッドセクション１は、ローカルグリッド変圧器２を介して高レベルグリッド３に接続される。ローカルグリッド変圧器２は、グリッドセクション１におけるグリッド電圧レベルを指定する、高レベルグリッド３とバスバー４のグリッド電圧との間の可変電圧変換比を有する。グリッドセクション１の様々なブランチ５〜７は、バスバー４から分岐している。様々なエネルギー消費および／または生成ユニット８〜１１は、ブランチ５〜７の各々に接続される。エネルギー生成ユニット８は、ここでは、例示として、インバータおよび太陽光発電機を含む太陽光発電システムとして描写される。代替としてまたはそれに加えて、エネルギー生成ユニット８は、風などの他の再生エネルギー源を使用することも、従来の発電プラントとして（具体的には、熱電併給プラントとして）設計することもできる。エネルギー消費ユニット９は、一般的な負荷である。エネルギー消費ユニット１０は、特性曲線によって電力消費量が制御される負荷である。エネルギー貯蔵ユニット１１は、バッテリインバータを介してそれぞれのブランチに接続されるバッテリを含む。その上、ブランチ６には、グリッド３から遠方にあるブランチ６の一部のグリッド電圧を所望の電圧レベルで維持するために電圧ステップをもたらすことができる、いわゆる線形レギュレータ１２が提供される。ローカルグリッド変圧器２を介すると、ある限度（許容帯とも呼ばれる）内にバスバー４上のグリッド電圧を設定することが可能になる。このことは、グリッドセクション１全体を通じて事前に定義されたグリッド電圧限度内にグリッド電圧がとどまるように、グリッドセクション１における所定の拡大と共にグリッド電圧をシフトすることを目的として一般的に行われる（すなわち、バスバー４上のグリッド電圧に対して高いローカル電力入力および／または出力に起因して、バスバー４からさらに離れてシフトされる場合でも）。
【００３７】
本発明による方法の特定の一実施形態では、図１によるローカルグリッド変圧器２中の電力潮流およびバスバー４上のグリッド電圧の瞬時値が測定される。これに基づいて、バスバー４上のグリッド電圧は、図２に示されるように、値ΔＵＮＳだけ、ローカルグリッド変圧器２の変換比を変化させることによってシフトされる。ここでは、描写されるＰＭＳの方向は、図１によるグリッド３からグリッドセクション１への有効電力潮流に相当する。それに応じて、ＰＭＳの負の値は、有効電力潮流、すなわち、グリッド３への供給を表す。グリッドセクション１への高い有効電力潮流の場合、バスバー４上のグリッド電圧ひいてはグリッドセクション１におけるグリッド電圧レベルは低下する。しかし、グリッドセクション１からの高い有効電力潮流の場合、それらは上昇する。この結果、より低いグリッド電圧レベルはグリッドセクション１の対応するエネルギー消費および生成ユニットのより低い電力消費量およびより高い電力出力に至る傾向にあり、逆も同様であるため、有効電力潮流は一様になる。それに加えて、有効電力潮流は、グリッドセクション１全体の電力入力および／または出力を介してグリッド３に最小限でしか負荷をかけないため、こうして絶対視点から最小化することができる。
【００３８】
図３は、個々のユニットに存在するグリッド電圧ＵＮＳの関数として制御可能な電力入力および／または出力を有するエネルギー消費および／または生成ユニット８、１０、１１の特性曲線を示す。有効電力変化ΔＰが描かれており、正の値は、電力出力の増加または電力消費量の低減を表す。それに加えて、範囲Ｕｎｏｒｍが示されており、範囲Ｕｎｏｒｍは正常なグリッド電圧を含む。さらなる範囲Ｕｚｕｌは、依然として許容されているが、既にグリッド電圧限度に近づいているグリッド電圧を描写する。電力入力または出力ΔＰは、図１によるローカルグリッド変圧器２を用いてＵＮＳを変化させることによって、Ｕｚｕｌ範囲には入るが、Ｕｎｏｒｍ範囲には入らないグリッド電圧範囲にわたって影響を受ける。Ｕで描写される部分的な範囲におけるグリッド電圧ＵＮＳによって、すなわち、非常に高いグリッド電圧レベルによって、図１によるエネルギー生成ユニット８の電力出力が低減され、エネルギー消費ユニット１０の電力消費量が増加されるか、または、エネルギー貯蔵ユニット１１が電力出力から電力消費にシフトすることはこうして具体的に保証される。これらはすべて、それぞれのユニットのエリアにおけるローカルグリッド電圧の降下をもたらす。言い換えれば、グリッド電圧レベルの上方へのシフトにも関わらず、ピークの低下が起こり、ひいては、グリッドセクション１におけるグリッド電圧の拡大の縮小が起こる。これらの対策は、ローカルグリッド変圧器２を介したグリッドへの有効電力潮流が、グリッドセクション１において全体的に、そこで取り除かれたものよりはるかに多くの電気エネルギーが生成されたことを示す場合に特に都合がよい。これは、局所的な過度の電圧上昇が起こったことを明確に示すものである。
【００３９】
逆に、グリッドセクションへの有効電力潮流の場合、局所的に、生成されるものより多くの電気エネルギーが消費されることを想定することができる。この場合、範囲Ｕ＋内のグリッド電圧ＵＮＳによって、すなわち、図３による特性曲線によるグリッド電圧レベルの上昇によって、エネルギー消費ユニット１０の電力消費量が低減し、エネルギー生成ユニット８の電力出力が増加するか、または、エネルギー貯蔵ユニット１１が電力消費から電力出力に切り替わることが保証される。
【００４０】
ローカルグリッド変圧器２のコントローラが、グリッドセクション１におけるグリッド電圧のローカルピークに対して目標とする方法で動作できるようにするため、個々の制御されたエネルギー消費および／または生成ユニット８、１０および１１で測定されたグリッド電圧をコントローラに伝送しなければならない。しかし、この目的のため、場合によりグリッド電圧に対する限度値の超過（例えば、範囲Ｕ＋またはＵ−へのエントリ）の伝送しか含まない、単方向にすぎない簡単な通信構造で十分である。
【００４１】
線形レギュレータ１２は、ローカルグリッド変圧器２から切り離されたブランチ６の一部に接続されたエネルギー生成ユニット８の電力消費量を制御する際、ブランチ６のこの部分に対するローカルグリッド変圧器の機能を引き受ける。
【符号の説明】
【００４２】
１  グリッドセクション
２  ローカルグリッド変圧器
３  グリッド
４  バスバー
５  ブランチ
６  ブランチ
７  ブランチ
８  エネルギー生成ユニット
９  エネルギー消費ユニット
１０  エネルギー消費ユニット
１１  エネルギー貯蔵部
１２  線形レギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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