(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電動車両、特に電気自動車を充電するための充電ステーションを動作させる方法であって、前記充電ステーションが、グリッド接続点において電力供給グリッドに接続されていることによって、前記電力供給グリッドから前記グリッド接続点を介して電気エネルギを受給し、前記方法が、
前記電力供給グリッドから電気エネルギを引き出すステップと、
前記電力供給グリッドから引き出された前記電気エネルギを使用して１つ又は複数の電動車両を充電するステップと、
を含み、
前記充電ステーションが、前記電力供給グリッドが電気的にサポートされるように、制御され、
前記充電ステーションが、前記供給グリッド内におけるグリッド障害に対処するように構成されており、特に、
前記充電ステーションが、グリッド障害が発生しても前記供給グリッドに接続されたままであり、そして、グリッド状態に応じて及び／又はグリッドオペレータによる規定に応じて、前記供給グリッドから電力を取り出す、あるいは、前記供給グリッドに電力を給電する、及び／又は、
前記充電ステーションが、グリッド障害の直前と同じ量の電力を前記グリッド障害の後に前記供給グリッドから引き出すように制御される、
前記方法。
【請求項２】
前記電気エネルギの前記引き出しが、前記電力供給グリッドが電気的にサポートされるように制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電気エネルギの前記引き出しが、前記電力供給グリッドのグリッド状態及び／又はグリッド特性に応じて制御される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
グリッド状態が、前記電力供給グリッドの状態を意味しており、
グリッド周波数、
グリッド周波数の変化、
グリッド電圧、
グリッド電圧の変化、及び、
グリッド電圧の高調波成分
を含むリストから選択され、及び／又は、
グリッド特性が、前記電力供給グリッドの特性を意味しており、
ここでは、特に、前記グリッド接続点での前記充電ステーションの変更された電力取り出しに対する前記グリッド接続点での前記電力供給グリッドの電圧応答として定義されるグリッド感度と、
前記充電ステーションによって取り出し可能な公称電力に対する、前記グリッド接続点での前記電力供給グリッドによって供給可能な最大短絡電流の比と、
を含むリストから選択される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
電気エネルギの前記引き出しが、規定可能な基準値に応じて、特に、外部信号によって規定可能な１つ又は複数の基準値、特に電力値に応じて、制御される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電気エネルギの前記引き出しが、電力、特に有効電力がグリッド周波数に応じて前記供給グリッドから引き出されるように、制御される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記充電ステーションが、グリッド状態及び／又は前記供給グリッドのグリッドオペレータによる規定に応じて、前記供給グリッドから無効電力を引き出す、あるいは、前記供給グリッドに無効電力を給電する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記充電ステーションが、グリッド状態に応じて及び／又はグリッドオペレータによる規定に応じて、前記充電ステーションの蓄電装置から前記供給グリッドに電力を給電するように制御される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記充電ステーションが、グリッド周波数及び／又はグリッド周波数の変化に応じて瞬間的なリザーブを提供し、そのために、
前記充電ステーションが前記供給グリッドから瞬間的に取り出す電力を削減する、及び／又は、
前記充電ステーションの蓄電装置から前記供給グリッドに電力を給電する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記充電ステーションがグリッド周波数及び／又はグリッド周波数の変化に応じて前記供給グリッドから追加電力を取得し、これによって、前記充電ステーションがグリッド周波数及び／又はグリッド周波数の変化に応じて前記供給グリッドから追加電力を消費し、その際、
前記充電ステーションが、該充電ステーションの蓄電装置に、より多くの電力を蓄えるために前記供給グリッドから瞬間的に取り出す電力を増大する、及び／又は、前記１つ又は複数の電動車両を充電するための電力を増大する、及び／又は、
結果として熱的に電力を消費するために、追加の消費機において、特に、１つ又は複数の電気抵抗器から成る抵抗構成物に電力を、目標とする態様で、導くチョッパーシステムにおいて、電力を消費する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記供給グリッドからの電気エネルギの前記引き出しのために、電力が前記供給グリッドから取り出され、
電力の変化を、その変化速度に関して、制限するために、少なくとも１つの変化制限が規定され、特に、
電力の一時的な増加又は一時的な減少を制限するために、共通の又は上側及び下側の制限勾配が規定される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
特に、取り出される電力の変化速度の制限の結果として、追加的に必要な又はより少なくて済む電力が、
前記充電ステーションの蓄電装置の使用、
各々の場合に充電されるべき前記電動車両の充電電力の変更、及び
前記充電ステーションの別の消費機の制御
を含むリストから得られる少なくとも１つの対策によって、提供又は取得される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記供給グリッドからの電気エネルギの引き出し、
前記電動車両の充電、
前記充電ステーションの別の消費機の制御、及び／又は、
前記供給グリッドへの電力の給電は、
前記充電ステーションが、特に、前記電動車両を充電するために、及び、前記供給グリッドに給電するために、充電済み蓄電容量として、提供できる電力、及び／又は、
前記充電ステーションが、充電可能蓄電容量として、特に前記供給グリッドから取得できる電力
を斟酌して制御される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記供給グリッドから取り出される最大電力が、固定的に又は可変的に規定可能であり、特に、
固定的規定がグリッドオペレータによる外部信号によって実施される、及び／又は、
可変的規定がグリッド特性及び／又はグリッド状態に応じて実施される、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記充電ステーションに、あるいは、同じ前記供給グリッドに接続された少なくとも１つのウインドファームの少なくとも１つの動作状態が斟酌される、及び／又は、
前記少なくとも１つのウインドファームが、前記充電ステーションによって、あるいは、前記充電ステーションと前記少なくとも１つのウインドファームとの上位にある総合的な制御ユニットによって、少なくとも部分的に制御される、
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記供給グリッド内における電力の流れを制御するために、及び／又は、
前記供給グリッド内における電圧調整をサポートするために、
前記充電ステーションと前記少なくとも１つのウインドファームとを協調させる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
複数の電動車両、特に電気自動車を充電するための充電ステーションであって、該充電ステーションが、グリッド接続点において電力供給グリッドに接続されていることによって、前記電力供給グリッドから前記グリッド接続点を介して電気エネルギを受給し、該充電ステーションが、
前記電力供給グリッドから電気エネルギを引き出すための能動整流器又は双方向インバータと、
各々が前記電力供給グリッドから引き出された電気エネルギを使用して前記電動車両の１つを充電する複数の充電端子と、
前記充電ステーションを制御する中央制御器と、
を備えており、
前記中央制御器が、前記電力供給グリッドが電気的にサポートされるように前記充電ステーションを制御するように構成されており、
前記充電ステーションが、前記供給グリッド内におけるグリッド障害に対処するように構成されており、特に、
前記充電ステーションが、グリッド障害が発生しても前記供給グリッドに接続されたままであり、そして、グリッド状態に応じて及び／又はグリッドオペレータによる規定に応じて、前記供給グリッドから電力を取り出す、あるいは、前記供給グリッドに電力を給電する、及び／又は、
前記充電ステーションが、グリッド障害の直前と同じ量の電力を前記グリッド障害の後に前記供給グリッドから引き出すように制御される、
前記充電ステーション。
【請求項１８】
前記充電ステーションが、請求項１〜１６のいずれか一項に記載されたように動作させられるように構成されており、特に、前記中央制御器が、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されている、請求項１７に記載の充電ステーション。
【請求項１９】
少なくとも１つの蓄電装置に電気エネルギを一時的に蓄えるために、特に、
必要に応じて電動車両を充電するために瞬間的に必要とされる電力よりも多くの電力を、一時的な蓄電によって、前記供給グリッドから取得できるようにするために、及び／又は、
電動車両を充電するために、必要に応じて前記蓄電装置に蓄えられたエネルギを使用して、前記供給グリッドから瞬間的に取り出される電力よりも多くの電力を提供するために、及び／又は、
電力を前記供給グリッドに給電するために、
前記少なくとも１つの蓄電装置が設けられている、請求項１７又は１８に記載の充電ステーション。
【請求項２０】
必要に応じて、特に、電動車両を充電するために瞬間的に必要とされる電力よりも多くの電力が前記供給グリッドから取り出される場合に、電力を消費するために、少なくとも１つの別の消費機が設けられており、
前記充電ステーション、特に前記中央制御器が前記少なくとも１つの別の消費機を制御するように構成されている、
請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の充電ステーション。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの別の消費機が、
電力を、１つ又は複数の電気抵抗器から成る抵抗構成物に、目標とする態様で、導くことによって、この追加の電力を熱的に消費するチョッパーシステムと、
電力を異なる形態のエネルギに、特にガスに、変換するための変換装置、特に電解槽と、
を含むリストから選択される、請求項２０に記載の充電ステーション。
【請求項２２】
電力を交換するための直接電線を介して、特に、各々の場合、中間ＤＣ電圧回路を介して、あるいは、
同じ前記供給グリッドを介して、
ウインドファームに、及び／又は、少なくとも１つの別の充電ステーションに結合されており、前記充電ステーションの制御と前記ウインドファームの制御、少なくとも該ウインドファームの制御変数とを協調させるように構成されている、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の充電ステーション。
【請求項２３】
前記供給グリッド内における電力の流れを制御するために、及び／又は、
前記供給グリッド内における電圧調整をサポートするために、
前記充電ステーションと少なくとも１つのウインドファームとを協調させる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電動車両を充電するための、特に、複数の電気自動車を充電するための充電ステーションを動作させる方法に関する。本発明は、更に、このタイプの充電ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両、特に電気自動車の数が増加しているために、それに対応する充電ステーションの提供も必要である。特に移動中の電気自動車の充電も可能にするために、充電ステーションは、今日の燃焼燃料用の充填ステーション（filling stations for combustion fuels）と同じように必要になる。この点で、このタイプの充電ステーションについては、「電気充填ステーション（electric filling station）」という用語も使用できる。
【０００３】
従って、このタイプの充電ステーションにおいては、複数の車両が同時に充電され、それらの電気自動車の運転者は、通常、充電ステーションで過度に長居する必要がないように、この充電が可能な限り迅速に行われることを期待する。しかしながら、これによって、それに対応する大量のエネルギも可能な限り最短時間で電気自動車に供給する必要があるという問題が生じる。
【０００４】
各充電手順の特定の制御、及び、各場合に充電される個々の車両への充電ステーションでの分配の特定の制御に加え、充電ステーションにエネルギを供給する問題も生じる。
【０００５】
この目的のために、電力供給グリッド（高圧送電線網）への、それに対応する接続を提供できる。このタイプの接続を、ここでは、それぞれの充電ステーションのグリッド接続点と呼ぶことにする。注意すべき点として、このタイプの充電ステーションは、国内において比較的局地に、例えば幹線道路に、設置されることが多い。従って、このタイプの充電ステーションは、通常、関係する電力供給グリッドのトポロジに関して局地に設置できる。これによって、必要な充電電力を供給するための送電線容量が制限されるという問題が生じる可能性がある。複数の車両用の充電ステーションは、多数の車両を充電できる場合にのみ、効率的に動作可能であることもある。
【０００６】
この問題に対処するために、電力供給グリッドの、それに対応する拡張を実施することによって、複数の充電ステーションに、それぞれ必要な送電線容量を作り出すことができる。しかしながら、このタイプの拡張は非常に高価になる場合がある。このタイプの接続送電線の架設又は変更についてのコストに加えて、それに対応する承認手続きも必要になる。更に、あるいは、従って、そのような送電線容量の増大によって、このタイプの充電ステーションの建設が遅れる可能性もある。この結果として、それに対応する充電ステーションの建設が全体的に失敗することさえもある。
【０００７】
あるいは、基本的に、それに対応する高い送電線容量が存在する場所にのみ充電ステーションを建設する試みを行うことができる。しかしながら、これは、このタイプの充電ステーションを、充電される電動車両のニーズに可能な限り一致するように、あるいは、可能な限り焦点を合わせて計画する必要があるという概念と矛盾する。
【０００８】
いずれにせよ、このタイプの充電ステーションが電力供給グリッドに影響を与えることも考慮に入れなければならない。特に、このタイプの充電ステーションには、車両を充電するためにあまり一貫して電力を必要とせず、折々に負荷のピークがあるという問題がある場合もある。このような負荷のピークは、１日を通じてだけではなく１年を通じても分散して発生する可能性があり、更に、例えば、当該充電ステーションが設置されている基幹道路における交通渋滞又は事故の場合など、状況に依存することもある。従って、電力供給グリッドから当該充電ステーションへの電力供給だけではなく、その充電ステーションから生じて電力供給グリッドに掛かる負荷も問題になる可能性がある。
【０００９】
ＡＣ電圧グリッドから電動車両の蓄電装置を充電でき、また、ＡＣ電圧グリッドに給電できる充電装置が特許文献１から知られている。
【００１０】
独国特許商標庁は、本出願についての優先権出願において、次の先行技術文献を更に調査した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第８,９８１,７０８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０５００４２号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１４２２１５５５号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２０１５１１４７０４号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１７／０２１４８８号
【発明の概要】
【００１２】
従って、本発明の目的は、前述の問題の少なくとも１つに対処することである。特に、可能な限り簡単な態様で充電ステーションの接続を可能にし、この接続を可能な限りグリッドコンパチブルである（grid-compatible：高圧送電線網に適合する）ように設計する解決策の提案を意図している。少なくとも今までに知られている解決策に対する代替解決策の提案を意図している。
【００１３】
本発明に従って、請求項１に記載の充電ステーションを動作させる方法を提案する。この充電ステーションは、複数の電動車両を充電するために設けられる。これは、特に電気自動車を対象としており、これには、乗用車だけではなく、バスやトラックも含まれることがある。このタイプの充電ステーションは、基本的に他の電動車両の充電についても設けることができ、あるいは、ここに提案する解決策は、電気自動車を充電しない他の充電ステーションについても適している場合がある。しかしながら、電気自動車用の充電ステーションは、ここでは、特に重要な役割を果たしており、その理由は、これらが、場合によっては、他に電力を必要とする又は電力を提供するものがない場所に、全国的に、局地的に分散して配置されているからである。更に、電気自動車用のこのタイプの充電ステーションには、散発的で多かれ少なかれ予期せぬ電力ピークをカバーする必要があるという特段の課題もある。
【００１４】
この方法のベースとなる充電ステーションは、グリッド接続点で電力供給グリッドに接続されている。これは、このグリッド接続点を介して、電力供給グリッドからエネルギが供給される。最も単純な場合、これは、各々の場合に、ニーズに基づいて必要とされる充電電力も、電力として、グリッドから取り出されることを意味し得る。しかしながら、例えば予備充電蓄電装置を使用すれば、現在の充電電力が、電力供給グリッドから取り出される電力と必ずしも正確に一致する必要はないことにも留意する必要がある。従って、これらの電力は一時的に互いに異なる場合があるが、より長い期間に亘って合計されるこれらのエネルギは互いに一致するべきであり、但し、例えば、充電ステーションの別の消費機がエネルギを消費する場合には例外がある。従って、充電ステーションを動作させる本方法の１つのステップは、電力供給グリッドから電気エネルギを引き出すことを必要とする。次に、１つ又は複数の電動車両が、電力供給グリッドから引き出されたこの電気エネルギを使用して充電される。複数の電動車両が、基本的に、同時に充電される。それでも、たった１台の車両しか充電されない場合もあることは排除できない。しかしながら、充電されるべき電動車両の数は多いと想定される。
【００１５】
この目的のために、次に、充電ステーションを、電力供給グリッドが電気的にサポートされるように、制御することを提案する。従って、充電用に瞬間的に必要な充電電力が電力供給グリッドから引き出されるだけではなく、充電ステーションは、電力供給グリッドに対するサポート作業も実施する。
【００１６】
このタイプのサポート作業は、特に、過度の周波数変動又は電圧降下に対するサポート応答を提供する作業であり、並行グリッド動作（parallel grid operation）の意味で非制御的な態様で単純に電力供給グリッドから電力を取り出すことはしない。種々のサポートタイプと作業についても以下に説明する。最初に挙げる一例として、周波数サポートを提供できる。
【００１７】
例えば、グリッド周波数が低下した場合、これは、電力供給グリッド（簡略化の目的で、ここでは、一般的に「グリッド」とも呼べる）内で電力の供給が不足しているサインである。エネルギ生成設備、即ち、大規模な電力ステーションだけではなく、今日、風力発電設備や太陽光発電設備のような地域限定の給電設備も、通常、このようなグリッド挙動に対応している。しかしながら、ここでは、次に、充電ステーションもグリッドサポートに参加することを提案する。上述の例では、これは、充電ステーションが電力の取り出しを制限することを意味し得る。
【００１８】
電気エネルギの引き出しは、電力供給グリッドが電気的にサポートされるように制御されることが望ましい。電力供給グリッドは、例えば、追加の電力が取り出されて消費機内で消費されるように、充電ステーションによってサポートすることもできる。しかしながら、ここで望ましい解決策は、電気自動車を充電するために最終的に必要とされる電気エネルギの引き出しが、それによって電力供給グリッドが電気的にサポートされるように、制御されることを規定する。これには、特に、電力供給グリッドが電気的にサポートされるように、電気エネルギの引き出しを、その特質に関して、制御することも含まれる。
【００１９】
これには、特に、電気エネルギ、あるいは、瞬間的には電力が電力供給グリッドから引き出される位相位置が含まれる。従って、理想的な場合には、引き出される電力、即ち、引き出される有効電力の量を変更せずに、無効電力を電力供給グリッドに給電する、あるいは、電力供給グリッドから取り出すことができる。これによって、特に電圧サポートを提供又は補強できる。
【００２０】
従って、有効電力の取り出しを削減しなくても、グリッドサポートを提供できることが認識されている。また、このタイプの充電ステーションはかなりの量の電力を必要とするという課題が、同時に、電力供給グリッドの電気的サポートについてもかなりの程度にまで使用される機会又は可能性を提供していることも認識されている。
【００２１】
望ましくは、電気エネルギの引き出しが、電力供給グリッドのグリッド状態に応じて、それに加えて、あるいは、その代わりに、電力供給グリッドのグリッド特性に応じて、制御されることを提案する。それによって、そのような検出されたグリッド状態又はグリッド特性に対して、対応する応答を提供できるように、電気エネルギの引き出しを制御できる。グリッド状態は、ここでは、電力供給グリッドの状態変数として理解されたい。従って、これは、特に、瞬間的で動的な変数に関しており、特に制御技術の意味での状態として理解されたい。
【００２２】
グリッド特性は、ここでは、グリッド自体を特徴付ける特性として理解されたい。
【００２３】
グリッド状態は、望ましくは、電力供給グリッドの一状態であり、グリッド周波数、グリッド周波数の変化、グリッド電圧、グリッド電圧の変化、及び、グリッド電圧の高調波成分であってもよい。
【００２４】
特に、有効電力の引き出しは、グリッド周波数に応じて、少なくとも一時的に修正できる。有効電力の取り出しは、特に、公称グリッド周波数を例えば０.３％又はそれより多く下回るような過度に低い周波数の場合に削減できる。
【００２５】
最終的に、高すぎる又は低すぎる周波数をより迅速に検出するのに役立つグリッド周波数変化に応じて、同じ措置を取ることができる。従って、例えば、かなりの周波数の低下が検出された場合には、グリッド周波数が過度に低くなる前でも、取り出される有効電力を予め削減できる。
【００２６】
グリッド電圧が高すぎる又は低すぎると、特に、それに対応する無効電力の給電又は取り出しが生じる、あるいは、既存の無効電力の給電又は取り出しに変化が生じる可能性がある。特に、グリッド電圧が所定の下限電圧値を下回る場合には、容量性無効電力を電力供給グリッドに給電することを提案する。このような無効電力は、グリッド電圧に対する、対応する位相角で、電力供給グリッドから電力を取り出すことによって、給電できる。無効電力の給電又は取り出しは、この位相角の設定によって制御できる。
【００２７】
また、グリッド電圧の変化を考慮することによって、それに対応する電圧のずれを迅速に検出できることも考えられる。特に、グリッド電圧の考慮とグリッド電圧変化の考慮とを組み合わせることができる。
【００２８】
グリッド電圧の高調波成分も同様に検出でき、それに応じて電気エネルギ取り出しの特質を制御できる。充電ステーションは、最終的に電動車両をＤＣ電流又はＤＣ電圧で充電する。電気エネルギは、特に、制御される整流器（以下、制御整流器という）によって取り出すことができ、この制御整流器は、これによって取り出される電流の高調波成分に影響を与えることもできる。例えば、この整流器にフィルタを設けることができ、あるいは、この整流器が、整流処理をそのように制御する。これは、例えば、制御される半導体スイッチ又は制御されるダイオードのスイッチング時間の特定の選択によって実現できる。特に、グリッド電圧の高調波成分が高い場合には、可能な限り低い高調波成分で給電が実施されることが規定される。
【００２９】
これらのグリッド状態の考慮と組み込みも組み合わせることができる。いくつかの組み合わせは既に述べている。しかしながら、１つだけ例を挙げるとすれば、取り出される有効電力の量の周波数依存型制御と無効電力のグリッド電圧依存型制御との組み合わせも検討できる。
【００３０】
グリッド特性は、望ましくは、電力供給グリッドの一特性、即ち、グリッド感度又は短絡電流比である。グリッド感度は、ここでは、特に、グリッド接続点での充電ステーションの変更された電力取り出しに対するグリッド接続点での電力供給グリッドの電圧応答として定義される。従って、グリッド接続点での充電ステーションの電力の取り出しが変更された場合、即ち、例えば１００ｋＷ増加した場合で、且つ、グリッド電圧が１０ｋＶである場合では、電圧応答、即ち、特にグリッド接続点での例えば１００Ｖの電圧低下が生じる。この電力増加に対するこの電圧低下の比が、即ち、この例では１００Ｖ／１００ｋＷ（＝１Ｖ／ｋＷ）が、例えば、グリッド感度を形成できる。従って、このグリッド感度は、グリッド接続点を基準とした、有効電力の変化に対する電力供給グリッドの応答の尺度である。電圧応答が強いほど、グリッド感度がより高くなる、即ち、グリッドがより高感度になる。
【００３１】
従って、一実施形態に従えば、電気エネルギの引き出しは、このグリッド感度に応じて制御される。特に、電気エネルギの引き出しを制御する制御ダイナミクス（control dynamics）は、グリッド感度に依存する増加率を有することが考えられる。グリッド感度が大きいほど、増加率をより小さく選択できる。ここでは、制御器が、取り出される電力を基準値に調整し、これが行われるダイナミクスは、この増加率によって修正される。しかしながら、これはほんの一例であり、このような制御の全般的な態様を修正すること、即ち、例えば、グリッド感度に応じて減衰を設定することも考えられる。
【００３２】
グリッド感度に依存する少なくとも１つのグリッド状態に応じて制御を設定することもできる。例えば、周波数依存型電力制御のダイナミクスは、グリッド感度に応じて設定できる。
【００３３】
公称電力最大短絡電流比（短絡電流比）は、充電ステーションによって取り出し可能な公称電力に対する、グリッド接続点での電力供給グリッドによって供給可能な最大短絡電流の比である。従って、このタイプの短絡電流比は、グリッド接続点での短絡事象から得られる。このタイプの短絡が生じた場合には、電力供給グリッドが供給できる最大短絡電流が存在する。
【００３４】
このタイプの短絡電流は、特に、関連する電力フィーダ（power feeder）に関する電力供給グリッドの対応する線路容量によって、即ち、対応する線路インピーダンスによって規定される。この点で、短絡電流比は、特にグリッド接続点に関連する特性でもある。従って、この短絡電流は、充電ステーションの公称電力に関連して設定される。この点で、充電ステーションの公称電力は、充電ステーションが取り出すことができる電力である。これは、一方では、明らかに、通常、認証される値であるが、とりわけ、特に電力が電力供給グリッドから取り出される際に使用される整流器又は双方向インバータの特性によっても物理的に規定される値である。このように、短絡電流比は、グリッド接続点に関連しており、従って、充電ステーションのサイズに関連するグリッド特性でもある。このタイプの短絡電流比が高いほど、その電力供給グリッドはよりパワフル（powerful）になる。
【００３５】
特に、ここでは、短絡電流比が低い場合には、エネルギの引き出しのグリッド状態依存型制御又は調整を特に高感度に設定することを提案する。これもほんの一例であり、ここでは、制御器におけるその他のタイプの検討事項も考えられる。しかしながら、短絡電流比に応じて最大電流を規定すること、あるいは、充電ステーションの有効電力に対する無効電力の最大比を規定することも考えられる。
【００３６】
短絡線路比によっても特徴付けられ得る短絡電流比は、充電ステーションにおいて特に重要であり得ることが認識されている。風力発電設備又は弱いグリッド接続点（ＧＣＰ）における他の局地的なフィーダ（feeder）においては、給電による電圧上昇により電流が低下し、これが電圧上昇の効果を打ち消す。動作が電圧範囲の上端で実施される際に、特に短絡電流比が２未満（ＳＣＲ＜２）であれば、無効電力の給電による電圧安定化と共に、非常に弱いグリッド接続点（ＧＣＰ）においても給電はまだ可能である。次に、充電ステーションによる電圧サポート、従って、特に消費機による電圧サポートもここで提案する。この場合に注意すべき点として、電圧が低いほど負荷電流が大きくなる。これは、電圧が許容範囲を下回らず、また、グリッドが不安定にならないように、制御する必要がある。
【００３７】
一実施形態に従えば、電気エネルギの引き出しが、規定可能な基準値に応じて、特に、外部信号によって規定可能な１つ又は複数の電力値に応じて、制御されることを提案する。その結果として、制御目的で、特に電力供給グリッドの安定性を制御するために、特にグリッドオペレータが、充電ステーションを使用することもできる。基準値は、このグリッドオペレータ又は他の態様で規定できる。これは、特に、各々の場合、取り出される有効電力に関係し得る。このタイプの基準値は、瞬間的に取り出すことができる有効電力の最大量を表す上限を示すことができる。しかしながら、例えば、充電ステーションが、予備充電蓄電装置又は追加の制御可能な消費機を備えていることによって、自己の電力を、より可変的に、分割できれば、各々の場合、取り出される電力を、規定可能なこのタイプの基準値に、直接制御又は調整できる。
【００３８】
しかしながら、このタイプの基準値は、設定されるべき無効電力によって規定される無効電力基準値であってもよい。外部信号を用いてこのタイプの基準値を規定する場合、外部のエンティティ（entity）が、それによって、充電ステーションを使用して制御できる。このタイプの外部のエンティティは、中央制御ユニット及び／又はグリッドオペレータ用調整機構であってもよい。特に、グリッドオペレータは、有効電力の基準値を規定することによって、電力供給グリッド内における電力管理を制御できる。従って、グリッドオペレータは、充電ステーションを使用して、例えば、電力のピークを低減できる。
【００３９】
一実施形態に従えば、電気エネルギの引き出しが、電力、特に有効電力がグリッド周波数に応じて供給グリッドから引き出されるように、制御されることを提案する。充電ステーションは、グリッド内の電力制御に、従って、特に、このタイプの周波数依存型電力制御によるグリッドの対応するサポートに、直接且つ簡単に参加できる。
【００４０】
望ましくは、充電ステーションが、グリッド状態に応じて、更に、又は、その代わりに、供給グリッドのグリッドオペレータによる規定に応じて、供給グリッドから無効電力を引き出す、あるいは、供給グリッドに無効電力を給電することを提案する。従って、充電ステーションを、これが接続されているグリッドセクションの電圧サポート用に、簡単な態様で使用することもできる。ここでは、無効電力給電によるこのタイプの電圧制御を、発電機によってだけではなく消費機によっても、実施又は補足できることも認識されている。特に、充電ステーションはこの目的に適しており、その理由は、充電ステーションが、対応する柔軟性を備えることができ、且つ、全国中に局地的に分散して配置できるからであるということが認識されている。更に、充電ステーションには、電力供給グリッドのＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して電動車両を充電するために、少なくとも１つの整流器又は同様の装置が必要である。従って、各充電ステーションは、ここに提案するこのタイプのグリッドサポートについて使用できる制御手段を備えている。
【００４１】
望ましくは、充電ステーションが供給グリッド内におけるグリッド障害に対処するように構成されていることを提案する。これは、特に、充電ステーションが、グリッド障害が発生しても供給グリッドに接続されたままであり、そして、グリッド状態に応じて及び／又はグリッドオペレータによる規定に応じて、供給グリッドから電力を取り出す、あるいは、供給グリッドに電力を給電することを意味する。例えば、グリッド電圧が大幅に低下するグリッド障害が発生した場合に、特に、充電ステーションが単にグリッドから自己を切り離して、グリッドをそれ自身の装置に委ねるという状況が、従って、回避され、むしろ、その代わりに、充電ステーションは、依然としてグリッド上に残り、制御目的で介入できる。
【００４２】
グリッド障害が発生した場合に電力供給グリッドをサポートすることについて、充電ステーションがグリッドに接続されたままであるので、充電ステーションを直接動作させ続けることができる点は、特に有益である。特に、充電ステーションは、その電力の取り出しに関して様々に動作させることができるので、このタイプの障害を解消する上でも重要な要素となり得る。障害が非常に深刻であるためにグリッド電圧が崩壊した場合に、グリッドの回復において、即ち、グリッド電圧が、対応するフィーダによって、再度復元される場合において、そのグリッドの回復の進捗に応じて、自己の消費量を調整できる制御可能な消費機を備えていることは有益である。
【００４３】
それに加えて、あるいは、その代わりに、供給グリッド内のグリッド障害に対処するということは、充電ステーションが、グリッド障害の直前と同じ量の電力をグリッド障害の後に供給グリッドから引き出すように、制御されることを意味している。従って、充電ステーションは、自己の以前の動作点にできるだけ迅速に戻るように制御される。特に、充電ステーションが外部からの制御を妨害する機能を備えていない場合、その結果として、グリッドオペレータが、グリッド障害を解消する際に、充電ステーションの特定の動作状態を規定及び設定できる。
【００４４】
一実施形態に従って、充電ステーションが、グリッド状態に応じて、それに加えて、あるいは、その代わりに、グリッドオペレータによる規定に応じて、充電ステーションの蓄電装置から電力供給グリッドに電力を給電するように制御されることを提案する。この一変形実施形態は、充電ステーションのそのような蓄電装置を必要とし、そのような蓄電装置は、例えば、種々のバッテリーを備えたバッテリーバンクであってもよい。そのような蓄電装置は、充電ステーション内に、例えば予備充電蓄電装置として設けられることによって、特にピーク時に、電力供給グリッドから瞬間的に取り出すことができる電力よりも多くの電力で、電気自動車を充電できる。
【００４５】
しかしながら、ここでは、特にグリッドサポート用にそのような蓄電装置を使用して、その蓄電装置から供給グリッドに電力、即ち、有効電力を給電することを提案する。これは、特に、グリッド周波数が実際に公称グリッド周波数よりも低い規定可能な低周波数値を下回る場合に、そのグリッド周波数に応じて行うこともできる。従って、そのような場合に取り出し有効電力を削減する既に提案した変形実施形態は更に改善される。極端な場合、充電ステーションが有効電力の制御を通じて有するサポート領域は、それによって、２倍にできる。この２倍化は、有効電力を給電する機能なしに、充電ステーションの制御機能が、有効電力の取り出しなしから最大公称有効電力の取り出しまでの範囲内にあるという点で実現される。取り出し可能な公称有効電力が基づく制限が給電可能な有効電力についての制限でもあると仮定すれば、この動作範囲は、充電ステーションの公称有効電力の量において下方向に、即ち、有効電力の給電なしから有効電力の給電まで、拡張できる。従って、この動作範囲は、公称有効電力の量における有効電力の給電から公称有効電力の量における有効電力の取り出しまで拡大する。
【００４６】
望ましくは、充電ステーションが、グリッド周波数、それに加えて、あるいは、その代わりに、グリッド周波数の変化に応じて瞬間的なリザーブを提供することを提案する。この瞬間的なリザーブの提供のために、充電ステーションが供給グリッドから瞬間的に取り出す電力を削減する、及び／又は、充電ステーションの蓄電装置から供給グリッドに電力を給電することを提案する。特に、ここでは、瞬間的なリザーブとしての有効電力の給電又は取り出しを通じて、既に説明したグリッドのサポート機能を提供することを提案する。このタイプの瞬間的なリザーブは、周波数又は周波数変化に応じて、即ち、特にグリッド周波数が低下した場合に、有効電力を短時間に且つ一時的に給電する事例に関する。このタイプの瞬間的なリザーブは、特に短時間のグリッド事象の期間におけるサポートの提供に貢献できる。このタイプの周波数低下において明らかになる突然の電力ピークが、特に電力供給グリッド内において重い負荷が接続されたことにより、頻繁に生じる可能性がある。ここでは、例えば１〜１０秒、殆どの場合、最大３０秒の短時間のサポートで十分である。このような短時間の給電で十分である理由は、特に、多くのフィーダがこのタイプの電力ピークに十分に迅速に応答できないからである。このように利用可能となる瞬間的なリザーブによって、電力要件の一部を短期間で満たすことができ、ゆっくり調整するフィーダは、この追加の電力要件を調整するためにより多くの時間を要する。また、提供された瞬間的なリザーブにより周波数低下がより緩やかになることが同時に実現され、これは、よりゆっくりと調整するエネルギフィーダの制御過剰反応を回避するのに役立つ。
【００４７】
一実施形態に従って、充電ステーションがグリッド周波数及び／又はグリッド周波数の変化に応じて供給グリッドから追加電力を取得し、その際、充電ステーションが、該充電ステーションの蓄電装置に、より多くの電力を蓄えるために供給グリッドから瞬間的に取り出す電力を増大する、及び／又は、１つ又は複数の電動車両を充電するための電力を増大することを提案する。
【００４８】
従って、ここでは、グリッド周波数に応じて供給グリッドから追加電力を消費し、具体的には、それを蓄電装置に保存するか、あるいは、電動車両を充電するための電力を、目標とする態様で、増大することを提案する。供給グリッドから瞬間的に取り出される電力の増大は、この点において、瞬間的に取り出される電力、即ち、充電しようとする電動車両の現在の瞬間的な要件によって決定される電力に関する。電動車両を充電するというこの動作によって、電力供給グリッドから取り出される具体的な電力が決まる。しかしながら、正確には、この電力は、特にグリッド周波数が増加した場合に、あるいは、グリッド周波数が所定の上限周波数値に既に到達している場合に、増大される。この追加的に取り出される電力は、いずれの場合にも、ここでは適切に使用される。
【００４９】
これに加えて、あるいは、その代わりに、供給グリッドからのこの追加の電力取得は、追加的に設けられる消費機内における電力の消費によって行うことを提案する。この点に関して、このタイプの追加に設けられる消費機は、特に、充電される車両ではなく、それとは全く異なる消費機である。このタイプの追加的に設けられる消費機は、上述の場合に、目標とする態様で制御できる消費機、即ち、目標とする態様で電力の消費機として制御できる消費機である。
【００５０】
この目的のために、望ましくは、この追加の電力を熱的に消費するために、１つ又は複数の電気抵抗器を含む抵抗構成物に電力を、目標とする態様で、導くチョッパーシステムを提案する。この点に関して、このチョッパーシステムは、追加的に設けられる調整可能な消費機を表し、過剰な電力を消費する機能のみを実施する。このタイプの状況は、特に大規模な消費機が電力供給グリッドから切断された場合に、及び／又は、グリッドの一部分がそのグリッドの別の部分から分離されるシステム分割が行われた場合に役立つ可能性がある。このタイプのグリッド分離では、通常、互いに分離された２つのグリッドセクションにおける電力供給のバランスが取れなくなる。従って、電力供給グリッド内で、あるいは、分離されたグリッドセクション内で、突然、電力の供給過剰が生じる可能性がある。もし、これが、充電ステーションも接続されている電力供給グリッドの一部分であるならば、充電ステーションは、目標とする態様で電力を消費することによって、この電力の供給過剰を低減できる。また、このタイプの状況は、めったに生じず、通常、短時間だけ生じる。しかしながら、これが生じた場合には、グリッド崩壊という最悪の事態を回避するために、これに対応する制御で、これを解消することが重要である。
【００５１】
有益な一実施形態に従って、供給グリッドからの電気エネルギの引き出しのために、電力が供給グリッドから取り出され、この供給グリッドからの電力の取り出しについて少なくとも１つの変化制限が規定されることを提案する。このタイプの変化制限は、電力の変化を、その変化速度に関して、制限する。換言すれば、ここでは、電力が過度に急速に変化させられることを防ぐ電力境界が規定される。それによって、過度に速い、特に急激な、電力変化を防ぐことができる。このタイプの急激な電力変化は、電動車両を充電するための新しい充電行程が、非協調的な態様で開始される、即ち、この目的に必要な電力が供給グリッドから直接引き出されるように開始される場合に生じる可能性がある。特に、電気自動車が充電ポールに接続されて、充電行程が開始される場合に、非常に高い電流、従って、非常に高い電力が、最初に発生する可能性がある。ここでは、特に、電動車両、特に電気自動車を急速充電行程で充電しようとする場合に、高いピークが生じる可能性がある。
【００５２】
この変化制限の規定、即ち、最大急峻度についての境界の規定は、このタイプの充電ピークが電力供給グリッドに直接伝わるのを防ぐ。更に、このタイプの変化制限は、電力の減少に対しても有効である。
【００５３】
このタイプの変化制限は、例えば、予備充電蓄電装置のようなエネルギ蓄積装置がこのタイプの電力ピークを一時的に蓄積するようにして、実施できる。しかしながら、電動車両の特定の充電行程を適合化することも考えられる。このタイプの電力変化制限は、必要であれば、それに応じて適切に充電ステーションの全ての充電ポールを全体的に制御することによって、実現することも考えられる。特に、高電力ピークは、複数の充電行程、特に急速充電行程が複数の自動車に対して同時に開始される状況を回避することによって、防止できる。
【００５４】
共通の制限勾配が、量に応じて、あるいは、上側制限勾配及び下側制限勾配に応じて、規定されることが望ましい。これによって、電力の一時的な増加と一時的な減少の両方を制限できる。特に、グリッド要件に応じて、電力の増加と電力の減少が異なる強さ、即ち、異なる速度を有することが適切である、あるいは、望ましい場合がある。これは、２つの制限勾配、即ち、上側制限勾配と下側制限勾配とを使用することによって、斟酌できる。
【００５５】
従って、望ましくは、特に、取り出される電力の変化速度の制限によって生じる追加的に必要な又はより少なくて済む電力を、充電ステーションの蓄電装置を使用することによって、及び／又は、各々の場合に充電されるべき電気自動車の充電電力を変えることによって、及び／又は、充電ステーションの別の消費機を制御することによって、提供する、あるいは、取得することも提案する。充電ステーションの別の消費機の制御は、前述のチョッパーシステムの制御も必要とすることもある。
【００５６】
各々の場合に充電されるべき電動車両の充電電力の変更は、複数の電動車両の充電をそれに応じて協調させることも意味し得る。１つの望ましい協調において、ある電動車両の充電電力ピークが、既に充電されている途中にある別の電動車両の充電電力を適合化することによって、補償できる。
【００５７】
この実現は、特に、多数の電動車両が１つの充電ポールに接続されており、既に一定時間充電されているので、それらの初期の充電電流ピーク又は充電電力ピークが既に過ぎている場合に基づいている。次に、新しい車両が充電ポールに接続されて急速充電される場合に、そこで最初に充電電力ピーク又は充電電流ピークが生じる。これを電力供給グリッドに伝えないようにするために、既に一定時間充電されている残りの電動車両についての充電行程を、各々、少しの電流量又は電力量だけ削減できる。この削減は、特に、接続された多数の電動車両のこれら全ての少量の電力の削減の合計が、全体で、追加の充電要件に、あるいは、新たに追加された電動車両の充電ピークに、対応するように実施される。従って、充電ピークは、既に充電過程の途中にある他の車両間において分配される。
【００５８】
別の一実施形態に従って、供給グリッドからの電気エネルギの引き出し、電動車両の充電、及び／又は、充電ステーションの別の消費機の制御が、仮想蓄電装置を用いて制御されることを提案する。このタイプの仮想蓄電装置は、充電ステーションが、充電済み蓄電容量として、提供できる電力を斟酌する。この点に関して、充電ステーションが提供できる電力は、特に、電動車両を充電するための電力、及び、供給グリッドに給電するための電力である。更に、この仮想蓄電装置は、充電ステーションが、充電可能蓄電容量として、取得できる電力を斟酌する。これが取得できる電力は、特に供給グリッドから引き出せる電力である。
【００５９】
従って、このタイプの仮想蓄電装置は、蓄電容量として、提供可能な電力と消費可能な電力とを組み合わせる。仮想蓄電装置は、例えば、最初は例えば予備充電蓄電装置のような実際の蓄電装置から始まり、そこに溜められているエネルギを充電済み蓄電容量として斟酌できる。更に、供給グリッドから直接引き出すことができ、電動車両の充電に直接使用できる電力も含めることができる。これは、例えば、例えば電動車両の代表的な充電時間によって決定できるタイムスケール（timescale）に基づくことができる。このタイムスケールは、例えば、１０分又は３０分であってもよい。実際の蓄電装置に蓄えられるエネルギは、この目的のために、このタイムスケールの間に電力供給グリッドから引き出すことができるエネルギによって、補足できる。従って、これらの２つのエネルギの合計が、仮想蓄電装置の充電済み蓄電容量を形成する。従って、仮想蓄電装置のこの充電済み蓄電容量は、電動車両の充電に使用できる。
【００６０】
このタイプの計算は、電力を供給グリッドに給電する目的にも同様に使用できる。実際の蓄電装置の実際に充電された蓄電容量又は蓄積されたエネルギを、ここでは、開始点として利用することもできる。電動車両が現在充電されている瞬間的に使用される充電電力は、タイムスケールを斟酌して、それから差し引くことができる。しかしながら、同時に、この減算において、電力を電力供給グリッドに給電しようとする場合に、現在の充電電力における可能な削減が考慮されることも斟酌できる。従って、仮想蓄電装置の蓄電容量は、現在の充電電力を削減できるこの値により、もう一度、僅かに増大される。
【００６１】
仮想蓄電装置は、電力供給グリッドからの電力の取得を制御する場合にも同様に使用できる。ここでも実際の蓄電装置を前提とすることができる。この蓄電装置がまだ完全には充電されていない場合に、これを完全に充電するために必要なエネルギ量が充電可能蓄電容量である。更に、充電ステーションは、グリッドから電力を取得して、これを用いて電動車両を充電できる。これは、前述のタイムスケールを斟酌して、仮想蓄電装置における充電可能蓄電容量と見なすこともできる。１つ又は複数の制御可能な消費機が消費できる電力量も、タイムスケールを斟酌して、仮想蓄電装置の充電可能蓄電容量の計算に含めることができる。
【００６２】
実際の蓄電装置の使用は特に例として説明した。このタイプの実際の蓄電装置も設けることが望ましいが、実際の蓄電装置が存在しなくても仮想蓄電装置を使用できる。実際の蓄電装置の蓄電容量の値のみをゼロの値に設定する必要がある。実際の蓄電装置がなければ、たとえ電動車両からのエネルギを理論的に使用できたとしても、電力を電力供給グリッドに給電することは、明らかに、殆ど不可能である。しかしながら、残りの場合は、実際の蓄電装置がなくても、多少は、なんとかできる。しかしながら、グリッドの観点からすれば、電力が、より少ない程度に給電されようが、あるいは、取り出されようが、あまり関係ない、あるいは、全く関係ない。グリッドの観点からすれば、電力消費量の変更と、蓄電装置からの引き出し、即ち、負荷の削減、及び、その後の蓄電装置への追加、即ち、負荷の増大とは、同じ効果を有している。
【００６３】
従って、例えば、供給グリッドからの電気エネルギの引き出しは、このタイプの仮想蓄電装置に基づいて制御できる。特に、境界に対する順守は、仮想蓄電装置に基づいて、あるいは、仮想蓄電装置について計算された蓄電容量に基づいて、計算できる。電動車両の充電も、その目的で利用可能な仮想蓄電容量を斟酌できる。従って、利用可能なエネルギ量は、単に仮想蓄電容量に基づいて推定できる。
【００６４】
別の消費機の制御も、仮想蓄電装置を使用することで、単純化できる。このタイプの制御可能な消費機に供給される電力は、仮想蓄電装置において、充電可能蓄電容量として斟酌できる。同時に、充電可能蓄電容量についての要件を斟酌することができ、従って、消費機は、仮想蓄電装置の計算済み充電可能蓄電容量が蓄電容量についての要件に対応するように、制御できる。
【００６５】
供給グリッドへの電力の給電も、仮想蓄電装置を使用して、同様に制御できる。供給グリッドに給電される電力量は、仮想蓄電装置の充電済み蓄電容量に基づいて簡単に制御できる。
【００６６】
一実施形態に従って、供給グリッドから取り出される最大電力が、固定的に又は可変的に規定可能であることを提案する。固定的規定とは、基本的に一定の値が規定され、後で、例えば別の日又は別の季節に、別の値に設定されることを意味するものと理解されたい。特に、このタイプの固定的規定は、外部信号によって、特にグリッドオペレータによって、実施されることを提案する。グリッドオペレータは、これによって、例えば、電力供給についての容量の問題が予想される場合に、あるいは、グリッド障害が資源の機能停止により存在する場合に、供給グリッドから取り出される最大電力について、それに対応して低い制限値を設定できる。
【００６７】
可変的規定は、特に、グリッド特性及び／又はグリッド状態に応じて定められる規定である。このグリッド特性又はグリッド状態は検知でき、供給グリッドから取り出される最大電力はアルゴリズムを介して規定できる。例えば、最大値の周波数依存規定が考えられる。グリッド周波数と最大値との間の選択された関数的関係に応じて、ほんの小さな値だけではあるが、この最大値が結果として連続的に変化することも考えられる。しかしながら、ここで一実施形態として提案する如く、このタイプの関数的関係において不感帯の範囲を規定する場合、この例を続けるために、僅かな周波数変化の事象においては、この最大値における変動は省略できる。
【００６８】
別の一設計に従って、充電ステーションに、あるいは、同じ供給グリッドに接続された少なくとも１つのウインドファームの少なくとも１つの動作状態が斟酌される、それに加えて、あるいは、その代わりに、この少なくとも１つのウインドファームが、充電ステーションによって、あるいは、充電ステーションとこの少なくとも１つのウインドファームとの上位にある総合的な制御ユニットによって、少なくとも部分的に制御されることを提案する。従って、特に、電力供給グリッドをサポートするために、ウインドファームと充電ステーションとを一緒に斟酌することを提案する。これは、特定のウインドファームのみに関するものであり、このウインドファームは、電力供給グリッドのトポグラフィ（topography）の観点から、充電ステーションに近接して接続されており、従って、充電ステーションが、このウインドファームに、あるいは、このウインドファームが接続されている少なくとも一部のグリッドセクションに、影響を与えることができるようなウインドファームである。これによって、充電ステーションとウインドファームが相互に協調させられる場合、あるいは、これらが一緒に制御される場合でも、相乗効果が得られる。例えば、電力供給グリッド内での電力供給過多の場合に、ウインドファームが最初にその発電を制限されないように、その代わりに、充電ステーションができる限り多くの電力を取り出して、必要ならば、それを予備充電蓄電装置に一時的に保存しようとするように、ウインドファームと充電ステーションとを制御することが適切であることがある。しかしながら、これはほんの一例であり、別の一例として、ウインドファームは、例えば、風の凪が予想されるために電力の崩壊が差し迫っている場合に、充電ステーションに通知できる。また、電力サポートをウインドファームと充電ステーションとの間で分割して、従って、各々のユニットが電力サポートの一部分のみを提供すれば良いことも考えられる。
【００６９】
充電ステーションとこの少なくとも１つのウインドファームは、供給グリッド内の電力の流れを制御するために、及び／又は、供給グリッド内の電圧調整をサポートするために、協調させられることが望ましい。これは、特に、限られたグリッド容量にも対処するための１つの提案である。供給グリッド内の電力の流れを制御することは、特に、ウインドファームによる給電、特に充電ステーションによる取り出しが、電力供給グリッド内の電力の流れが斟酌されるように実施されることを意味し得る。ここでは、この電力の流れが制限値を超えないことが特に重要である。しかしながら、メッシュグリッド内での適切な無効電力の給電によって電力の流れの再分配を実施する、あるいは、少なくともサポートすることも考えられる。
【００７０】
望ましくは、ウインドファームと充電ステーションが協調して供給グリッド内の電圧調整を実施することを提案する。これは、無効電力の給電を介して同様に行うことができる。これは、ウインドファームと充電ステーションとによって一緒に実施することができ、あるいは、少なくとも、充電ステーションとウインドファームとの間での適切な分割が実現されるように実行できる。
【００７１】
本発明に従って、複数の電動車両、特に電気自動車を充電するための充電ステーションも提案する。このタイプの充電ステーションは、グリッド接続点において電力供給グリッドに接続されていることによって、電力供給グリッドからグリッド接続点を介して電気エネルギを受給する。これは、電力供給グリッドから電気エネルギを引き出すための能動整流器又は双方向インバータを備えている。この点に関して、能動整流器は、整流期間中に電流と電圧とに影響を与えることができるように整流期間中に制御することもできる整流器である。双方向インバータは、ＤＣ電流又はＤＣ電圧からＡＣ電流又はＡＣ電圧に変換できるだけではなく、反対方向にも、即ち、ＡＣ電流又はＡＣ電圧からＤＣ電流又はＤＣ電圧にも変換できるインバータを意味すると理解されたい。双方向インバータの実施形態は、基本的に、ほぼ並列接続されたインバータと整流器とを備えている。
【００７２】
充電ステーションは、更に、複数の充電端子を備えており、各々の充電端子は、電力供給グリッドから引き出された電気エネルギを使用して電動車両の１つを充電するために設けられている。このタイプの充電端子は、充電ポールとも呼べる。
【００７３】
更に、中央制御器が、充電ステーションを制御するために設けられており、この中央制御器は、電力供給グリッドが電気的にサポートされるように充電ステーションを制御するように構成されている。従って、この充電ステーションは、電動車両を充電するようにだけ構成されているのではなく、同時にグリッドサポートを提供することもできる。これは、特に、中央制御器によって制御でき、能動整流器又は双方向インバータによって実施できる。
【００７４】
この充電ステーションは、上述の少なくとも１つの実施形態に従って動作させられるように構成されていることが望ましい。特に、中央制御器は、上述の少なくとも１つの実施形態に従う方法を実施するように構成されている。従って、上述の全ての利点は、この充電ステーションによっても実現できる。しかしながら、注意すべき点として、既に説明したあらゆる機能が能動整流器だけによって実施できるわけではない。能動整流器だけでは、例えば有効電力の有効給電のようなこのタイプの機能を実現できない場合には、双方向インバータ、又は、必要であれば、追加の素子、特に給電対応インバータを提案する。既に説明した機能については、望ましくは、特に双方向インバータのようなユニットを提案する。
【００７５】
一実施形態に従って、充電ステーションが、少なくとも１つの蓄電装置に電気エネルギを一時的に蓄えるために、この少なくとも１つの蓄電装置を備えていることを提案する。この蓄電装置は、例えば、バッテリー蓄電装置を備えた蓄電バンクとして設計できる。
【００７６】
これは、特に、必要に応じて電動車両を充電するために瞬間的に必要とされる電力よりも多くの電力を、一時的な蓄電によって、供給グリッドから取得できるようにするために、設けられている。この点に関して、蓄電装置はバッファとして機能できる。これによって、供給グリッドからの電力の取り出しを均等化でき、それによって、電力ピークを回避できるという点で、電力供給グリッドのサポートを可能にすることも実現できる。
【００７７】
それに加えて、あるいは、その代わりに、この蓄電装置は、供給グリッドから瞬間的に取り出される電力よりも多くの電力が、電動車両を充電するために、一時的に供給されるように、必要に応じて、この蓄電装置に蓄えられたエネルギを使用するために設けられている。従って、蓄電装置によって、電動車両の充電についての負荷ピークに対する応答を提供することもできる。充電ステーションのグリッド接続点で引き出せないこのタイプの負荷ピークを車両の充電に提供できる。
【００７８】
また、蓄電装置は、特に、電力を供給グリッドに給電するためにも設けられている。特にその結果として、供給グリッドのサポートを行うこともでき、これには、有効電力の給電が必要になる。特に、この目的のために、供給グリッドに電力を給電する既に概説した方法の実施形態について、この蓄電装置を使用することを規定する。
【００７９】
一設計に従って、必要に応じて、特に、電動車両を充電するために瞬間的に必要とされる電力よりも多くの電力が供給グリッドから取り出される場合に、電力を消費するために、少なくとも１つの別の消費機が設けられることを提案する。従って、このタイプの消費機は、特に、特に電力供給グリッド内での電力供給過剰に対応するために、電力供給グリッドから追加の電力を取り出す必要があるグリッドサポート状況に対して設けることができる。
【００８０】
充電ステーション、特に中央制御器が、この少なくとも１つの別の消費機を制御するように構成されていることが望ましい。従って、充電ステーションの総合的な制御が、この被制御消費機も制御でき、従って、これをグリッドサポートについての制御概念に組み込むこともできる。
【００８１】
この別の消費機は、電力を、１つ又は複数の電気抵抗器から成る抵抗構成物に、目標とする態様で、導くことによって、この電力を熱的に消費するチョッパーシステムであることが望ましい。このタイプのチョッパーシステムは、特に効率的かつ容易に制御可能に電力を消費できる。このタイプのチョッパーシステムは、特に効率的に、且つ、容易に制御可能に電力を消費できる。これは、特に電流の実効レベルがパルス幅制御によって制御されるように実施される。その結果として、電力を、その消費についてのレベルの観点から、特に迅速かつ自発的かつ制御可能に、目標とする態様で、抵抗器に導くことができる。このタイプのチョッパーシステムは、例えば中間ＤＣ電圧回路に接続できる。
【００８２】
一変形実施形態に従って、この消費機は、電力を異なる形態のエネルギに、特にガスに、変換するための変換装置、特に電解槽であることを提案する。従って、余剰電力が、供給グリッドの観点から消費されるが、別の用途に給電される、即ち、特にガスに変換される。例えば、水素又はメタンへの変換が考えられる。
【００８３】
別の一実施形態に従って、この充電ステーションが、電力を交換するための直接電線を介して、あるいは、同じ供給グリッドを介して、ウインドファームに結合されており、充電ステーションの制御とウインドファームの制御、少なくともこのウインドファームの制御変数とを協調させるように構成されていることを提案する。
【００８４】
充電ステーションとウインドファームとの間のこのタイプの結合は、特に、充電ステーションとウインドファームの両方が局地的に設置されているが、互いに近くに設置されている場合に、有益であり、また、この結合については、複数の充電ステーション及び／又は複数のウインドファームを規定できる。従って、ウインドファームから充電ステーションへの直接のエネルギ伝送を実現できる。これは、特に十分な蓄電装置がバッファとして存在する場合に、充電ステーションの本質的なエネルギの引き出しを補うことができるが、基本的にそれだけを提供できる。１つの望ましい結合は、結合されるユニット、即ち、この少なくとも１つのウインドファームとこの少なくとも１つの充電ステーションが、各々、中間ＤＣ電圧回路を備えており、これらの中間ＤＣ電圧回路が直接結合されるように実施される。一設計に従えば、２つだけ、あるいは、それより多くの充電ステーションが互いに結合される。その結果として、これらの充電ステーションは、必要に応じて、互いに、直接、電力を交換できる。これは、特に、一方の充電ステーションが重度に利用されており、他方の充電ステーションが軽度に利用されている場合に、適している。
【００８５】
これらの充電ステーションが電力交換用に直接結合されている、あるいは、直接には結合されていないに関係なく、軽度に利用されている充電ステーションを使用して、重度に利用されている充電ステーションよりも多くの無効電力を供給グリッドに給電できることが望ましい。
【００８６】
更に、充電ステーションとウインドファームが供給グリッドをサポートするために結合されている場合は、特に有益である。特に、ここでは、利点として、ウインドファームが特に電力給電を通じてサポートを提供でき、充電ステーションが特に電力取り出しを通じてサポートを提供できるように、これらを協調させることができる。従って、特に電力の給電を必要とするサポート要件がウインドファームによって最優先事項として利用可能となるように協調を規定できる。充電ステーションは、必要であれば、サポートを提供できる。従って、電力の取り出しを必要とするサポート要件が充電ステーションによって最優先事項として実施されることを規定できる。ウインドファームはここでサポートを提供できる。グリッドをサポートするための電力の給電又は電力の取り出しについての要件に応じて、上位の制御器が、充電ステーション又はウインドファーム又はその両方がこの作業を実施するか否かを設定できる。それに応じて、上位の制御器は、次に、これらを協調させることができる、あるいは、制御することができる。
【００８７】
以下、添付図面を参照して、本発明を、実施形態に基づいて、例として、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】風力発電設備を斜視図で示す図である。
【図２】ウインドファームを模式図で示す図である。
【図３】４つの象限に分割された有効無効電力図を示す図である。
【図４】充電ステーションと電力供給グリッドの一部分とを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
図１は、タワー１０２とナセル１０４とを備えた風力発電設備１００を示している。３つのロータブレード１０８とスピナ１１０とを備えたロータ１０６が、ナセル１０４に配置されている。ロータ１０６は、風によって回転運動させられ、それによって、ナセル１０４内の発電機を駆動する。
【００９０】
図２は、一例として、互いに同じでも異なっていてもよい３つの風力発電設備１００を備えたウインドファーム１１２を示している。従って、これら３つの風力発電設備１００は、基本的に、ウインドファーム１１２の任意の数の風力発電設備を表している。風力発電設備１００は、電気ウインドファームグリッド１１４を介して、自己の電力を、即ち、特に生成した電流を供給する。個々の風力発電設備１００のそれぞれに生成された電流又は電力が合算されて、そして、通常設けられている変成器１１６が、ウインドファーム内の電圧を昇圧して、これを供給グリッド１２０内に、一般にＰＣＣとも呼ばれる給電点１１８において、給電する。図２は、ウインドファーム１１２を単に簡略化して表したものであり、ここでは、例えば、制御器が、当然、存在するが、そのような制御器は示されていない。また、その他の実施形態の例を１つだけ挙げるとすれば、例えば、各々の風力発電設備１００の出力にも変成器が存在するようにして、ウインドファームグリッド１１４を異なる構成にしてもよい。
【００９１】
図３のダイアグラムは、例示のために、電力給電についての有効無効電力ダイアグラムを示している。有効電力Ｐはｘ軸にプロットされ、無効電力Ｑはｙ軸にプロットされる。標準化値が値として示されており、この標準化は、例えば、充電ステーションの公称電力の量関連値に基づくことができる。しかしながら、ここでは、この例示において、正確な値は関係ない。
【００９２】
このダイアグラムは、電力供給グリッドに接続された充電ステーションにおける動作範囲の例示を意図している。図３に従う充電ステーションを基本として使用でき、以下、詳細に説明する。
【００９３】
制御されない整流器（以下、非制御整流器という）の使用から得られる範囲が、非制御範囲３００として示されている。この場合、充電ステーションは、非制御整流器によって電力供給グリッドから有効電力Ｐを取り出し、この有効電力は、特に、現在の要件に対応している。このタイプの充電ステーションは、振幅がゼロから公称電力まで変動する有効電力のみを取り出す。図３のダイアグラムは給電のダイアグラムとして選択されているため、範囲は値０から−１に及ぶ。これは、ｘ軸の周りの範囲としてプロットされているが、例示目的でのみ示されている。理論値は、基本的にｘ軸上にある。
【００９４】
いずれにしても、この非制御範囲３００によれば無効電力は給電されない又は取り出されないので、この非制御範囲３００は基本的にｘ軸上の経路としてのみ示されている。従って、この非制御範囲３００は、従来技術による範囲を示している。しかしながら、この表現も、制御されていない動作中にも無効電力の成分が存在し得る限り、例示である。従って、非制御範囲３００は、第２又は第３象限に入る直線として示すことができる。
【００９５】
今、少なくとも１つの制御される整流器（以下、制御整流器という）を使用して、充電ステーションを、電力供給グリッドが電気的にサポートされるように、制御する場合、充電ステーションを少なくとも第１のステージ３１０における制御範囲内で動作させることができる。この第１のステージ３１０における制御範囲は、一点鎖線の境界を有する半円として示されている。これは、充電ステーションを、図３の選択標準名称に従えば、第２及び第３象限内において動作させることができることを示している。図示の４つの象限には、ローマ数字によって連続的に番号が付けられている。
【００９６】
従って、この第１のステージ３１０における制御範囲に従えば、充電ステーションは、有効電力を電力供給グリッドから取り出せるように制御できるだけではなく、無効電力も給電できる、あるいは、取り出せるように制御できる。電力供給グリッドから引き出される電力又はエネルギは、取り出し電流によって、取り出される。この取り出し電流は、消費電流とも呼べる。第１のステージの制御範囲に従えば、この取り出し電流ＩＶは、グリッド電圧、即ち、電力供給グリッド内における電圧に対して位相角φを有することができる。この位相角φの値がゼロである場合、有効電力のみが取り出され、これは非制御範囲３００に対応する。このタイプの状況は、取り出し電流ＩＶが、−１８０°又は＋１８０°の位相角を有する給電電流に対応するように数学的に表すこともできる。しかしながら、ここでは、より明確に例示するために、取り出し電流ＩＶの表現を選択している。
【００９７】
この位相角φは、今、−９０°から＋９０°までの値を有する場合、第２又は第３象限内に、従って、第１のステージ３１０における制御範囲内に在る。この第１のステージ３１０における制御範囲は、ここでは、半円として示されており、即ち、位相角が、完全な１８０°を呈する、即ち、−９０°から＋９０°までを呈することができるという理想化された仮定の下で、そして、各々の位相角について図示の円の半径に対応するこの値に到達し得るがこの値を超えることはできないという仮定の下で、示されている。
【００９８】
しかしながら、位相角がゼロの値に対応していない場合、取り出し電流ＩＶがより大きくなることも考えられる。例えば、有効電力のみに図示の制限があり、最大有効電力よりも量の観点で大きい皮相電力が給電され得ることが考えられる。この場合、必ずしも、有効電力の低減をゼロ以外の位相角φで実施する必要はない。
【００９９】
しかしながら、位相角が９０°又は−９０°の場合、より完全な無効電力、即ち、公称電力に標準化された振幅を有する無効電力を必ずしも給電できないことも考えられる。この場合、例示目的で示された半円は、ｙ軸上の第１のステージ３１０における制御範囲についての１又は−１の値には到達しない。
【０１００】
いずれにせよ、図３は、充電ステーションが、それにも拘らず、たとえ有効電力の取り出し用のみに構成されている場合でも、取り出し電流ＩＶの位相角に影響を与えることで、無効電力を給電する又は取り出すことができることを例示している。
【０１０１】
少なくとも１つの設計に従って、充電ステーションを第２のステージ３２０における制御範囲内でも動作させることができる機能拡張を提案する。この第２のステージの制御範囲は、例示目的で、同様に半円を示す一点鎖線で限定されている。しかしながら、これは、実際には、第２のステージ３２０における制御範囲が第１のステージ３１０における制御範囲も含んでいるように理解されることを意図している。従って、第２のステージの制御範囲は、４つの象限全てを含んでいる。
【０１０２】
充電ステーションのそのような機能拡張は、特に、予備充電蓄電装置とも呼べる蓄電装置の使用によって実現される。従って、有効電力を電力供給グリッドに給電することも可能である。そのような有効電力の給電は、給電電流Ｉｅによって実現される。そのような給電電流Ｉｅは、位相角φｅを有することができる。給電電流Ｉｅは、基本的に、取り出し電流ＩＶを基準として、その位相角φが−１８０°から＋１８０°までの範囲に拡張される場合に、説明することもできる。しかしながら、そのような数学的に正しい表現では、明瞭さが殆ど得られないので、この給電を給電電流Ｉｅに基づかせている。
【０１０３】
有効電力は、この第２のステージ３２０における制御範囲内においてさえも充電ステーションによって給電できる。しかしながら、無効電力の給電又は取り出しが、更に、この範囲内においても、即ち、第１及び第４象限において可能である。この円の形状は、この第２のステージ３２０における制御範囲についても、単なる理想化として理解されたい。しかしながら、この円の形状は、それにも拘らず、特に、給電電流Ｉｅの量が、選択された給電位相角φｅに関係なく、電流制限により制限される場合には、重要な特定の応用例を表すこともできる。
【０１０４】
従って、図３に示された給電ダイアグラムの４つの象限全ては、第２のステージの制御範囲でカバーできる。これによって、充電ステーションは、様々なサポート対策を実施できる。
【０１０５】
図３には、充電ステーション内における別の消費機によって実現され得る拡張有効電力範囲３３０も、例示として、示されている。従って、このような拡張有効電力範囲３３０は、サポートの目的に必要な場合に、充電ステーションの公称電力を超えた電力を電力供給グリッドから取り出すことを可能にする。しかしながら、この拡張有効電力範囲３３０も、例示として理解されるべきであり、グリッド接続点の電流制限によって有効電力の取り出しがｘ軸上の−１の値に対応する充電ステーションの公称有効電力に制限される場合には、明らかに実現することはできない。
【０１０６】
しかしながら、充電ステーションには、直ちに、十分な利用可能な電力消費機、即ち、充電されるべき車両が現れないために充電ステーションの非制御範囲３００を十分に使い果たすことができない場合には、このタイプの消費機が有効電力の取り出しを増すことも適切であり得る。この場合、非制御範囲３００は−１の値を達成しないが、追加の消費機がこの値を達成することも可能である。この点に関して、図３は、組み合わせによって−１の値のみが達成されるように、制御有効電力範囲３３０を、従来技術に従う非制御範囲３００に、加えることができるという可能性も例示している。
【０１０７】
図４は、グリッド接続点４０２を介して電力供給グリッド４０４に接続されている充電ステーション４００を概略的に示している。この電力供給グリッド４０４は、ここでは象徴的にのみ示されており、簡略化のため単にグリッドとも呼ぶことができる。
【０１０８】
グリッド接続点４０２は、グリッド変成器４０６を備えている。充電ステーション４００は、この変成器を介してグリッド４０４から電気エネルギを引き出す。これは、基本的に、制御される電力取り出しによって行われる。この目的のために、双方向インバータ４０８が設けられている。通常動作において、この双方向インバータ４０８は、供給グリッド４０４から得られる三相ＡＣ電流をＤＣ電流に変換する。このＤＣ電流は、ここでは双方向インバータ４０８の出力として示されている中間ＤＣ電圧回路４１０に供給できる。
【０１０９】
この電力取り出しは、取り出し電流ＩＶの位相角φもグリッド電圧ＵＮに関連して設定できるように、この双方向インバータ４０８を介して制御することもできる。グリッド電圧ＵＮは、ここでは簡略化のために、グリッド変成器４０６と双方向インバータ４０８との間の測定点において示されている。グリッド変成器４０６の反対側における電力供給グリッド４０４のそれに対応するグリッド電圧は、それに応じてグリッド変成器４０６の伝送比によって生成される。
【０１１０】
ここに提案する双方向インバータ４０８は、更に、電力供給グリッド４０４にも電力を給電できる。従って、この双方向インバータ４０８は、ここでは簡略化のために単にインバータとも呼べるが、取り出し電流ＩＶとは反対の給電電流Ｉｅを生成できる。取り出し電流ＩＶ又は給電電流Ｉｅのみが流れることは明らかである。
【０１１１】
双方向インバータ４０８の基本的な目的は、グリッド４０４から電力を取り出すことによって、グリッド４０４から電気エネルギを引き出すことである。この電力は、中間ＤＣ電圧回路４１０に、即ち、基本的には、分配器ブロック４１２に供給される。この分配器ブロック４１２は、入力としてＤＣ電流を受け取り、それを必要に応じて個々の充電ポール４１４に転送することを例示するために、ＤＣ−ＤＣ変換器として示されている。３つの充電ポール４１４が、例示として示されており、多数の充電ポール４１４を表している。各々の場合において、電動車両４１６が充電ポール４１４の所で充電されることを意図している。明らかなことであるが、電動車両４１６が常に各充電ポール４１４に接続されている訳ではないことも基本的に考えられる。
【０１１２】
この分配器ブロック４１２による分配も同様に単に例示として理解されるべきであり、例えば、各々の充電ポール４１４が独自に自己の充電コントローラと自己に利用可能なエネルギの割り当てとを制御することが考えられ、この目的のために、このタイプの充電ポール４１４を、各々の場合に、中間ＤＣ電圧回路４１０に直接接続することも可能である。しかしながら、望ましくは、電動車両４１６の電圧レベルへの電圧低減も行うこのタイプの分配器ブロック４１２を提案する。
【０１１３】
充電ポール４１４に給電するこの分配器ブロック４１２に加えて、中間ＤＣ電圧回路４１０に同様に接続できるバッテリーバンク４１８も示されている。従って、このバッテリーブロック４１８は蓄電装置である。これは、電動車両４１６の充電による負荷ピークのバランスを取るためにエネルギバッファとして機能することができ、このタイプの負荷ピーク即ち電力ピークが、電力供給グリッド４０４に転送されない、あるいは、全部は転送されないようにする。しかしながら、ここで蓄電装置を表しているバッテリーバンク４１８は、電力を給電電流Ｉｅによって電力供給グリッド４０４に給電するために使用することもできる。従って、図３に示されたダイアグラムに従う第１及び第４象限における動作は、このタイプのバッテリーバンク４１８によっても可能である。
【０１１４】
チョッパーシステム４２０が中間ＤＣ電圧回路４１０に更に接続されている。簡略化のために、このチョッパーシステム４２０は、半導体スイッチ４２２及び抵抗器４２４を備えている。従って、中間ＤＣ電圧回路４１０から得られる電力は、このチョッパーシステム４２０によって短期的に消費できる。この目的のために、半導体スイッチ４２２は、パルス方式で制御され、中間ＤＣ電圧回路４１０から得られる電流パルスを、それに応じて、抵抗器４２４を介して、誘導できる。抵抗器４２４は、高温になり、それにより供給電力を消費できる。このチョッパーシステム４２０の制御は、特に、グリッドサポートのための短期間の電力の取り出しのために実施される。双方向インバータ４０８は、この目的のために、それに応じて、この消費されるべき電力を電力供給グリッド４０４から取り出し、チョッパーシステム４２０が上述の如くこの電力又はその一部を消費するように制御できる。
【０１１５】
特に、中央制御装置４２６が、充電ステーション４００を制御するために設けられている。この中央制御装置４２６は、基本的に、充電ステーション４００の対応する構成要素を調整する。例示として、内部データ送信線４２８が、この目的のために設けられており、各々の場合、簡略化のために、ここでは同じ参照番号で示されており、それによって、この参照番号が、充電ステーション４００内で、特に双方向で、即ち、中央制御装置４２６から及び中央制御装置４２６にデータを送信する内部データ送信線を意味していることを明確にしている。従って、中央制御装置４２６は、内部データ送信線４２８を介して、双方向インバータ４０８、バッテリーバンク４１８、チョッパーシステム４２０、各充電ポール４１４、及び、分配器ブロック４１２にそれぞれ接続されている。
【０１１６】
従って、中央制御装置４２６は、特に、充電ステーション４００の充電動作、具体的には、必要であれば、例えば、各充電ポール４１４に対する充電電力の割り当てと、それに対応する供給グリッド４０４からの電力の取り出しとを制御できる。しかしながら、バッテリーバンク４１８も、バッファリングについて制御でき、電力の割り当てを、分配器ブロック４１２の制御によって、実施することもできる。このタイプの制御は、特に組み合わせることができる。更に、例えば、充電ポール４１４と分配器ブロック４１２との間などに追加のデータ送信線を設けることもできる。このタイプのデータ送信は、主として中央制御装置４２６を介して、実施することもできる。しかしながら、充電ステーション４００内における通信については、その他のデータネットワーク配置も考えられる。
【０１１７】
しかしながら、特に、結果として必要な場合にグリッドサポートを制御するために、中央制御装置４２６が双方向インバータ４０８を制御することを提案する。グリッドサポートのタイプに応じて、それに対応する制御又は制御の適合化が充電ステーション４００内で必要になる場合がある。例えば、双方向インバータ４０８に有効電力をグリッド４０４に給電させようとする場合に、バッテリーバンク４１８を制御する必要があることがある。グリッド４０４から取り出すべき電力を規定する場合には、チョッパーシステム４２０の制御を必要とする可能性があり得る。充電ポールに接続された電動車両４１６の充電手順の制御を適合化することも考えられる。
【０１１８】
更に、グリッドオペレータによる直接の規定を斟酌できるようにするために、外部データ送信線４３０が更に設けられている。このタイプの外部データ送信線４３０は、ここではグリッド制御ユニット４３２に通じているように示されている。しかしながら、このグリッド制御ユニット４３２は、電力供給グリッド４０４を動作させるグリッドオペレータを表すこともできる。このタイプのグリッドオペレータ又はグリッド制御ユニット４３２は、例えば、有効電力の給電を要求できる。この動作又は更なる動作を制御するために、充電ステーション４００の中央制御装置４２６は、充電ステーション４００、従って特にバッテリーバンク４１８が実際にどれだけの電力容量を有するかを示す情報を、外部データ送信線４３０を介して、グリッド制御ユニット４３２に供給することもできる。しかしながら、グリッド制御ユニット４３２は、例えば、制限値を規定することもできる。そのような制限値は、例えば、例を２つだけ挙げるとすれば、充電ステーション４００についての最大有効電力取り出し、あるいは、有効電力取り出しにおける最大変化についての勾配制限を意味することがある。
【０１１９】
更に、図４は、電力ステーション変成器４３６を介して電力供給グリッド４０４に接続された電力ステーション４３４を例示している。念のために注意すべき点として、別の変成器４３８を設けることもできるが、これらはここでは関係ない。また、このタイプの別の変成器４３８が、電力供給グリッド４０４内に相異なる電圧レベルが存在する場合もあり得ることを明確にするために、単に例示として示されている。
【０１２０】
いずれの場合でも、電力ステーション４３４は、例えば石炭火力電力ステーション又は原子力電力ステーションのような従来型の電力ステーションとして設けることができる。例示として、ウインドファーム４４０が更に示されており、これは、ウインドファーム変成器４４２を介して電力供給グリッド４０４に接続されている。従来型の電力ステーション４３４及びウインドファーム４４０の両方は、外部データ送信線４３０を介して、グリッド制御ユニット４３２と同様に通信できる。ウインドファーム４４０については、このウインドファームが中央制御装置４２６と、従って充電ステーション４００と直接通信又はデータ交換できることが更に規定されている。
【０１２１】
図４は、特に、ウインドファーム４４０及び充電ステーション４００が、電力供給グリッド４０４内で互いに基本的に近接して配置されていることを例示することを意図している。これらは、更に、同じ電圧レベルを有するグリッドセクションに配置されている。また、電力ステーション４３４までの長い距離を、別の変成器４３８と電力ステーション変成器４３６との間のそれに対応する点によって例示することも意図している。
【０１２２】
従って、ウインドファーム４４０は、いずれにしても、電力供給グリッド４０４の一部のセクションを介した充電ステーション４００とこのウインドファームとの間の接続に関して、この充電ステーションの比較的近くに配置されている。このセクションは、ここでは接続セクション４４４として示されており、ウインドファーム変成器４４２と充電ステーション４００のグリッド変成器４０６との間の領域を意味している。しかしながら、このタイプの接続セクションは、中間の且つ直接の接続線として設ける必要はなく、他の消費機又は局地的なフィーダへの別の分岐も含んでいてもよい。
【０１２３】
いずれにしても、充電ステーション４００とウインドファーム４４０は互いに近いので、ウインドファーム４４０は、充電ステーション４００のグリッド接続点４０２における電圧に影響を与えることができる。同様に、充電ステーション４００は、ウインドファーム変成器４４２における電圧に影響を与えることができる。
【０１２４】
このウインドファーム４４０と充電ステーション４００との間の距離が近いことが分かっているので、今、特にグリッドサポートに関して、これらを互いに協調させることを提案する。このために、ウインドファーム４４０と充電ステーション４００との間の通信が、ここでは、中央制御装置４２６に通じる外部データ送信線４３０によって、例示されている。このタイプの協調は、グリッド制御ユニット４３２によるグリッドオペレータからの要求の実施にも関係し得る。例えば、グリッドオペレータが、それによって、電力供給グリッド４０４内における有効電力の削減の要求を指定した場合に、この有効電力の削減は、ウインドファーム４４０がそれの一部分、例えば半分少なく給電して、充電ステーション４００がそれの他の部分、例えば残りの半分を取り出すようにして、協調して行うことができる。
【０１２５】
しかしながら、協調は、例えば無効電力の給電による電圧調整のような他の作業についても考えられる。ここでは、特に、ウインドファーム４４０と充電ステーション４００の両方が必要な無効電力の給電の一部分を実施することを規定できる。これから得られる利点として、これら両者のいずれも、即ち、ウインドファーム４４０も充電ステーション４００も、非効率的となり得る非常に広い位相角を制御する必要がなく、これらは、その代わりに、これら両者が、無効電力の一部分を給電し、従って、各々の場合、過度に広い位相角を制御する必要がないように分けることができる。
【図１】
0006952791.tif 000002
【図２】
0006952791.tif 000003
【図３】
0006952791.tif 000004
【図４】
0006952791.tif 000005