(57)【要約】  本発明は、少なくとも一つのタービン発電所（２）と、一つ以上のエネルギー貯蔵モジュール（３１）を備える少なくとも一つのエネルギー貯蔵設備（３）とを有して、電力を供給（Ｅ２）するためタービン発電所（２）が非ローカル電力ネットワーク（５）に接続されているとともに、非ローカル電力ネットワーク（５）へエネルギーが供給されている（Ｅ２）間は少なくとも、回転速度固有特性量（ＫＤ）に基づいてタービン（２１）の回転速度を監視する監視ユニット（２２）を有する、非ローカル電力ネットワーク（５）へエネルギーを供給するための複合発電所（１）に関し、エネルギー貯蔵設備（３）は、個別的に、またはタービン発電所（２）を介して、非ローカル電力ネットワーク（５）に接続されており、監視ユニット（２２）は、回転速度固有特性量（ＫＤ）に基づく特性量信号（ＫＳ）をデータ接続（４）を介して制御ユニット（３２）へ伝送するため当該エネルギー貯蔵設備（３）の制御ユニット（３２）に接続されており、エネルギー貯蔵設備（３）の制御ユニット（３２）は、タービン（２１）の回転速度が低下している場合に、―特性量信号（ＫＳ）を受けて―エネルギー貯蔵設備（３）により非ローカル電力ネットワーク（５）へ追加エネルギーを供給する（Ｅ３）ように構成されている。【選択図】図１
2016530859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの発電所（２）と、一つ以上のエネルギー貯蔵モジュール（３１）を備える少なくとも一つのエネルギー貯蔵設備（３）とを有して、電力を供給する（Ｅ２）ため前記タービン発電所（２）が非ローカル電力ネットワーク（５）に接続されているとともに、前記非ローカル電力ネットワーク（５）へエネルギーが供給される（Ｅ２）間は少なくとも、回転速度固有特性量（ＫＤ）に基づいてタービン（２１）の回転速度を監視する（ＵＤ）監視ユニット（２２）を有する、前記非ローカル電力ネットワーク（５）へエネルギーを供給するための複合発電所（１）であって、前記エネルギー貯蔵設備（３）が、個別的に、または前記タービン発電所（２）を介して、前記非ローカル電力ネットワーク（５）に接続されており、前記回転速度固有特性量（ＫＤ）に基づく特性量信号（ＫＳ）を制御ユニット（３２）にデータ接続（４）を介して伝送するため、前記監視ユニット（２２）が前記当該エネルギー貯蔵設備（３）の前記制御ユニット（３２）に接続されており、前記タービン（２１）の回転速度が低下した場合に、―前記特性量信号（ＫＳ）を受けて―前記エネルギー貯蔵設備（３）により前記非ローカル電力ネットワーク（５）へ追加エネルギーを供給する（Ｅ３）ように、前記エネルギー貯蔵設備（３）の前記制御ユニット（３２）が構成されている、複合発電所（１）。
【請求項２】
前記タービン（２１）の回転速度が上昇している場合に、―当該特性量信号（ＫＳ）を受けて―前記エネルギー貯蔵設備（３）により、前記非ローカル電力ネットワーク（５）からエネルギーを吸収するか、前記タービン発電所（２）により前記非ローカル電力ネットワーク（５）に提供される前記エネルギーの一部を吸収してから前記エネルギーを貯蔵する（Ａ３）ように、前記制御ユニット（３２）が構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の複合発電所（１）。
【請求項３】
前記タービン（２１）の前記回転速度が第１閾値よりも低下した場合にエネルギーが付加的にのみ供給される（Ｅ３）、および／または、前記タービン（２１）の前記回転速度が第２閾値よりも上昇した場合に前記エネルギーの吸収および貯蔵（Ａ３）のみが行われることを特徴とする、請求項２に記載の複合発電所（１）。
【請求項４】
前記制御ユニット（３２）が、目標回転速度（ＳＤ）からの前記タービンの前記回転速度の偏差の関数として、付加的供給（Ｅ３）エネルギーの量および／または吸収（３）エネルギーの量を制御することを特徴とする、請求項２または３の一方に記載の複合発電所（１）。
【請求項５】
いくつかの前記タービン（２１）が設けられている場合に、前記タービン（２１）の前記回転速度を監視するように機能する少なくとも一つの前記監視ユニット（２２）を前記タービン発電所（２）が前記タービン（２１）ごとに有し、好ましくは、前記回転速度の監視中に冗長性を達成するため前記タービン（２１）ごとにいくつかの監視ユニット（２２ａ，２２ｂ）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合発電所（１）。
【請求項６】
前記回転速度固有特性量（ＫＤ）の判定中に冗長性を達成するため、前記回転速度固有特性量（ＫＤ）を判定するように機能するいくつかの測定ユニット（２３）を前記監視ユニット（２２）が有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合発電所（１）。
【請求項７】
必要な場合に、付加的エネルギー貯蔵モジュール（３１）が前記エネルギー貯蔵設備（３）に追加されうるように、前記エネルギー貯蔵設備（３）がモジュール構造を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合発電所（１）。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵設備（３）の前記エネルギー貯蔵モジュール（３１）が、前記エネルギー貯蔵設備（３）において前記エネルギー貯蔵設備（３）の内部電力ネットワーク（３３）に接続されており、前記内部電力ネットワーク（３３）が、適切な調整ユニット（３４）を介して前記非ローカル電力ネットワーク（５）または前記タービン発電所（２）に接続されていることを特徴とする、請求項７に記載の複合発電所（１）。
【請求項９】
各前記エネルギー貯蔵モジュール（３１）が、前記エネルギー貯蔵設備（３）の前記内部電力ネットワーク（３３）への独自の接続ポイント（３５）を有することを特徴とする、請求項８に記載の複合発電所（１）。
【請求項１０】
前記エネルギー貯蔵設備（３）にいくつかの前記エネルギー貯蔵モジュール（３１）が設けられている場合に、前記内部電力ネットワーク（３３）への前記エネルギーの放出（３１ｏ）または前記ネットワーク（３３）からのエネルギーの吸収（３１ｉ）を制御するように機能するモジュール制御ユニット（３１１）を各前記エネルギー貯蔵モジュール（３１）が有し、前記エネルギー貯蔵設備（３）の前記制御ユニット（３２）が、前記モジュール制御ユニット（３１１）のためのマスタ制御ユニット（３２）として構成されていることを特徴とする、請求項８または９の一つに記載の複合発電所（１）。
【請求項１１】
前記エネルギー貯蔵モジュール（３１）が、一つ以上のフライホイールエネルギー貯蔵ユニット（３１２）を備える機械的エネルギー貯蔵モジュール（３１）として構成されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の複合発電所（１）。
【請求項１２】
前記特性量信号（ＫＳ）を前記制御ユニット（３２）へ安全に伝送することを目的とする安全データ回線（４ｓ）として構成されているデータ接続（４）を介して、前記タービン発電所（２）の前記監視ユニット（２２）が前記エネルギー貯蔵設備（３）の前記制御ユニット（３２）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の複合発電所（１）。
【請求項１３】
前記複合発電所（１）が、接続されている前記非ローカル電力ネットワーク（５）へ電力を供給する（Ｅ２）ための少なくとも一つの前記タービン発電所（２）を有して、個別的に、または前記タービン発電所（２）を介して前記非ローカル電力ネットワーク（５）に接続されている少なくとも一つの前記エネルギー貯蔵設備（３）も有し、以下のステップ、すなわち、
前記タービン発電所（２）により前記非ローカル電力ネットワーク（５）へエネルギーが供給されている（Ｅ２）間は少なくとも、少なくとも一つの前記監視ユニット（２２）によって前記回転速度固有特性量（ＫＤ）に基づき前記タービン（２１）の前記回転速度が監視される（ＵＤ）ステップと、
前記回転速度固有特性量に基づく前記特性量信号（ＫＳ）が、前記監視ユニット（２２）からデータ接続（４）を介して前記エネルギー貯蔵設備（３）の前記制御ユニット（３２）へ伝送される（ＵＳ）ステップと、
前記タービン（２１）の前記回転速度が低下している場合に、前記特性量信号（ＫＳ）を受けて前記制御ユニット（３２）により開始されるものとして前記エネルギー貯蔵設備（３）によって前記非ローカル電力ネットワーク（５）へエネルギーが供給される（Ｅ３）ステップと、
を有する、請求項１に記載の複合発電所（１）を運転するための方法。
【請求項１４】
前記タービン（２１）の前記回転速度が上昇している場合に、同趣旨の前記特性量信号（ＫＳ）を受けて前記制御ユニット（３２）により開始されるものとして、前記エネルギー貯蔵設備（３）が前記非ローカル電力ネットワーク（５）からのエネルギー、または前記非ローカル電力ネットワーク（５）のための前記タービン発電所（２）により提供されるエネルギーの一部を吸収および貯蔵する（Ａ３）追加ステップを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
目標回転速度（ＳＤ）からの前記タービン（２１）の前記回転速度の偏差の関数として、前記制御ユニット（３２）が追加供給（Ｅ３）エネルギーの量および／または吸収（Ａ３）エネルギーの量を可変制御する追加ステップを有する、請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つのタービン発電所と少なくとも一つのエネルギー貯蔵設備とを有する複合発電所に関し、このような複合発電所を運転する当該方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ネットワークを稼働させるのに必要とされるエネルギーは、例えば、原子力発電所、火力発電所、天然ガス発電所、風力発電所、バイオガス発電所、ソーラー発電所など、いくつかの異なる種類の発電所により供給され、これらすべてが非ローカル電力ネットワークへエネルギーを供給する。非ローカル電力ネットワークは、例を挙げると、Ａｍｐｒｉｏｎ、５０Ｈｅｒｔｚ、Ｔｅｎｎｅｔ、およびＴｒａｎｓｎｅｔＥｎＢＷによりドイツで稼働されているような送電ネットワークである。これらの送電ネットワークは欧州相互接続送電網の一部である。現在まで、ネットワークを安定させるため、これらのネットワークでは５０Ｈｚのネットワーク周波数が使用されている。再生可能エネルギーの拡張範囲内では、タービン発電所（エネルギーを発生させてこれを送電網へ供給するためのタービンを備える発電所をここでは指す）の数を減少させようとする傾向がますます大きくなっている。その結果、対応して少数になるタービン発電所のタービンがネットワークへ電力を供給することになり、ゆえにこれに対応してネットワーク周波数への影響が弱くなる。ネットワークの負荷が増大すると、エネルギーを放出するためにタービン発電所のタービンシャフトが減速され、そのため普通はネットワーク周波数が低下する。逆に、負荷が減少すると、タービンの回転速度が上昇し、ゆえに概してネットワーク周波数も増加する。しかし、例としては、風力発電所、バイオガス発電所、またはソーラー発電所など、再生可能エネルギーを使用する電力発生中に電力を提供するのがほとんどネットワークインバータである時には、電力量がネットワーク周波数に影響しなくなり、そのため、タービン発電所のオンオフの切り換えはネットワーク周波数の増減に基づいて調整されなくなる。この場合、ネットワーク周波数の変化による負荷状態の変化にネットワークが反応しなくなり、むしろ、過負荷の場合にはネットワークインバータが突然オフに切り換えられ、これがグローバルブラックアウト（主要送電網での停電）につながる。
【０００３】
これを背景として、タービン発電所の数が減少した場合でも、停電（ブラックアウト）に対して充分に保護された電力ネットワークを設けることが望ましいだろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非ローカルネットワークでの突然の停電（ブラックアウト）に対する安全性を向上させるための、非ローカル電力ネットワークへエネルギーを供給するのに適当な発電所と当該の方法とを提示することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、少なくとも一つのタービン発電所と、一つ以上のエネルギー貯蔵モジュールを備える少なくとも一つのエネルギー貯蔵設備とを有して、電力を供給するためタービン発電所が非ローカル電力ネットワークに接続されるとともに、非ローカル電力ネットワークへエネルギーが供給される間は少なくとも、回転速度固有特性量に基づいてタービンの回転速度を監視する監視ユニットを有する、非ローカル電力ネットワークへエネルギーを供給するための複合発電所により達成され、エネルギー貯蔵設備は、個別的に、またはタービン発電所を介して、非ローカル電力ネットワークに接続されており、監視ユニットは、回転速度固有特性量に基づく特性量信号を制御ユニットへデータ接続を介して伝送するため、当該エネルギー貯蔵設備の制御ユニットに接続されており、エネルギー貯蔵設備の制御ユニットは、タービンの回転速度が低下している場合に、―特性量信号を受けて―エネルギー貯蔵設備により非ローカル電力ネットワークへ追加エネルギーを供給するように構成されている。
【０００６】
タービンの回転速度が低下した場合にエネルギー貯蔵システムが非ローカル電力ネットワークへエネルギーを放出するようにタービン発電所にも接続されているエネルギー貯蔵システムを備えるタービン発電所を増強することにより、非ローカル電力ネットワークの外部負荷の結果として、追加エネルギー貯蔵設備を備えていない場合よりもタービンの回転速度がゆっくりと低下する。追加供給エネルギーの量に応じて、タービンの回転速度が再び目標値まで上昇されうる。このようにして、トータルシステムとしての複合発電所の慣性全体が上昇し、結果的に、回転質量（タービン）が増強されたかのように外部に対して作用する。こうして、実際の質量追加を伴わずに、この目的のためネットワーク周波数の制御パラメータを使用する必要なく残りのタービンの安定効果が向上しうる。結果的に、非ローカル電力ネットワークのネットワーク周波数のおかげで、タービン発電所の周波数調整が行われなくても、この複合発電所が同じ安定効果を伴って使用されることにより、ネットワークインバータを介して非ローカル電力ネットワークへ一定のネットワーク周波数でエネルギーを供給する再生エネルギー源に基づく多数の発電所を有する非ローカル電力ネットワークにおけるいわゆるブラックアウトに対する安全性を高めるため、従来では一般的であるネットワーク周波数の変動に基づくタービン発電所の調整が不可能であるか少なくとも面倒となるため、本発明による解決法を使用しなければブラックアウトのリスクが高くなるだろう。また、本発明による複合発電所により、ネットワークインバータを有する発電所の場合にいわゆる仮想同期マシンを備えるシステムを新たに設ける必要性を回避することが可能である。本発明による複合発電所がなければ、ネットワークインバータを有する発電所、とりわけ、風力発電所やソーラー発電所など再生エネルギーに基づいてエネルギーを発生させる発電所は、ネットワークで判定されたネットワーク周波数に基づいてタービン発電所すべてのグローバル制御を継続的に可能にするため、これらの発電所がネットワークへスムーズに統合されるようにこのような仮想同期マシンを装備する必要がある。こうして、本発明による複合発電所では、いわゆる仮想同期マシンを伴わずに、ネットワークインバータを介して非ローカル電力ネットワークに接続されている発電所のより好ましい使用が結果的に得られる。さらに、非ローカル電力ネットワークに接続されているエネルギー貯蔵システムも同様に、ネットワーク接続のための仮想同期マシンを必要としない。
【０００７】
そのため、本発明では、非ローカル電力ネットワークまたは相互接続送電網における給電信頼性およびネットワーク品質が保証される。正確には、正および負のエネルギー提供（電力ネットワークへエネルギーを供給するとともに電力ネットワークからエネルギーを吸収すること）が可能であるため、タービン発電所のタービンの回転速度を介して間接的に確認される既存の電力ネットワーク状態に対して柔軟に反応することができる。エネルギー貯蔵設備によって、タービン発電所とエネルギー貯蔵設備との間の相互作用により非ローカル電力ネットワークの必要性が効率的に満たされうる。本発明によるエネルギー貯蔵システムのおかげで、再生エネルギー源の技術的および金銭的な有用性の向上も達成され、非ローカル電力ネットワークでの調整も簡易化される。
【０００８】
ここで、「非ローカル電力ネットワーク」という表現は、非常に広いエリアにわたって広域的に延在する電力ネットワーク（以下では単にネットワークと称される）を指す。送電ネットワーク（公共送電網）は、非ローカル電力ネットワークの一例である。ドイツでの公共送電網は、例えばネットワーク事業者Ａｍｐｒｉｏｎ、５０Ｈｅｒｔｚ、Ｔｅｎｎｅｔ、ＴｒａｎｓｎｅｔＥｎＢＷにより運営される四つの送電ネットワークから成る。これら四つの送電ネットワークはともにドイツの相互接続送電網を形成する。他の国では、対応の送電ネットワークが他のネットワーク事業者により運営されている。各国での当該の送電ネットワークから成る上位の欧州相互接続送電網も同様に非ローカル電力ネットワークと見なされるべきであるが、現時点では運転予備電力の規格が定められているに過ぎない。
【０００９】
「タービン発電所」という表現は、タービンを備える発電所を指す。このような発電所は、例えば、必要な電力を電力顧客に正確に供給するため運転予備電力（予備電力または予備容量とも呼ばれる）を電力ネットワークへ供給するのに適している。この目的のため、急速始動発電所（ガスタービン発電所など）が始動することで、または揚水発電所が使用されることで、タービン発電所では短期電力適応化が実行されうる。運転予備電力は、損失をカバーするためと、供給される電力と吸収される電力との差分を補正するために、エネルギーの提供範囲内で必要とされる過渡的電力の一部である。調整式発電所は、非ローカル電力ネットワークにおいて一次的および二次的運転予備電力を提供するように機能する。一次的運転予備電力は、安定したネットワーク周波数の回復を目的として、物理的電力供給と電力需要との不均衡を補正するように機能する。二次的運転予備電力は、差分の発生後に物理的電力供給と電力需要との均衡を回復することを目的とし、一次的調整とは対照的に、―他の調整ゾーンとの電力交換を含む―固有の調整ゾーンでの状況のみが考慮される。本発明で提示される「タービン発電所」という表現は、例えば、火力発電所、ガスタービン発電所、原子力発電所、または揚水発電所を指す。これらの発電所すべてがタービンを介して電力ネットワークに接続されている。
【００１０】
「タービン」という表現はここでは、流動媒体（液体または気体）の内部エネルギーを回転エネルギーに、そして最終的には―発電機を介して―電気エネルギーに変換する発電ターボマシンを指す。３０００ｒｐｍまたは３６００ｒｐｍで作動する高温蒸気タービンは普通、従来の大規模発電所（例えば、火力またはガス発電所）で使用されているのに対して、原子力発電所は通常、１５００ｒｐｍまたは１８００ｒｐｍで作動する飽和蒸気タービンを利用する。たいていは１００ＭＷである最高発電所出力が達成されるのはこの発電所である。（一つ以上の個別発電所ブロックを備える）タービン発電所は、電力を発生させて非ローカル電力ネットワークへこれを供給する一つ以上の個別タービンを有しうる。ネットワークの負荷が増加すると、エネルギーを放出するため調整式発電所のタービンのタービンシャフトが減速される（タービンの回転速度が低下する）。逆に、負荷が減少するとタービンの回転速度が上昇する。
【００１１】
「監視ユニット」という表現は、回転速度固有特性量に基づいてタービンの回転速度を監視することのできる何らかのユニットを指す。「回転速度固有特性量」という表現は、回転速度を直接的に示すか、または回転速度から間接的に判定されうる物理量を指す。このような回転速度固有特性量は、例えば、タービン回転速度そのもの、タービン周波数、他にはタービン出口でのネットワーク周波数である。回転速度と回転速度固有特性量との相関関係により、回転速度固有特性量の変化は、選択された特性量に応じて回転速度の上昇または低下を表す。本発明の範囲内において、当業者は、他の適当な回転速度固有の特性量を選択することもできる。監視ユニットは、例えば、回転速度固有特性量を判定するように機能する測定ユニットとともにプロセッサを有するデバイスであり、該当する場合に、回転速度固有特性量を評価、記録、および伝送するための追加コンポーネントでありうる。別の実施形態では、一つ以上のこのような測定ユニットにも監視ユニットが接続されうる。プロセッサは、適切なアルゴリズムがプロセッサで実行されることで、例えば回転速度固有特性量から回転速度を計算できる。この回転速度は、プロセッサで目標回転速度と比較されることにより、タービン回転速度の上昇または低下を確認できる。代替例として、回転速度固有特性量が目標回転速度を表す目標値と比較されてもよい。その際には、目標値からの回転速度固有特性量の偏差に基づいて、タービンの回転速度の上昇または低下が確認される。
【００１２】
タービンの回転速度の低下（例としては第１閾値未満）は、接続されている電力ネットワークでの高負荷を表し、その瞬間に非ローカル電力ネットワークへエネルギーを供給している発電所（タービン発電所と風力発電所およびソーラー発電所など他のすべての発電所）により、ほとんどまたは全くこれに対応することができない。この不均衡の継続はグローバルネットワーク障害（ブラックアウト）につながる。ネットワークインバータを介して非ローカル電力ネットワークへエネルギーを供給している多数の発電所（例えば風力発電所またはソーラー発電所）の場合には、一定周波数でエネルギーを供給しているネットワークインバータによりこのパラメータが隠蔽されるのでネットワーク周波数そのものを充分な精度で測定することが可能ではないため、タービン発電所は運転予備電力のための制御パラメータを有していない。本発明では、タービンの回転速度についての回転速度固有特性量の監視は、タービン発電所のための調整パラメータとして機能し、これは、非ローカル電力ネットワークに一般的なネットワーク周波数への調整に代わるものである。しかし、これらのタービン発電所はパラメータ変化に対して必要に応じて即座に対応できないので、伝送されるタービンの回転速度に基づいて制御されるエネルギー貯蔵設備は、非ローカル電力ネットワークのネットワークパラメータを測定する必要なく電力ピークをつなげるため急速調整可能な予備電力として機能する。監視ユニットにより伝送される特性量信号は、回転速度固有特性量そのものであるか、エネルギー貯蔵設備へエネルギーを放出するかこれからエネルギーを吸収するため回転速度固有特性量または評価による回転速度固有特性量に基づく制御信号を有しうる。特性量信号そのものが、エネルギーを供給するかエネルギーを放出するというエネルギー貯蔵設備への命令を有しない場合には、エネルギー貯蔵設備そのものが特性量信号に基づいてタービン回転速度の上昇または低下を導出しなければならない。特性量信号が例えば回転速度固有特性量のみから成る場合に、一実施形態において、エネルギー貯蔵設備は、例としてはエネルギー貯蔵設備の制御ユニットで適切なアルゴリズムが実行されることで回転速度固有特性量から回転速度を計算するのに適している。この回転速度が目標回転速度と比較され、結果的に、タービン回転速度の上昇または低下が確認されうる。代替例として、回転速度固有特性量が、目標回転速度を表す目標値と比較されうる。目標値からの回転速度固有特性量の偏差に基づいて、タービン回転速度の上昇または低下が確認される。監視ユニットは、適当なデータ回線を介して特性量信号を制御ユニットへ伝送する。このデータ回線は、データケーブルによって、またはワイヤレスで用意されうる。
【００１３】
本発明によるエネルギー貯蔵設備は、貯蔵特性および貯蔵パラメータに基づいて一次的または二次的運転予備電力を非ローカル電力ネットワークに提供できる適当なエネルギー貯蔵設備でありうる。本発明は、所与の量のエネルギーの非常に高速な放出または非常に高速な吸収を可能にするエネルギー貯蔵設備を前提とする。適当なエネルギー貯蔵設備は、例えば、燃料電池、バッテリシステム、または例えばフライホイールエネルギー貯蔵システムなどの運動エネルギー貯蔵システムとの組み合わせによる、圧縮空気貯蔵システムまたは水素貯蔵システムである。
【００１４】
エネルギー貯蔵設備は、非ローカル電力ネットワークへ直接的に、他には、タービン発電所への接続のように、接続されているローカル電力ネットワークを介して非ローカル電力ネットワークへ間接的に、接続されうる。そのため、エネルギー貯蔵設備は、追加接続されうる大規模電力消費者のための、または突入電流ピークのためのローカル運転予備電力を構成し、また、ローカル余剰エネルギー量を貯蔵するための貯蔵容器を構成し、ネットワークサポート制御を目的として、エネルギー貯蔵設備がグローバルな外部ネットワーク制御装置またはネットワークエージェンシーに接続される必要はない。エネルギー貯蔵設備により付加的に提供される運転予備電力（予備電力としても知られる）は、タービン発電所でのタービンの回転速度の上昇または低下の形で明らかになる電力ネットワークにおいて不測の事象の場合に必要とする電力を電力消費者が正確に供給されることを保証する。この目的のため、一時的に変動するエネルギー需要によるものであるタービン発電所の短期出力適応化が行われるため、スタートアップまたはランプアップしているエネルギー貯蔵システムまたは発電所についての始動時間または出力適応化時間がつなげられる。一実施形態では、エネルギー貯蔵設備がタービン発電所のための自力起動サポートを付加的に行うように、エネルギー貯蔵設備がタービン発電所に電気的に接続される。概して、「自力起動」の語は、送電網と無関係に発生した時の、停電後のエネルギー供給装置のスタートアップを指す。「自力起動能力」という表現は、送電網と無関係に、―スイッチオフ状態から始めて―始動またはエネルギー貯蔵システムからのエネルギーの放出を行うエネルギー供給装置の能力を指す。これは、複合発電所が存在するにもかかわらず発生した非ローカル電力ネットワークの広範囲障害の場合にはとりわけ重要であって、非ローカル電力ネットワークが動作に復帰することが可能である。自力起動能力を有する発電所またはエネルギー貯蔵設備のエネルギーは、自力起動能力を有していない発電所またはエネルギー貯蔵設備を始動させるのに使用されうる。例えば、火力発電所は、電力または火力を発生できるようになる前に大量の電気エネルギーを必要とする。自力起動能力を有する本発明による一つ以上のローカルエネルギー貯蔵設備が、充分な容量を有する本発明によるエネルギー貯蔵システムの範囲内で石炭または原子力発電所ブロックに隣接して設置されると、システム全体についても自力起動能力が達成されうる。結果的に、複合発電所は、エネルギーを供給する多数の風力発電所またはソーラー発電所を有する非ローカル電力ネットワークでのいわゆるブラックアウトのリスクを低下させるばかりでなく、それにもかかわらず発生したネットワーク障害の後でタービン発電所の新たな始動を容易にする。
【００１５】
エネルギー貯蔵設備は、回転速度固有特性量の時間関連作用から生じる特性量信号に基づいて制御ユニットにより制御される。ここでの「制御ユニット」の語は、エネルギー貯蔵設備を制御する、つまり所望の運転状態および運転パラメータを設定するとともに、特性量信号の関数として所望の運転状態を含む運転プランに基づいてエネルギー貯蔵設備を制御するエネルギー貯蔵設備のコンポーネントを指す。例えば、特性量信号が回転速度固有特性量のみから成る場合に、一実施形態では、この目的に適したアルゴリズムが制御ユニットで実行されることで制御ユニットが回転速度固有特性量から回転速度を計算できる。
【００１６】
一実施形態において、制御ユニットは、―当該の特性量信号を受けて―タービンの回転速度が上昇している場合に、エネルギー貯蔵設備により、非ローカル電力ネットワークからエネルギーを吸収するか、非ローカル電力ネットワークのためのタービン発電所により提供されるエネルギーの一部を吸収してからこのエネルギーを貯蔵するようにも構成される。ゆえに、低負荷では、高くなり過ぎることのあるエネルギー供給が、エネルギー貯蔵設備の容量範囲内で非ローカル電力ネットワークから吸収され、当該の特性量信号を受けて、後の高エネルギー需要段階でネットワークへフィードバックされ、これは、直接的に、または非ローカル電力ネットワークへのタービン発電所の接続を介して間接的に行われる。このようにして、本発明によるエネルギー貯蔵設備の運転はネットワーク障害のリスクを低下させ、ネットワークでのエネルギー供給が高過ぎる場合にも同じである。一実施形態では、タービンの回転速度が第１閾値よりも低下した場合にのみエネルギーが付加的に供給される、および／または、タービンの回転速度が第２閾値よりも上昇した場合にのみエネルギーの吸収および貯蔵が行われる。そのため、エネルギー貯蔵設備はタービンの回転速度のあらゆる微変動に対応する必要がなく、これは、負荷の変化に対する耐性が完全ではないことのあるエネルギー貯蔵設備のコンポーネントにおいて好都合であり、こうしてエネルギー貯蔵設備の利用可能性をトラブルなしで高める。非ローカルネットワークにおける突然の停電（ブラックアウト）に対する信頼性を効率的に高めることを可能にするのは、利用可能なエネルギー貯蔵設備が永久的に利用可能なままであるという事実そのものである。
【００１７】
一実施形態において、制御ユニットは、目標回転速度からのタービンの回転速度の偏差の関数として付加的供給エネルギー量および／または吸収エネルギー量を制御する。結果的に、複合発電所は、非ローカル電力ネットワークでの負荷の変化に、特に迅速に、また必要に応じて対応できる。
【００１８】
一実施形態において、必要であれば、付加的なエネルギー貯蔵モジュールがエネルギー貯蔵設備に追加されるかこれから取り除かれるように、エネルギー貯蔵設備はモジュール構造を有する。エネルギー貯蔵設備が継続的に柔軟性を伴って実際の調整要件に適応することを可能にするのは、まさにこのモジュール構造である。エネルギー貯蔵設備のモジュール設計のおかげで、単位時間当たりでエネルギー貯蔵設備により貯蔵されうるエネルギーの量は、タービン発電所により利用可能となるエネルギーの量に適応しうるため、異なる大きさのタービン発電所のエネルギー貯蔵設備は常に、特定のタービン発電所に充分となるように適応化された規模のものとなりうる。一方では、このように適応したエネルギー貯蔵設備は、非ローカル電力ネットワークの有効なサポート運転を提供することができ、電力適応化が必要となる場合には所与のタービン発電所のスタートアップ、ランプアップ、ランプダウン時間をつなげるのに特に適している。この目的のため、数分の時間内で、エネルギー貯蔵設備は、この特定タービン発電所が普通に供給できるエネルギー量を供給または吸収可能であればよい。これらの機能を効果的に実施するため、エネルギー貯蔵設備は必ずしも対象のタービン発電所に物理的に近接している必要はなく、むしろ、特性量信号を伝送する目的のためこれに接続されるだけでよい。
【００１９】
一実施形態では、エネルギー貯蔵設備のエネルギー貯蔵モジュールは、エネルギー貯蔵設備内でエネルギー貯蔵設備の内部電力ネットワークへ接続され、内部電力ネットワークは適切な調整ユニットを介して非ローカル電力ネットワークまたはタービン発電所に接続される。内部電力ネットワークは、非ローカル電力ネットワークおよび／またはタービン発電所への接続と無関係に、必要に応じた追加エネルギー貯蔵モジュールの簡単な統合を可能にする。好適な実施形態において、各エネルギー貯蔵モジュールは、この目的のため内部電力ネットワークへの独自の接続ポイントを有する。
【００２０】
調整ユニットは、接続されている電力ネットワーク（非ローカル電力ネットワークおよび／またはタービン発電所への接続）とエネルギー貯蔵設備との間のエネルギーフローを調整するように構成されている。接続されている電力ネットワークがエネルギー貯蔵設備の一つの接続ポイントのみに接続されているとすると、ローカルエネルギー貯蔵設備により供給されるエネルギーは、最大エネルギー需要を有する電力ネットワークのみに供給されることになるだろう。しかし、このアプローチでは、タスクの分散に基づいて組織的調整を達成することが可能ではない。最新のエネルギー貯蔵システムは一般的に、スイッチを介して単一の電力ネットワークへ接続される。ここで、エネルギーフローの制御が回避され、スイッチはネットワーク障害の場合にのみ開く。本発明では、対照的に、非ローカル電力ネットワークが切断された後に、タービン発電所がエネルギーを供給され続けるか、エネルギーがこれからまだ吸収されるように調整ユニットが構成されている。こうして、ネットワーク障害の場合には、タービン発電所が送電網から切断されるが、移行期間には、エネルギー貯蔵設備が完全に充電されるまでこれにエネルギーを提供できる。その後に初めて、タービン発電所はオフに切り換えられなければならない。完全充電されたエネルギー貯蔵設備は、必要になるかもしれないタービン発電所の自力起動サポートに全容量で利用可能となる。調整ユニットは、エネルギー貯蔵設備の制御装置により規定されるようにエネルギーフローを制御する。また、好適な実施形態では、接続されている一つ以上の電力ネットワークをローカルエネルギー貯蔵設備から必要に応じて切断するように調整ユニットが設けられる。接続されている電力ネットワークの一つに障害が生じた場合、ある状況では、調整ユニットがこの電力ネットワークをエネルギー貯蔵設備から数ミリ秒間のみ切断するため、エネルギー貯蔵設備は他の電力ネットワークについても作動状態のままである。さもなければ、短絡または過負荷状況が発生しうる。
【００２１】
一実施形態において、エネルギー貯蔵設備にいくつかのエネルギー貯蔵モジュールが設けられている場合に、各エネルギー貯蔵モジュールは、内部電力ネットワークへのエネルギーの放出とこれからのエネルギーの吸収とを制御するように機能するモジュール制御ユニットを有し、エネルギー貯蔵設備の制御ユニットは、モジュール制御ユニットのマスタ制御ユニットとして構成されている。このプロセスでは、モジュール制御ユニットはエネルギー貯蔵モジュールの個々の貯蔵ユニットの運転パラメータを調整し、こうして、設定される運転パラメータがマスタ制御ユニットにより直接的に規定されるか、当該のエネルギー貯蔵モジュールから吸収されるかこれへ放出されるべきエネルギー量の明細が、モジュール制御ユニットにより、個々の貯蔵ユニットにより適切に確定されるべき運転パラメータに変換される。タービン発電所の監視ユニットとともに確立されてマスタ制御モジュールにより実行される通信によって、個々のエネルギー貯蔵モジュール―同じ構造であって技術的適応化は行われない―が、容量を拡張するため必要に応じてエネルギー貯蔵設備の内部電力ネットワークへ導入され、その後すぐに、追加の制御手段を伴わずに即座に運転準備状態となる。ここで、エネルギー貯蔵モジュールは、例を挙げると、１．６ＭＷｈの容量を提供できる。例えば、各々が１．６ＭＷｈの２０個のエネルギー貯蔵モジュールを有するエネルギー貯蔵設備については、これは３２ＭＷｈのエネルギー貯蔵設備の総容量に相当する。総容量は、対象のタービン発電所についてのモジュールの数および大きさの適当な選択を通して、適切に選択されうる。
【００２２】
別の実施形態では、一つ以上のフライホイールエネルギー貯蔵ユニットを備える機械的エネルギー貯蔵モジュールとしてエネルギー貯蔵モジュールが構成されている。フライホイールエネルギー貯蔵システムは、きわめて可変的かつ正確に吸収または放出されるべきエネルギー量を消費者に提供できるという利点を有し、これに加えて、このエネルギーを機械エネルギーの形で貯蔵できる。その結果、エネルギー貯蔵設備は特性量信号を使用してタービンの回転速度に合わせて正確に調整され、これは最終的に可能な限り最大のネットワーク安定化、ひいては可能な限り最善のブラックアウト防止に通じる。さらに、フライホイールエネルギー貯蔵システムは、負荷変化に対する耐性を有しており、ゆえに、非ローカル電力ネットワークへのエネルギーの供給またはこれからのエネルギーの吸収を簡易に行うことにより、わずかな負荷変動も補正するかスムーズにするのに非常に適している。また、フライホイール貯蔵システムは、火災の場合に、例えば、バッテリエネルギー貯蔵設備、またはリスクポテンシャルとしての可燃水素を格納する水素タンクを有する水素貯蔵システムを形成するように相互接続されている大型バッテリアレイよりもはるかに小さいリスクポテンシャルが見られる。しかし、圧縮空気貯蔵システムでは、不燃性気体がエネルギーの貯蔵に使用されるが、圧縮空気タンク内の高圧のため圧縮空気タンクはやはり爆発リスクポテンシャルを伴う。結果的に、エネルギー貯蔵設備としてのフライホイールエネルギー貯蔵システムは、他の貯蔵技術と比較してエネルギーを提供するための環境的により安全な技術を構成し、単位時間当たりで所望数の負荷サイクルに適している。
【００２３】
エネルギー提供の領域では、エネルギーが電力ネットワークから吸収されて、機械的回転エネルギーの形でフライホイールエネルギー貯蔵システムに貯蔵される時に、「負エネルギー提供」の語が使用される。対応して、機械的回転エネルギーの形でフライホイールエネルギー貯蔵システムに貯蔵されたエネルギーが、フライホイール（またはロータ）を減速することにより電力ネットワークへ供給される時に、「正エネルギー提供」の語が使用される。ここで、数ミリ秒間のみエネルギーを提供するフライホイールエネルギー貯蔵システムの能力は、数分の時間にわたって指定の電力を供給する能力と全く同じように有利である。非ローカル電力ネットワークおよび／またはタービン発電所へのエネルギー貯蔵設備の接続は、当業者により適切に構成されうる。
【００２４】
別の実施形態では、異なる複合発電所のいくつかのエネルギー貯蔵設備の制御ユニットも、複数のエネルギー貯蔵設備をエネルギー貯蔵システムとして運転するため、該当する場合に通信ネットワークを介して中央制御ユニットに接続されうる。複合発電所または複合発電所のいくつかのエネルギー貯蔵設備から成るこのようなシステムでは、個々のタービン発電所の特性量信号に基づく個々のエネルギー貯蔵設備の制御が、中央制御ユニットにより実施されるグローバル需要制御により置き換えられるか、あるいは個々のエネルギー貯蔵設備で利用可能な自由容量の場合には増強されうる。このようなエネルギー貯蔵システムでは、個々のエネルギー貯蔵設備の制御は、接続されているタービン発電所の特性量信号に応じて実施されず、むしろ、中央制御ユニットは関係する複合発電所すべての特性量信号を制御するとともに、これに応じて、特性量信号に取って代わるグローバル制御命令を当該のローカル制御ユニットへ伝送する。エネルギー貯蔵システムでグローバル制御命令を実行するために、エネルギー貯蔵設備は非ローカル電力ネットワークに直接的に接続される必要はない。この目的のためには、エネルギー貯蔵設備が、タービン発電所を介して非ローカル電力ネットワークに間接的に接続されることで充分である。中央制御ユニットにより様々なエネルギー貯蔵設備へ伝送されるグローバル制御命令は、エネルギー貯蔵システムのタスク全体を、または具体的には地域的な目的で考慮することができる。こうして例えば、エネルギー貯蔵システムレベルへの外部影響の変化に基づいて、ローカル予備電力を、一つ以上のエネルギー貯蔵設備のローカル余剰量のエネルギーの貯蔵に適応させる必要が生じる。したがって中央制御ユニットはこれらのエネルギー貯蔵設備のための新しいグローバル制御命令を作成および伝送し、これらのグローバル制御命令は、現場で当該の制御ユニットにより個々のエネルギー貯蔵設備について実行される。例を挙げると、予想される強い風力のため、風力発電所からの大量の風力エネルギーが一時的に貯蔵されなければならない。風力発電所に近い対象のエネルギー貯蔵設備は、ここに設置されたエネルギー貯蔵設備がすでに過充電されているので、これに充分な自由な貯蔵容量を有していない。この場合には、現場のローカルエネルギー貯蔵設備で予想される量の風力エネルギーを貯蔵するため充分な貯蔵容量が現場で提供されるように完全には充電されていない他のエネルギー貯蔵設備へのエネルギー移送を中央制御ユニットが実行する。
【００２５】
この目的のため、中央制御ユニットと個々のローカル制御ユニットとは、通信ネットワークを介して接続されなければならない。通信ネットワークは、本発明の範囲内で当業者により適切に構成されうる。例えば、通信ネットワークは、無線ベースネットワークやセルラーネットワーク、高可用性接続、またはＩＥＣＧによるネットワークである。代替例として、通信ネットワークは、有線電話ネットワークとして、またはコンピュータネットワーク（例えばインターネット）を介して構成されうる。一実施形態において、通信ネットワークは、いくつかの異なるタイプのネットワーク（サブ通信ネットワーク）と、中央制御ユニットおよびローカルエネルギー貯蔵システムへ、および／またはローカル制御ユニットへの対応のインタフェースとを有する。通信ネットワークにいくつかのサブ通信ネットワークが存在すると、一つのタイプのネットワークに障害が生じた場合に、中央制御ユニットとローカル制御ユニットとの間の無障害通信に代替的ネットワークタイプが利用可能であるので、通信ネットワーク全体の障害リスクを低下させる。好ましくは、通信ネットワークは、ケーブル、無線、および有線のサブ通信ネットワークを有する。
【００２６】
別の実施形態では、個々のエネルギー貯蔵設備の制御ユニットは、通信ネットワークを介した中央制御ユニットへの既存の接続を周期的に点検するように構成される。いわゆるデジタルハンドシェイクでは、通信接続の存在が点検される。この目的のため、制御ユニットは、中央制御ユニットへデータパケットを送り、これを受けて、返送された対応のデータパケットを受け取る。送られた伝送と受け取られた返送とは、当該の制御ユニットによりログされ、例えばサーバまたはデータベースに記憶される。代替例として、上述のデジタルハンドシェイクは対象の中央制御ユニットによっても開始されうる。好適な実施形態では、制御ユニットの間での通信ネットワークを介してデジタルハンドシェイクが直接的にも実行される。このようにして、中央制御ユニットと、エネルギー貯蔵設備の制御ユニットとの間で通信が可能であるかどうかが常に確認される。結果的に、通信妨害が障害であると誤解され、対応する最終グローバル制御命令の継続を伴うグローバル制御命令を更新することはない。通信妨害の場合は、その旨を制御ユニットに伝えることが可能でなくても別のグローバル制御命令が必要であろう。
【００２７】
別の実施形態において、エネルギー貯蔵設備の制御ユニットは、中央制御ユニットへの接続妨害の場合に、通信ネットワークに存在する代替的なサブ通信ネットワークを介してこの接続を回復できるように構成される。通信ネットワークの冗長性のため、代替的サブ通信ネットワークを介して調整およびシステムシステムタスクについて重要と考えられる更新を実施することが可能である。可能なサブ通信ネットワークは、例えば、無線ベース、ケーブルベース、または例えばセルラーネットワーク、インターネット、通常の電話ネットワークまたは電力ネットワークのような有線通信ネットワークであり、送電網の送電ケーブルを介してデータ接続が確立される。
【００２８】
一実施形態において、複合発電所は、地理的に異なる場所に配設されるとともに非ローカル電力ネットワークに接続される複数のエネルギー貯蔵設備を有する。地理的に異なる場所であるため、非ローカル電力ネットワークへ追加供給されたエネルギーが近隣に所在する主要な消費者に供給されうるように、広いエリアまたは領域にわたってエネルギー貯蔵設備を分散させることができる。これと対照的に、例えば大規模揚水発電所により提供されるエネルギーは、非ローカル電力ネットワークで消費者まで遠距離を移送されなければならない。
【００２９】
この状況で、伝送されたタービン発電所の特性量信号に基づいて特定の複合発電所のためのエネルギー貯蔵設備を制御する制御ユニットが設けられる。この目的のため、タービン発電所の監視ユニットは、タービンの回転速度固有特性量を判定するように機能する適当な測定ユニットを有する。
【００３０】
別の実施形態において、監視ユニットは、回転速度の判定中に冗長性を達成するためタービンの回転速度固有特性量を判定するように機能するいくつかの測定ユニットを有する。例えば回転計の形である測定ユニットは、例としては機械的または電気的である様々な態様で存在する。一般に採用される測定方法は例えば、例えば、誘導、光学、音響、またはジャイロメータ測定方法である。当業者は、タービンの回転速度を判定するのに適当な測定ユニットを選択できる。
【００３１】
別の実施形態において、タービン発電所の監視ユニットは、特性量信号を制御ユニットへ安全に伝送することを目的とする安全データ回線として構成されているデータ接続を介して、エネルギー貯蔵設備の制御ユニットに接続されている。このようにして、外部からの操作に対する複合発電所の運転信頼性が向上する。タービン発電所とエネルギー貯蔵設備との間の物理的な距離は、かなり顕著に変化しうる。一実施形態では、タービン発電所の構内にエネルギー貯蔵設備が設置されうる。その際には、発電所構内が単独で安全対策されうるので、安全データ回線は絶対的に必要なものではない。別の実施形態では、タービン発電所の構内からかなりの距離にエネルギー貯蔵設備が設置されうる。その際には、安全データ伝送は複合発電所の運転信頼性とともにネットワーク障害に対する信頼性も高める。
【００３２】
本発明はまた、本発明による複合発電所を運転する方法に関し、複合発電所は、接続されている非ローカル電力ネットワークへ電力を供給するための少なくとも一つのタービン発電所を有し、個別的に、またはタービン発電所を介して、非ローカル電力ネットワークに接続されている少なくとも一つのエネルギー貯蔵設備も有し、この方法は以下のステップを有する。
タービン発電所により非ローカル電力ネットワークへエネルギーが供給されている間は少なくとも、少なくとも一つの監視ユニットによって回転固有特性量に基づきタービンの回転速度が監視されるステップ。
回転速度固有特性量に基づく特性量信号が、監視ユニットからデータ接続を介してエネルギー貯蔵設備の制御ユニットへ伝送されるステップ。
タービンの回転速度が低下している場合に、特性量信号を受けて制御ユニットにより開始されるものとして、エネルギー貯蔵設備によって非ローカル電力ネットワークへエネルギーが供給されるステップ。
【００３３】
一実施形態において、方法は、タービンの回転速度が上昇している場合に、その旨のタービン回転速度信号を受けて制御ユニットにより開始されるものとして、非ローカル電力ネットワークからのエネルギー、または非ローカル電力ネットワークのためのタービン発電所により提供されるエネルギーの一部を、エネルギー貯蔵設備が吸収および貯蔵する追加ステップを有する。
【００３４】
別の実施形態において、方法は、目標回転速度からのタービンの回転速度の偏差の関数として、追加供給エネルギーの量および／または吸収エネルギーの量を制御ユニットが可変制御する追加ステップを有する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
発明の上記および他の態様が以下のように図に詳しく示される。
【図１】本発明による複合発電所の実施形態を示す。
【図２】本発明による複合発電所のエネルギー貯蔵設備の実施形態を示す。
【図３】回転速度固有特性量に基づくタービンの回転速度をベースとするエネルギー貯蔵設備の制御の実施形態を示す。
【図４】本発明による方法の実施形態を示す。
【図５】エネルギー貯蔵設備の調整ユニットの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、ここでは詳細に説明しない消費者（負荷６）が接続されている非ローカル電力ネットワーク５へエネルギーを供給するための複合発電所１を示す。複合発電所１はここでは、タービン発電所２、例えば火力発電所と、同じタイプの三つのエネルギー貯蔵モジュール３１を備えるエネルギー貯蔵設備３とを有する。タービン発電所２は、二つの発電ブロック２０を有し、接続されている非ローカル電力ネットワーク５へエネルギーを供給するＥ２ためのタービン２１を各々が備える。タービン２１の各々は、非ローカル電力ネットワーク５へエネルギーが供給されているＥ２間は少なくとも、回転速度固有特性量、例えば当該タービン２１の回転速度を測定するための測定ユニット２３を有し、また、回転速度固有特性量ＫＤに基づいてタービンの回転速度を監視することを目的として測定ユニットに接続されている監視ユニット２２も有する。ここで、一方では、エネルギー貯蔵設備３は、非ローカル電力ネットワーク５に個別的に、またこれに追加してタービン発電所２の発電所タービン２１の接続ポイントに（二重矢印を含む一点鎖線）接続されている。他の実施形態では、タービン２１ごとにいくつかの測定ユニット２３、またはタービン２１ごとにいくつかの監視ユニット２２が設けられうる。別の実施形態では、回転速度固有特性量ＫＤに基づいてタービンの平均回転速度を計算するためと、当該の特性量信号ＫＳを制御ユニット３２へ送るために、タービン２１ごとに少なくとも一つの測定ユニット２３を装備する共有監視ユニット２２が、タービン発電所２ごとにすべてのタービン２１に一つのみ設けられてもよい。データ回線４（破線）を介して特性量信号ＫＳを制御ユニット３２へ伝送するため、二つの監視ユニット２２がエネルギー貯蔵設備３の制御ユニット３２に接続される。ここで、―特性量信号ＫＳを受けて―、エネルギー貯蔵設備３により、タービン２１の回転速度が（例えば第１閾値よりも）低下している場合に、非ローカル電力ネットワーク５へ追加エネルギーを供給するＥ３、あるいはタービン２１の回転速度が（例としては第２閾値よりも）上昇している場合に、非ローカル電力ネットワーク５からのエネルギー、または非ローカル電力ネットワーク５のためのタービン発電所２により提供されるエネルギーの一部を吸収および貯蔵Ａ３するように、エネルギー貯蔵設備３の制御ユニット３２が構成されている。第１および第２閾値は、タービンの回転速度の目標値より下または上でありうる。当業者は、タービンの回転速度の目標値または回転速度固有特性量ＫＤと第１および第２閾値との差分を適当に選択できる。連続制御の場合には、エネルギー貯蔵設備へのエネルギーの放出またはこれからのエネルギーの吸収の制御は、タービンの回転速度の目標値ＳＤまたは回転速度固有特性量ＫＤからの偏差が生じた時点で行われる。ここに示されるエネルギー貯蔵設備３は、エネルギー貯蔵設備３内で内部電力ネットワーク３３に接続されている三つのエネルギー貯蔵モジュール３１を有し、内部電力ネットワーク３３は適切な調整ユニット３４を介して、非ローカル電力ネットワーク５またはタービン発電所２に接続されている。各エネルギー貯蔵モジュール３１は、独自の接続ポイント３５を介して、エネルギー貯蔵設備３の内部電力ネットワーク３３に接続されている。各エネルギー貯蔵モジュール３１は、エネルギー貯蔵モジュールを制御するように機能するモジュール制御ユニット３１１を有し、エネルギー貯蔵設備２の制御ユニット３２は、モジュール制御ユニット３１１のためのマスタ制御ユニット３２として構成されている。二つの発電所ブロック２１を備えるタービン発電所２の実施形態が例としてのみ示されており、他の発電所２については数および出力に関して実施例は変化しうる。同じ理由から、エネルギー貯蔵設備は、三つより少ないエネルギー貯蔵モジュールまたはこれより多いエネルギー貯蔵モジュールを有しうる。
【００３７】
図２は、本発明による複合発電所１のエネルギー貯蔵設備３の別の実施形態を示し、一例として、エネルギー貯蔵モジュール３１の一つは、四つのフライホイールエネルギー貯蔵ユニット３１２を備える機械的エネルギー貯蔵モジュール３１として構成されている。他の実施形態では、異なる数のフライホイールエネルギー貯蔵ユニット３１２がエネルギー貯蔵モジュール３１ごとに設けられうる。この数も、異なるエネルギー貯蔵モジュール３１の間で変化しうる。ここで、モジュール制御ユニット３１１は、マスタ制御ユニット３２としてのエネルギー貯蔵設備３の制御ユニット３２により与えられる命令を受けて、内部電力ネットワーク３３へエネルギーを放出する３１ｏかこれからエネルギーを吸収３１ｉする。
【００３８】
図３は、タービンの回転速度固有特性量ＫＤ（例えば測定による回転速度）に基づいてエネルギー貯蔵設備３を制御するための実施例を示す。正弦波破線ＫＤは、経時での回転速度固有特性量ＫＤの曲線の一例を表す。曲線形状は例示目的のみで選択されており、運転中には、この図の曲線から多くの点で逸脱しうる。左側の垂直軸は、水平線としての目標回転速度ＳＤとともに回転速度固有特性量ＫＤを示す。目標回転速度ＳＤを上回る回転速度固有特性量ＫＤは、目標値ＳＤより高いタービン回転速度に対応する。これに対応して、目標値ＳＤを下回る回転速度固有特性量ＫＤは、タービンの目標回転速度より低い回転速度に対応する。右側の垂直軸は、エネルギー貯蔵設備３についての供給エネルギー（水平軸より上）と吸収エネルギー（水平軸より下）を示す。垂直破線は、経時での回転速度固有特性量ＫＤの曲縁上の特定ポイントを指している。ポイントＰ１およびＰ２については、回転速度固有特性量ＫＤは、記録された時間間隔内でそれぞれ最小値または最大値に当たる（タービンの最低または最高回転速度に対応する）。回転速度固有特性量が目標値ＳＤよりも低下した場合、この実施形態では、接続されている電力ネットワークへエネルギーが放出され、回転速度固有特性量ＫＤの低下が停止するまで単位時間当たりに放出されるエネルギー量（実線）が増加する。示されたエネルギーレベルがエネルギー貯蔵設備３の最大電力出力より下にある間は、この増加が行われる。最大電力出力に達すると、経時で一定して電力ネットワーク５へ供給される。他の実施形態では、エネルギー貯蔵設備３が所定の貯蔵レベル（例えば最大容量の１０％）よりも低下するとすぐに、供給も停止される。エネルギー貯蔵設備により実行される供給と並行して、タービンの回転速度が長時間にわたって目標値を下回っている場合にタービン発電所がランプアップされるため、発電所そのものが後の時点でエネルギー供給の不足を補正できる。回転速度固有特性量ＫＤが減少しなくなると、エネルギーが電力ネットワーク５へ供給され、エネルギーの量は一定であるか（図のように）減少する。回転速度固有特性量ＫＤが目標値ＳＤに達すると、理想的には、エネルギー貯蔵設備３によるエネルギーの放出Ｅ３が停止される。しかし、回転速度固有特性量ＫＤが増加し続ける場合には、エネルギーがエネルギー貯蔵設備３から吸収されて貯蔵されるＡ３。ここでも、回転速度固有特性量ＫＤが増加しなくなるまで、貯蔵量が同じく増加する。その後、（図示されていないが）回転速度固有特性量ＫＤが再び目標値ＳＤに達するまで、さらなる吸収Ａ３が一定するか（図のように）再び低下する。
【００３９】
図４は、本発明による調整方法の実施形態を示し、タービン発電所２により非ローカル電力ネットワーク５へエネルギーが供給されているＥ２間は少なくとも、少なくとも一つの監視ユニット２２によって回転速度固有特性量ＫＤに基づいてタービン２１の回転速度が監視されるＤＵ。監視ＤＵは、連続的または周期的に実行される。この目的のため、タービン２１により、またはこの目的に適した監視ユニット２２の測定ポイント（不図示）により、回転速度固有特性量ＫＤが対応して連続的または周期的に供給される。この監視ＤＵに基づく特性量信号ＫＳは、監視ユニット２２により、データ接続４を介してエネルギー貯蔵設備３の制御ユニット３２へ伝送されるＵＳ。そして制御ユニットは、タービン２１の回転速度固有特性量ＫＤが低下している（関連の目標値ＳＤより少ない）場合に、特性量信号ＫＳを受けて調整ユニット３４を介した非ローカル電力ネットワーク５へのエネルギーの供給Ｅ３を調整する。タービンの回転速度が目標回転速度（目標値）に達するまで、例えば図３に示されているようにエネルギーが供給されうる。そうでない場合には、タービンの回転速度固有特性量ＫＤが目標値ＳＤ（目標回転速度）より上であるか（上昇したか）どうかが点検される。その場合に、タービン２１の回転速度固有特性量ＫＤが目標値ＳＤを上回ってタービンの回転速度が目標回転速度ＳＤに達していない間は、非ローカル電力ネットワーク５からのエネルギー、または非ローカル電力ネットワーク５のためのタービン発電所２により提供されるエネルギーの一部の吸収および貯蔵Ａ３を制御ユニット３２が調整する。エネルギーの供給Ｅ３または吸収Ａ３のため、（破線矢印で示されているように）制御ユニット３２がエネルギー貯蔵設備２１の調整ユニット３４を適宜制御する。
【００４０】
図５は、この実施形態ではタービン発電所２および非ローカル電力ネットワーク５に接続されている調整ユニット３４の実施形態を示す。調整ユニット３４がエネルギー貯蔵設備３と、接続されている非ローカル電力ネットワーク５および／または接続されているタービン発電所２との間でのエネルギーフローを調整するように、また必要であれば、調整ユニット３４がローカルエネルギー貯蔵設備３からの一つ以上の接続を切断するように、この実施形態の調整ユニット３４は、非ローカル電力ネットワーク５またはタービン発電所２への接続の各々について制御要素３６−１と個別の切断スイッチ３７−２とを備える制御ボックス３６を有する。（いくつかのエネルギー貯蔵モジュールが設けられる場合にマスタ制御ユニット３２として構成される）制御ユニット３２は、データ接続７を介して、制御ボックス３６の制御要素３６−１に接続され、エネルギーフローを制御するため、調整機能ＫＦＤの適用可能構成データを制御ボックス３６へ、ここでは制御要素３６−１へ直接的に伝送する。調整機能ＫＦＤの構成データに基づいて、制御要素３６−１は、切断スイッチ３６−２への内部電力ネットワーク３３への流入／からの流出エネルギーフローの分散を制御する。この実施形態では、単なる例として、接続されている電力ネットワーク５へのエネルギーの直接供給Ｅ３によるエネルギーの分散が示されている。制御ボックス３６は、接続されている電力ネットワーク５からの、および／またはタービン発電所２からのエネルギーフローを制御するのに等しく適しており、二つのエネルギーフローの規模は変化しうる。エネルギー貯蔵設備３はここでは明示されていない。また、制御ボックス３６は、接続されている非ローカル電力ネットワーク５からの当該の測定ユニット８から関連データを同時に受取り、これに基づいて、制御要素３６−１に記憶された関連データＲＤの基準または閾値によって、接続されている電力ネットワーク５の存在を導出する。接続されている電力ネットワーク５がネットワーク障害のため利用可能でなくなった場合には、制御要素３６−１へ伝送された当該の関連データにおいて電力ネットワーク５の障害が明白となり、これを受けて、制御要素３６−１は適切な切断命令（破線矢印）を当該の切断スイッチ３６−２へ自動的に送って、接続されている電力ネットワーク５からエネルギー貯蔵設備３を切断し、その後、スイッチ３６−２の切断により、すでに接続されている電力ネットワーク５を切断する。接続されている電力ネットワークの切断は、数ミリ秒以内で行われる。電力ネットワークからの切断の後に、エネルギー貯蔵システム１はタービン発電所２のための運転準備状態のままである。結果的に、非ローカル電力ネットワーク５の障害の場合に、短絡または過負荷が効果的に防止されうる。他の実施形態では、調整ユニット３４、とりわけ制御ボックス３６が二つ以上の電力ネットワークにも接続されうる。接続されている二つ以上の電力ネットワークも、ローカル電力ネットワークやその他であってもよい。概して、エネルギー貯蔵設備３は、非ローカル電力ネットワーク５から切断された後でも、非ローカル電力ネットワークとは別に、タービン発電所へ伝送されうるかなりの量の貯蔵エネルギーを有している。ゆえに、エネルギーが貯蔵されたエネルギー貯蔵設備も、非ローカル電力ネットワークのネットワーク障害の後でタービン発電所の自力起動サポートＳＳＵに利用可能である。
【００４１】
ここに提示される実施形態は、本発明の例を構成し、ゆえに限定的に解釈されてはならない。当業者により検討される代替的実施形態も同様に、本発明の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１  本発明による複合発電所
２  タービン発電所
２０  タービン発電所の発電所ブロック
２１  タービン発電所のタービン
２２  監視ユニット
２２ａ，２２ｂ  いくつかのタービン用監視ユニット
２３  測定ユニット
３  エネルギー貯蔵設備
３１  エネルギー貯蔵モジュール
３１１  モジュール制御ユニット
３１２  フライホイールエネルギー貯蔵ユニット
３１ｉ  エネルギー貯蔵モジュールによる内部電力ネットワークからのエネルギーの吸収
３１ｏ  エネルギー貯蔵モジュールによる内部電力ネットワークへのエネルギーの供給
３２  制御ユニット
３３  エネルギー貯蔵設備の内部電力ネットワーク
３４  非ローカル電力ネットワークおよび／またはタービン発電所へのエネルギー貯蔵設備の接続のための調整ユニット
３５  接続ポイント
３６  調整ユニットの一部としての制御ボックス
３６−１  制御要素
３６−２  切断スイッチ
４  データ接続
４ｓ  安全データ回線
５  非ローカル電力ネットワーク
６  非ローカル電力ネットワークへの負荷（消費者）
７  調整ユニットと制御ユニットとの間のデータ接続
８  非ローカル電力ネットワークでネットワークデータを判定するための測定ユニット
Ａ３  エネルギー貯蔵設備によるエネルギーの吸収および貯蔵；吸収エネルギーの量
Ｅ２  調整式発電所から非ローカル電力ネットワークへのエネルギーの供給
Ｅ３  エネルギー貯蔵設備から非ローカル電力ネットワークへのエネルギーの供給；供給エネルギーの量
ＫＦＤ  レギュレータ機能の構成データ
Ｐ１，Ｐ２  時間の関数としてのタービン回転速度曲線における極値
ＳＤ  回転速度固有特性量についての目標値（目標回転速度）
ＳＳＵ  自力起動サポート
ＫＤ  タービンの回転速度についての回転速度固有特性量
ＫＳ  特性量信号
ＵＤ  回転速度固有特性量に基づくタービン回転速度の監視
ＵＳ  制御ユニットへの特性量信号の伝送
【図１】
2016530859.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2016530859.tif 000009
2016530859.tif 000010
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