(57)【要約】  エネルギー生成グリッド、特に、風力発電所の発電所グリッドを起動する方法であって、エネルギー生成グリッドは、電力供給グリッドに接続された少なくとも１つのグリッド接続ポイントを有し、エネルギー生成グリッドは、通常運転モードで、グリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドと電力を交換し、電力供給グリッドに電圧降下がある場合、および／またはエネルギー生成グリッドが電力供給グリッドから隔離されている場合、通常運転モードとは異なる確立モードを選択するステップと、確立モードでエネルギー生成グリッドを操作するステップと、を含み、確立モードでは、少なくとも１つの電圧影響手段、特に、風力発電設備に影響する電圧、エネルギー生成グリッド電圧、特に、風力発電グリッド電圧が提供され、少なくとも１つの初期供給手段、特に、風力発電設備に影響を与える電流は、電圧影響手段を介して提供されるエネルギー生成グリッド電圧に同期し、電圧影響手段および初期供給手段は、全体として、エネルギー生成グリッドの固有の必要性のレベルでエネルギー生成グリッドに電力を供給する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー生成グリッド、特に、風力発電所の発電所グリッドを起動する方法であって、前記エネルギー生成グリッドは、電力供給グリッドに接続された少なくとも１つのグリッド接続ポイントを有し、前記エネルギー生成グリッドは、通常運転モードで、前記グリッド接続ポイントを介して前記電力供給グリッドと電力を交換し、
前記電力供給グリッドに電圧降下がある場合、および／または前記エネルギー生成グリッドが前記電力供給グリッドから隔離されている場合、前記通常運転モードとは異なる確立モードを選択するステップと、
前記確立モードで前記エネルギー生成グリッドを操作するステップと、
を含み、
前記確立モードでは、少なくとも１つの電圧影響手段、特に、風力発電設備に影響する電圧、エネルギー生成グリッド電圧、特に、風力発電所グリッド電圧が提供され、
少なくとも１つの初期供給手段、特に、風力発電設備に影響を与える電流は、前記電圧影響手段を介して提供される前記エネルギー生成グリッド電圧に同期し、
前記電圧影響手段および前記初期供給手段は、全体として、前記エネルギー生成グリッドの固有の必要性のレベルで前記エネルギー生成グリッドに電力を供給する、
方法。
【請求項２】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、実質的に電力なしで前記エネルギー生成グリッド電圧を提供する、あるいは、少なくとも１つの前記初期供給手段よりも明らかに低い絶対値を有する電力、少なくとも１つの前記初期供給手段の好ましくは２０％以下、特に、１０％以下の電力を提供する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッド電圧を提供する電圧影響方法で動作する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記エネルギー生成グリッドに電力を供給するために、電流に影響を与える方法で動作する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は少なくとも１つの第１のドループに基づいており、少なくとも１つの前記初期供給手段は少なくとも１つの第２のドループに基づいており、各ドループは、前記エネルギー生成グリッドの電圧と、供給される、または供給された無効電力との間、または前記エネルギー生成グリッドの周波数と、供給される、または供給された有効電力との間に、それぞれの関係、特に、線形関係を表し、前記第１のドループは前記第２のドループより小さい勾配を有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッド内の前記電圧影響手段によって提供される電圧と前記電圧影響手段によって供給される無効電力との関係を記述する第１の無効電力ドループに基づいており、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記エネルギー生成グリッドに記録された電圧と前記初期供給手段によって供給される無効電力との関係を記述する第２の無効電力ドループに基づいており、
前記第１の無効電力ドループは、前記第２の無効電力ドループよりも小さい勾配を有しており、および／または、
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記電圧影響手段によって前記エネルギー生成グリッドに提供される周波数と前記電圧影響手段によって供給される有効電力との関係を記述する第１の有効電力ドループに基づいており、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記エネルギー生成グリッドに記録された周波数と前記初期供給手段によって供給される実際の電力との関係を記述する第２の有効電力ドループに基づいており、
前記第１の有効電力ドループは、前記第２の有効電力ドループよりも小さい勾配を有している、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記第１の無効電力ドループに従って、それぞれの場合に供給される無効電力に基づいて提供される電圧を提供し、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記第２の無効電力ドループに従って、記録された電圧に基づいてそれぞれの場合に供給される無効電力を供給し、および／または、
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記第１の有効電力ドループに従って、それぞれの場合に供給される有効電力に基づいて提供される周波数を提供し、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、それぞれの場合に、記録された周波数に基づいて、前記第２の有効電力ドループに従って供給されるべき有効電力を供給する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のドループ、前記第２の無効電力ドループ、および／または前記第２の有効電力ドループの勾配またはゲインは、対応する第１のドループ、無効電力ドループ、および有効電力ドループの勾配またはゲインの少なくとも２倍大きい、特に、少なくとも３倍である、
請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
選択的あるいは付加的に前記エネルギー生成グリッドに電圧降下がある場合は、前記確立モードの選択、特に、前記通常運転モードから前記確立モードへの変更、が行われる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記確立モードでの前記エネルギー生成グリッドの動作は、前記エネルギー生成グリッドの電源が切られたときのみ影響を受ける、
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記初期供給手段および別の前記初期供給手段は、カスケード方式で同期されて、前記エネルギー生成グリッドに電力を供給する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記エネルギー生成グリッドの少なくとも１つの前記初期供給手段によって提供される電力は、前記エネルギー生成グリッドの無効電力要件を満たすのに十分な大きさの少なくとも１つの無効電力成分を有する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記エネルギー生成グリッドの少なくとも１つの前記初期供給手段によって提供される電力は、少なくとも１つの無効電力成分と１つの有効電力成分とを有し、前記無効電力成分は前記有効電力成分よりも大きく、好ましくは少なくとも２倍大きい、特に好ましくは少なくとも５倍大きい、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記電力供給グリッドは、供給電圧を有し、前記エネルギー生成グリッドを前記電力供給グリッドに同期させるために、前記エネルギー生成グリッド電圧は、前記供給グリッド電圧まで上昇する、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記エネルギー生成グリッドが、前記電力供給グリッドに同期させたエネルギー生成グリッド電圧を有している場合、または、前記電力供給グリッドに電圧がない場合に、前記グリッド接続ポイントにおいてグリッド再確立電圧を提供するために、エネルギー生成グリッド変圧器、特に、風力発電所変圧器を介して、前記エネルギー生成グリッドを前記電力供給グリッドに接続するステップをさらに備えている、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記電力供給グリッドに電圧降下がある場合には、前記エネルギー生成グリッドの電源を切るように、少なくとも１つの前記電圧影響手段と少なくとも１つの前記初期供給手段とをランプダウンするステップをさらに備えている、
請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッドの電源が切られたときにのみ、前記エネルギー生成グリッド電圧を提供する、
請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
電圧降下は、前記電力供給グリッドの定格電圧に関連して以下の定義される、
−前記定格電圧の９０％未満の電圧、または
−前記定格電圧の７０％未満の電圧、または
−前記定格電圧の３０％未満の電圧、または
−前記定格電圧の１０％未満の電圧、
請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッド電圧を提供するために静電容量から供給されるＤＣリンク回路を有しており、静電容量は、前記電力供給グリッドで電圧降下が発生した場合、および／または前記エネルギー生成グリッドがオフになった場合に、少なくとも１つの前記電圧影響手段が安定した前記エネルギー生成グリッド電圧を提供できるように、前記ＤＣリンク回路にＤＣ電圧を供給するように構成されている、
請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記電圧影響手段の電圧記録により、前記電力供給グリッドの電圧降下を記録する、および／または前記エネルギー生成グリッドの電圧損失を検出するステップをさらに備えている、
請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記エネルギー生成グリッドは、少なくとも１つの前記初期供給手段が電力設定値に基づいて電力を前記電力供給グリッドに供給する電力制御装置を備え、好ましくは、前記電力設定値は、前記エネルギー生成グリッドのオペレータまたは前記電力供給グリッドのグリッドオペレータによって規定され、および／または、システム偏差が発生した場合、特に、Ｉコントローラーを使用してゆっくりと修正されるように電力が増加する、
請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記エネルギー生成グリッドは、
−必要な場合には、前記電力供給グリッドの周波数安定性のために、それを開放し、特に供給するために、少なくとも１つの前記初期供給手段の利用可能な電力の一部を抑制する、および／または、
−前記エネルギー生成グリッドおよび／または前記電力供給グリッドが過周波数であるグリッド周波数を持っている場合、少なくとも１つの前記初期供給手段の電力の供給を制限する、および／または、
−前記電力供給グリッドから電力を引き出し、好ましくは、チョッパ装置によって電力を消費する、
周波数安定性を有する、
請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記エネルギー生成グリッドは、天気予報を受信する、および／または天気予報を生成するように構成され、前記天気予報は、前記確立モードでの前記エネルギー生成グリッドの動作を開始できる時間を規定するために使用される、
請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記電圧影響手段および前記初期供給手段は、それぞれ供給ユニットを形成し、作動により電圧影響手段または初期供給手段として動作し、特に、前記電圧影響手段は、適切な作動の変更によって前記初期供給手段として動作でき、前記初期供給手段は、作動の変更により前記電圧影響手段として動作できる、
請求項１から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
電圧に影響するおよび／または電流に影響する方式で動作するように構成された制御ユニットとコンバータと、を備え、前記制御ユニットは、前記風力発電設備が請求項１から２４のいずれか１項に記載の方法における電圧影響手段または初期供給手段として使用されるように構成されるように、前記コンバータを作動させる、
風力発電設備。
【請求項２６】
周波数バックアップ制御をサポートするために、前記エネルギー生成グリッドから電力を消費するチョッパ装置を特徴とする、
請求項２５に記載の風力発電設備。
【請求項２７】
両方の場合において、請求項１から２４のいずれか１項に記載の方法を実行するために、少なくとも１つの第１および第２の風力発電設備を備え、前記第１の風力発電設備は、電圧に影響するように動作し、前記第２の風力発電設備は、電流に影響するように動作し、電圧に影響するように動作可能な少なくとも１つの第１のインバータがあり、電流に影響を与える方法で動作できる少なくとも１つの第２のインバータがある、
風力発電所。
【請求項２８】
前記第１および／または前記第２の風力発電設備は、請求項２５に記載の風力発電設備である、
請求項２７に記載の風力発電所。
【請求項２９】
電圧に影響を与えるように動作可能な少なくとも１つの第１のインバータと、電流に影響を与える方法で動作可能な少なくとも１つの第２のインバータとは、エネルギー貯蔵ユニット、特に、バッテリーストアに一緒に結合され、特に、前記エネルギー貯蔵ユニットが、少なくとも１つの前記第１および少なくとも１つの前記第２のインバータに、確立モードを動作させるのに必要なエネルギーを提供するように、一緒に自立起動ユニットを形成し、前記確立モードで前記エネルギー生成グリッドを操作するために使用されるために準備される、
請求項２７または２８に記載の風力発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー生成グリッド、特に、風力発電所の起動方法に関する。また、本発明は、風力発電設備に関し、それは、少なくとも１つの第１および第２の風力発電設備を有する風力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気供給グリッドが知られており、エネルギーサプライヤーとエネルギー消費者との間で電気エネルギーを分配するために使用される。この種の電力供給グリッドは、今日ではほとんどの場合５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの所定のグリッド周波数のＡＣ電圧で動作している。サプライヤと消費者の両方が、この周波数に合わせて調整した。
特に、電力供給グリッドの大部分が大部分を占めている場合が常にそうである。この電力供給グリッドに電気エネルギーを供給するための発電ユニットが接続されている場合には、この発電ユニットは同様に、電力供給グリッドに向けることができる。特に、この種の発電ユニットは、通常、電力供給グリッドからエネルギーを定期的に最初に供給され、それにより、あらゆる始動プロセスに電力を供給する。このためのエネルギーの供給に加えて、電力供給グリッドは、この場合、特に、グリッド周波数と電圧レベルについての方向付けとガイダンスも提供する。
【０００３】
例えば、複数の風力発電設備を備えた風力発電所等、いくつかの発電ユニットは、それ自体がエネルギー生成グリッドとも呼ばれる内部電気グリッドを有している。このようなエネルギー生成グリッドも通常運転しており、同期化される電力供給グリッドのグリッド周波数を有している。さらに、エネルギー生成グリッドは、共通の結合ポイント、特に、グリッド接続ポイントを使用して、電力供給グリッドに供給するか、電力供給グリッドからエネルギーを引き出し、共通結合のこのポイントにおけるそれ自身の電圧レベルは、電力供給グリッドの電圧レベルと一致する。したがって、これら２つの電圧は、その点で同じであるか、またはこの共通結合ポイントにおける変圧器の伝達比に応じて互いに特定の比にある。
【０００４】
エネルギー生成グリッド、つまり、特に発電所グリッドが現在開始されている場合には、つまり、例えば、最初の起動時またはランプダウンする必要があるインスタンスの後に、エネルギー生成グリッドがエネルギーを取得できる場合には、このために、電力供給グリッドとギア自体から、電力供給グリッドによって規定されたグリッド周波数とグリッド電圧に合わせる。
【０００５】
ただし、現在、電力供給グリッドでは、エネルギー生成グリッド、特に、風力発電所の発電所グリッドがますます重要になっていることが認識されている。したがって、電力供給グリッドは、エネルギー生成グリッドのそのような開始プロセスを適切に実施またはサポートできない可能性がある。特に、電力供給グリッド自体がサポートを必要とすることが予想される。したがって、エネルギー生成グリッド、特に、風力発電所の発電所グリッドは、独立して起動することも、電力供給グリッドをサポートすることもできるため、電力供給グリッドは、エネルギー生成グリッド、または少なくともグリッド電圧が大幅に低下した状況から回復する。
【０００６】
特に、これまで提供されていた、グリッドの再確立または電力供給グリッドの自立起動のために特別に維持されていた発電所は、現在ではあまり存在しないか、または不要になる予定であって、再生を開始または実行するために、この種の特別な発電所なしで電力供給グリッドを管理する必要があることを意味する。
本願の優先権主張出願について、ドイツ特許商標庁は、以下の先行技術文献をサーチした：米国特許出願公開第２０１７／００７４２４４号明細書、独国特許出願公開第１０  ２０１４ ２１４ １５１号明細書、独国特許出願公開第１０ ２０１３ １０２ ６０３号明細書、欧州第１ ６６５ ４９４号明細書、米国特許出願公開第２０１５／０１５９６２７号明細書。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／００７４２４４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０ ２０１４ ２１４ １５１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０ ２０１３ １０２ ６０３号明細書
【特許文献４】欧州特許第１ ６６５ ４９４号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１５／０１５９６２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、前述の問題の少なくとも１つに対処する目的に基づいている。特に、その目的は、電力供給グリッドのサポートなしで独立して起動することができ、さらには、特に、風力発電所の発電所グリッド等のエネルギー生成グリッドに解決策を提供することである。電圧低下のインスタンスを開始、再確立、または回復するときに、電力供給グリッドをサポートまたはバックアップする。その目的は、少なくとも既知の方法の代替の解決策を提案することである。
【０００９】
本発明は、請求項１に記載のエネルギー生成グリッドを始動する方法を提案する。提案されているエネルギー生成グリッドは、特に、風力発電所の発電所グリッドの形態であって、それに応じて複数の風力発電設備を有している。あるいは、グリッドを介して互いに電気的に接続された複数の発電機を備えた別のエネルギー生成グリッドを使用することもできる。基本的に、複数の風力発電所または発電所グリッドが一緒に制御され、１つの共通のグリッド接続ポイントだけでなく、複数のグリッド接続ポイントを介して、電力供給グリッドに供給される可能性もある。可能なエネルギー生成グリッドは、少なくとも１つの風力発電所または発電所グリッドを有するグリッドでもある。いずれにしても、エネルギー生成グリッドには、電力供給グリッドに接続された少なくとも１つのグリッド接続ポイントがある。この配置では、エネルギー生成グリッドは、通常運転モードでグリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドと電力を交換する。ほとんどの場合、これには、グリッド接続ポイントを介して電力供給グリッドに電力を供給するエネルギー生成グリッドが含まれる。特定の状況における別の可能性は、エネルギー生成グリッドが、特に、サポート目的のために、電力供給グリッドから電力を引き出すことである。
【００１０】
現在、エネルギー生成グリッドを起動する方法では、電力供給グリッドに電圧降下がある場合、確立モードを選択することを提案している。したがって、電力供給グリッドでは、グリッド電圧と呼ばれる電力供給グリッドの電圧が、この場合大幅に低下している。特に、このような電圧降下は、電力供給グリッドの崩壊または停電にも関連している。電圧降下の場合、確立モードが選択されるか、通常運転モードから確立モードに変更される。あるいは、エネルギー生成グリッドが電力供給グリッドから分離されている場合には、確立モードが選択される可能性がある。特に、電力供給グリッドに電圧降下があり、さらにエネルギー供給グリッドが電力供給グリッドから絶縁されている可能性もある。したがって、このグリッド分離は、電力供給グリッドの電圧降下にも存在する可能性がある。
【００１１】
したがって、起動の目的で、エネルギー生成グリッドは、最初にこの確立モードで動作する。確立モードでのエネルギー生成グリッドのこの操作には、いくつかの機能が含まれている。これらは全て、電圧影響手段−複数の電圧影響手段もある−を含み、エネルギー生成グリッド電圧を提供する。電圧影響手段は、例えば、風力発電設備に影響を与える電圧、またはインバータを備えた開閉装置キャビネットであってもよい。したがって、電圧影響手段、特に、風力発電設備に影響を与える電圧または開閉装置キャビネットに影響を与える電圧は、電圧が影響されるように、すなわち、特に、制御または調整されるように動作する。したがって、このような電圧影響手段は、電流に影響を与えない。いずれにせよ、電流の規定は電圧の規定に次ぐものである。電圧影響手段は、エネルギー生成グリッド電圧、すなわち、エネルギー生成グリッドで優勢であるか、少なくともこの電圧影響手段の出力または選択された基準点に存在する電圧を提供する。風力発電所の場合、このターン生成グリッド電圧は風力発電所グリッド電圧に対応する。
【００１２】
さらに、特に風力発電設備に影響を与える電流の形、またはインバータを備えた開閉装置キャビネットの形である初期供給手段が用意されており、これは、電圧影響手段によって提供されるエネルギー生成グリッド電圧に最初に同期する。したがって、この初期供給手段は、電圧影響手段によって本質的に提供されてきたエネルギー生成グリッド電圧に向けられている。特に、このエネルギー生成グリッド電圧は、初期供給手段が同期する周波数を有している。この場合の初期供給手段は、特に、周波数がエネルギー生成グリッド電圧の周波数と同期している電流を供給する。
【００１３】
電圧影響手段と初期供給手段とは、そのようにして、すなわち、電圧影響手段と初期供給手段とは、合計で、エネルギー生成グリッドに、つまりエネルギー生成グリッドの固有のニーズのレベルで電力を供給するように、このように相互作用する、あるいは互いに連動する。この種の固有の必要性は、特に、エネルギー生成グリッドを開始するために必要な電力、すなわち、特に、風力発電所の風力エネルギー設備を開始するための風力発電所の場合に必要な電力に関する。
【００１４】
したがって、エネルギー生成グリッドは、少なくとも１つの電圧影響手段と１つの初期供給手段とが一緒に動作し、それぞれが特定のタスクを個別に持つ確立モードを選択することから始まる。電圧影響手段は、最初に電圧、すなわちエネルギー生成グリッド電圧を提供し、初期供給手段はそれ自体を方向付け、それ自体を調整し、特に、エネルギー生成グリッドに電力を供給するための電流を提供する。したがって、初期供給手段は、初期供給を引き受ける。あるいは、電圧影響手段は、この構成要素を提供することができ、すなわち、電力を提供することもできる。ただし、電圧影響手段の主なタスクは、エネルギー生成グリッド電圧に影響を与えることである。
【００１５】
一実施形態によれば、少なくとも１つの電圧影響手段は、実質的に電力なしでエネルギー生成グリッド電圧を提供することが提案されている。この場合、特に、初期供給手段がエネルギー生成グリッドを起動するために必要な電力を提供する一方で、１つ以上の電圧影響手段が電圧に影響を与え、初期供給手段に適切な方向または参照変数を提供するように分割される。
【００１６】
したがって、好ましくは、少なくとも１つの電圧影響手段は、エネルギーにグリッド電圧を調整する電圧影響方法で動作する。特に、電圧影響手段は、それが出力電圧、すなわち、このようにして提供するエネルギー生成グリッド電圧に調整するように動作する。これには、周波数、つまり電圧の周波数への影響も含まれる。電圧影響手段は、所定の周波数および位相を有する電圧を印加する。
【００１７】
一実施形態によれば、少なくとも１つの初期供給手段が電流に影響を与えるように動作して、エネルギー生成グリッドに電力を供給することが提案される。したがって、初期供給手段は、エネルギー生成グリッドに電流を供給するか、電流を供給し、特に、電流を修正し、結果としてそれに影響を与える。これは、それぞれに固有のタスクがあるため、電圧影響手段と初期供給手段がうまく相互作用できることを意味する。
【００１８】
一実施形態によれば、少なくとも１つの電圧影響手段は少なくとも１つの第１のドループに基づいており、少なくとも１つの初期供給手段は少なくとも１つの第２のドループに基づいており、各ドループはそれぞれの関係、特に、エネルギー生成グリッドの電圧と、供給されるまたは供給された無効電力との間、またはエネルギー生成グリッドの周波数と供給されるまたは供給された有効電力との間の線形関係、および第１のドループは、第２のドループよりも小さな勾配を有している。
【００１９】
したがって、電圧影響手段および初期供給手段はそれぞれ、それぞれのドループによって特徴付けられる。このために、それぞれのドループは、電圧影響手段と初期供給手段に実装される。したがって、電圧影響手段と初期供給手段とには、ドループがある−いくつかある。
このため、第１のドループの勾配は、第２のドループよりも小さいことが提案されている。これは、ドループの両方の変数に対して提案されている。特に、各ドループは、線形関係を表す。したがって、勾配は、無効電力または電圧が制御工学目的の入力変数を形成するかどうかに関係なく、電圧に対する無効電力の特性に関連する。同じことが有効電力と周波数の関係にも当てはまり、その場合、勾配は周波数に関する有効電力の特性に関係しており、また、有効電力または周波数が制御工学目的の入力変数を形成するかどうかとは無関係である。
【００２０】
ドループの勾配は、それぞれ動作ポイントを規定することができる。電圧影響手段のドループに対する各場合のより低い勾配は、同じ電圧に対する初期供給手段と比較して、より少ない無効電力を供給する定常状態の電圧影響手段につながる。そして、電圧影響手段は、同じ周波数に対する初期供給手段と比較して、より少ない有効電力を供給することを意味する。
【００２１】
好ましくは、
−少なくとも１つの電圧影響手段は、エネルギー生成グリッド内の電圧影響手段によって提供される電圧と電圧影響手段によって供給される無効電力との関係を記述する第１の無効電力ドループに基づいており、
−少なくとも１つの初期供給手段は、エネルギー生成グリッドに記録された電圧と初期供給手段によって供給される無効電力との関係を記述する第２の無効電力ドループに基づいており、
−第１の無効電力ドループは、第２の無効電力ドループよりも小さい勾配を有しており、および／または、
−少なくとも１つの電圧影響手段は、電圧影響手段によってエネルギー生成グリッドに提供される周波数と電圧影響手段によって供給される有効電力との関係を記述する第１の有効電力ドループに基づいており、
−少なくとも１つの初期供給手段は、エネルギー生成グリッドに記録された周波数と初期供給手段によって供給される実際の電力との関係を記述する第２の有効電力ドループに基づいており、
−第１の有効電力ドループは、第２の有効電力ドループよりも小さい勾配を有している、
ことが提案されている。
【００２２】
無効電力ドループと有効電力ドループとは、いずれも上記で一般的に説明したように、それぞれドループになり得る。また、無効電力ドループと有効電力ドループとをベースにして採用し、実装することもできる。各ドループは、それぞれの場合に電圧影響手段または初期供給手段に関連している。複数の電圧影響手段または初期供給手段がある場合には、それぞれに独自のドループがあり、これは、各場合の全ての電圧影響手段および／または各場合の全ての初期供給手段で同じである可能性がある。各電圧影響手段または初期供給手段は、それ自体によって供給される無効電力および／または有効電力を考慮する。この目的のために、その有効電力および／または無効電力が記録されることが好ましい。
【００２３】
一実施形態によれば、
−少なくとも１つの電圧影響手段は、第１の無効電力ドループに従って、それぞれの場合に供給される無効電力に基づいて提供される電圧を提供し、
−少なくとも１つの初期供給手段は、第２の無効電力ドループに従って、記録された電圧に基づいてそれぞれの場合に供給される無効電力を供給し、および／または、
−少なくとも１つの電圧影響手段は、第１の有効電力ドループに従って、それぞれの場合に供給される有効電力に基づいて提供される周波数を提供し、
−少なくとも１つの初期供給手段は、それぞれの場合に、記録された周波数に基づいて、第２の有効電力ドループに従って供給されるべき有効電力を供給する、
ことが提案されている。
【００２４】
電圧影響手段、および一方では初期供給手段に対して、他方では、正確には電流に影響を与える形態であり、したがって、少なくとも制御工学の実装に関しては、ドループには異なる意味がある。
電圧影響手段は、記録された無効電力に基づいてその出力電圧を設定し、記録された有効電力に基づいてその周波数、すなわちその出力電圧の周波数を設定する。この場合、無効電力と有効電力とが入力変数である。
【００２５】
初期供給手段は、電圧に基づいて無効電力を設定し、周波数に基づいて有効電力を設定する。この場合、電圧と周波数とが入力変数を形成する。ただし、勾配のあるドループは、常に電圧を参照する無効電力と、周波数を参照する有効電力とに関連している。基礎となる電圧は、特に、電圧偏差、すなわち基準値として基準となる電圧からの電圧の偏差、例えば、グリッド定格電圧である。
【００２６】
電圧と無効電力の間、または周波数と有効電力との間の関係を表すようなドループは、専門家の間ではドループとも呼ばれる。これは、特に、設定ポイント電圧と有効電圧との間の電圧偏差に関係し、この場合は、特に、エネルギー生成グリッド、したがって基本的にエネルギー生成グリッド電圧に関連している。この点で、このドループは、Ｐコントローラとみなすこともできる。初期供給手段は、電圧偏差に比例して無効電力または追加の無効電力をもたらし、エネルギー生成グリッドに供給または供給される。
【００２７】
同様に、周波数と有効電力との関係を表すこのドループも同様に、Ｐコントローラと見なすことができ、初期供給手段は、エネルギー生成グリッドに有効電力または周波数偏差に比例する追加の有効電力を提供または供給することを意味する。
電圧影響手段には、それぞれ逆のことが当てはまる。
ただし、ドループが単なる線形ではない場合、線形成分が存在する可能性がある。これは、コントローラ内でＰ成分と呼ばれることもあるが、さらに成分がある場合には、そのように見なされる。したがって、Ｐコンポーネントは、勾配を記述することができる。
【００２８】
好ましくは、第２のドループ、第２の無効電力ドループおよび／または第２の有効電力ドループの勾配またはゲインは、対応する第１のドループ、電力ドループ、有効電力ドループの応答性の勾配またはゲインの少なくとも２倍、特に、少なくとも３倍である。この場合、最初の勾配が第２の勾配よりも大幅に大きいことが特に重要である。したがって、ドループは、少なくとも１つの初期供給手段が電圧影響手段に対して無効電力および／または有効電力の供給を実質的に引き受けるように互いに連動している。この場合、電圧影響手段は、最初の電圧供給を引き受け、一方、初期供給手段は、電力および無効電力の初期供給を引き受ける。
【００２９】
電圧影響手段は、例えば、電圧影響インバータであってもよく、初期供給手段は、電流影響インバータであってもよい。これらは大部分が、それぞれ開閉装置キャビネットに収容されているため、電圧に影響を与える開閉装置キャビネットと電流に影響を与える開閉装置キャビネットも簡略化の目的で用語として使用される。あるいは、例えば、同様に動作する供給ユニット等、他のユニットであってもよい。例えば、風力発電設備において、少なくとも１つの電圧影響手段と初期供給手段を１つのユニットに一緒に収容してもよい。
【００３０】
例示の目的のために、ほんの一例として、電圧に影響を与えるインバータおよび電流に影響を与えるインバータの動作原理を以下に説明するが、これらに限定されるものではない。
基本的に、電圧に影響を与えるインバータは、振幅、周波数、位相に応じて出力に出力電圧を供給することで動作する。フィードバックループを使用して、出力電圧の瞬間値をフィードバックする。したがって、電圧信号がフィードバックされる。一例として、フィードバック電圧信号が許容帯域内にあるかどうかを継続的にチェックすること、すなわち使用するサンプリングレートで行うことを含む、許容帯域法を使用することが可能である。電圧信号が許容帯域の制限に達するとすぐに、インバータは、信号を許容帯域内に維持するために切り替わる。
【００３１】
この場合、許容帯域は、インバータの出力電圧の設定値の実装である。セットポイント値は、セットポイント信号として、つまり振幅、周波数、および位相に従っても規定され、許容帯域は、基本的に、このセットポイント信号の近くに帯域の上限と下限で配置される。
例えば、送電線などの容量作用要素が接続されているために、エネルギー生成グリッドの無効電力が突然または少なくとも急速に変化する無効電力の突然の変化が発生した場合には、電圧に影響を与える電圧インバータは、供給された、したがって供給された無効電流の変化も見られる。これは、電圧源と同様に、電圧に影響を与えるインバータが出力電圧を一定に保とうとするため、ほぼ同じ電圧で変化した電流が得られるためある。
【００３２】
これにより、さらに、この電圧に影響するインバータ用に保存された無効電力ドループに従って、新しい電圧設定値が設定される。出力電圧は、新しい電圧設定値に従って変化する。
電圧偏差は、エネルギー生成グリッドの電圧と設定値との間で発生する可能性があり、この場合は、グリッド設定電圧と呼ばれる。このグリッド設定ポイント電圧、したがってこの電圧偏差は、出力電圧の瞬間値ではなく、電圧振幅のＲＭＳ値またはその他の特性値に関連している。
【００３３】
電流に影響を与えるインバータは、最初は、電圧に影響を与えるインバータと非常によく似た動作をするが、出力電圧の瞬間値の代わりに、出力電流の瞬間値がフィードバックされる。したがって、出力電流信号がフィードバックされる。エネルギー生成グリッドの無効電力が変化した場合、出力電流が調整されているため、最初は、出力電流に深刻な即時の影響はない。したがって、電流に影響を与えるインバータは、電流源のように動作する。
【００３４】
したがって、変更された合計の無効電力は、最初は、インバータに影響を与える電圧に対してのみ効果がある。
ただし、電流に影響を与えるインバータは、無効電力に起因して電圧に影響を与えるインバータが引き起こした電圧偏差を検出する。次に、この電圧偏差と無効電力ドループとに基づいて、その後、電流に影響を与えるインバータが供給するインバータの無効電力設定値が確認され、これは、出力電流の設定電流信号を決定するための基礎として使用される。
【００３５】
したがって、電流に影響を与えるインバータの無効電流も変化し、その結果、電流に影響を与えるインバータは、電圧に影響を与えるインバータの無効電流の大部分を占めるようになり、これにより、無効電力ドループに応じた出力電圧の適応が再び行われる。２つのインバータ（さらに多くの場合もある）は、無効電力の低下に基づいて、同じ電圧偏差の安定した動作ポイントに調整される。無効電力ドループのさまざまな勾配により、インバータに影響を与える電流は、インバータに影響を与える電圧よりも多くの無効電流または無効電力を供給する。
【００３６】
したがって、無効電力が突然変化した場合、電圧に影響を与えるインバータはすぐに反応し、その電圧を調整し、これにより、電流に影響を与えるインバータからの反応が生じ、無効電力が最初に供給される。次に、２つ以上のインバータは、無効電力ドループの提案された選択により、電流影響インバータが実質的に、少なくとも大幅に無効電力の供給を行う動作ポイントを採用する。
【００３７】
システムは、有効電力の突然の変化または有効電力の急速な変化の場合にも、同様の方法で動作する。全体として、実際の電流は変化するが、最初はインバータに影響を与える電圧の電流のみが変化する。実際の電流のこの変化は、インバータに影響を与える電圧によって記録され、有効電力ドループによれば、電圧信号の新しい設定値、つまり周波数の変更につながる。
【００３８】
次に、電流に影響を与えるインバータがこの周波数の変化を記録し、インバータに影響を与える電流に対して適切な有効電力設定値が生成される。電流に影響を与えるインバータのドループの勾配またはゲインが大きいため、後者は同じ周波数の電圧に影響を与えるインバータよりも大きい有効電力値を想定する。両方のインバータは、対応する有効電力を供給し、電流に影響を与えるインバータが大部分を供給する。
【００３９】
無効電力の突然の変化と有効電力の突然の変化に対する上記の反応も一緒に起こる。
一実施形態によれば、確立モードの選択、特に、通常運転モードから確立モードへの変更は、追加的にエネルギー生成グリッドに電圧降下がある場合に実施されるか、さもなければ実施できることが提案される。したがって、電力供給グリッドの電圧降下だけでなく、エネルギー生成グリッドの電圧降下も考慮することが提案されている。特に、２つのグリッドの１つで電圧降下、つまり特定の電圧降下がすでに顕著である場合には、確立モードの選択またはその変更を提案することができる。それぞれの電圧降下が小さい場合、エネルギー生成グリッドが確立モードを選択するため、またはこの確立モードに変更するために、さらに電圧降下を必要とする可能性もある。
【００４０】
一実施形態によれば、確立モードでのエネルギー生成グリッドの動作は、エネルギー生成グリッドの電源が切られたときにのみ行われることが提案される。その結果、達成できる効果は、周波数および／または位相および／または振幅に応じて既存の電圧を考慮する必要なく、確立モードを最初から開始できることである。結果として、達成可能な効果は、少なくとも１つの電圧影響手段および少なくとも１つの初期供給手段のみが確立モードを案内することである。特に、これに関しては、エネルギー生成グリッドが電力供給グリッドから分離されているため、エネルギー生成グリッドが独立して干渉なしに起動できることも提案されている。
【００４１】
一構成によれば、少なくとも１つの初期供給手段および別の初期供給手段がカスケード式に同期されて、エネルギー生成グリッドに電力を供給することが提案される。したがって、同期は、電圧影響手段に同期される第１の初期供給手段によって徐々に行われ、その場合、エネルギー生成グリッドにすでに電流を供給または供給している。次いで、少なくとも１つの電圧影響手段と１つの初期供給手段とを備えるこの第１の最小システムは、存在する場合、次の初期供給手段によって同期される。
【００４２】
さらなる構成によれば、エネルギー生成グリッド内の少なくとも１つの初期供給手段によって提供される電力は、エネルギー生成グリッドの無効電力要件を満たすのに十分な大きさの少なくとも１つの無効電力成分を有することが提案される。特に、エネルギー生成グリッド内の電線だけでなく誘導負荷も、エネルギー生成グリッド内に電力が必要になる可能性があることを意味する。これは、この実施形態によれば、少なくとも１つの初期供給手段によって確立モードでカバーされる。したがって、少なくとも１つの初期供給手段のサイズの最小要件も生じる。したがって、少なくとも１つの初期供給手段または複数の初期供給手段は、複数が使用される場合、エネルギー生成グリッドが必要とするだけの無効電力を供給できなければならない。
【００４３】
好ましくは、この方法は、エネルギー生成グリッド内の少なくとも１つの初期供給手段によって提供される電力が、少なくとも１つの無効電力成分と１つの有効電力成分を有することを特徴とする。このために、無効電力成分は有効電力成分よりも大きく、好ましくは少なくとも２倍、より好ましくは少なくとも５倍大きいことが提案されている。したがって、無効電力成分は、有効電力成分よりもかなり高いことが提案されている。この場合、無効電力の必要性のカバーは、最初にこの確立モードで最前面にあり、有効電力を必要とする負荷は最初に確立モードで作動しないことが認識されている。確立モードの開始時のレートにかかわらず、無効電力は最前面になる。その場合、実際の電力の負荷は、最初にシャットダウンするか、シャットダウンしたままにする必要がある。その結果、達成できる効果は、グリッドを確立するために、最初はできるだけ多くの発電機がグリッドに接続されることである。
【００４４】
好ましくは、エネルギー生成グリッドを電力供給グリッドに同期させるために、エネルギー生成グリッド電圧は、供給グリッド電圧まで上昇する。この場合、供給グリッド電圧は、電力供給グリッドが有する電圧である。特に、エネルギー生成グリッドが電気供給グリッドと同期した後、通常運転モードを復元するために、エネルギー生成グリッドを再び電気供給グリッドに接続することができる。
【００４５】
したがって、一実施形態によれば、エネルギー生成グリッドが電力供給グリッドに同期されたエネルギー生成グリッド電圧を有する場合、エネルギー生成グリッドは、エネルギー生成グリッド変圧器を介して電気供給グリッドに接続されることが提案される。そのようなエネルギー生成グリッド変圧器は、エネルギー生成グリッドが風力発電所の発電所グリッドである場合には、特に、風力発電所変圧器である。風力発電所変圧器は、同義語で発電所変圧器とも呼ばれる。
【００４６】
あるいは、電力供給グリッドに電圧がないときに、エネルギー生成グリッドを電力供給グリッドに接続することもできる。この場合、グリッドの再接続電圧をグリッド接続ポイントで提供することができる。したがって、電力供給グリッドは、エネルギー生成グリッドによって起動できる。
一実施形態によれば、少なくとも１つの電圧影響手段および少なくとも１つの初期供給手段がランプダウンされることが提案され、それにより、電力供給グリッドが電圧降下を有する場合にエネルギー生成グリッドは電源が切られる。電力供給グリッドに電圧降下がある場合、つまり、事前に正常に動作しており、事前に通常運転モードが存在する場合、エネルギー生成グリッドの電源を切るために、最初にエネルギー生成グリッドを立ち下げることができる。好ましくは、エネルギー生成グリッドは、電力供給グリッド内の電圧降下の整流も期待できる場合、または電圧降下につながった障害の整流が期待できる場合にのみ開始される。
【００４７】
一実施形態によれば、少なくとも１つの電圧影響手段は、エネルギー生成グリッドの電源が消されたときにのみエネルギー生成グリッド電圧を提供することも提案される。したがって、エネルギー生成グリッドは、最初にランプダウンするか、ランプダウンしたことが検出され、それから初めて確立モードの最初のステップが開始される、つまり、電圧影響手段によってエネルギー生成グリッド電圧を提供する。
【００４８】
電力供給グリッドの定格電圧に関連する電圧降下の様々な定義が提案されている。電力供給グリッドの定格電圧に関して、電力供給グリッドの電圧は定格電圧の９０％未満、７０％未満、３０％未満、または１０％未満であることが提案されている。９０％未満の値では、すでに大きな電圧降下がある。特に、電圧降下を故障としてさらに明確に検出するために、定格電圧の７０％未満の値を提案することができる。定格電圧の３０％未満の値は、さらに明確かつ良好に検出できる。この場合、エネルギー生成グリッドの確立も必要とする障害があることが明らかになる。この電圧降下を定義するために１０％未満の値を使用すると、さらに明確になる。通常運転中、電力供給グリッドの電圧はほぼ定格電圧であるため、事前に回復しない場合には、電圧降下が発生した場合、９０％、７０％、および３０％から１０％の値まで低下する。したがって、これらの異なる値の定義により、電圧が回復しない場合でも、検出に少なくともわずかな時間差が生じる可能性がある。好ましくは、電圧降下は、値がゼロになるまでの電圧降下を含む、あるいは、電圧降下である。
【００４９】
一実施形態によれば、少なくとも１つの電圧影響手段は、エネルギー生成グリッド電圧を提供するためにキャパシタンスから給電されるＤＣリンク回路を有することが提案される。これに関連して、電力供給グリッドの電圧降下の場合、またはエネルギー生成グリッドの非通電の場合に、少なくとも１つの電圧影響手段が安定したエネルギー生成グリッド電圧を提供することができるように、ＤＣリンク回路にＤＣ電圧を供給するように静電容量を構成することが提案されている。したがって、静電容量または対応するコンデンサユニットまたはコンデンサバンクは、十分に高いＤＣ電圧を提供する。特に、インバータを使用して、そこから電圧を生成し、エネルギー生成グリッドに供給することができる。
【００５０】
このため、インバータは、例えば、パルス幅変調方式として知られている方法を使用して作動させることができる。トレランスバンド法を使用する可能性もある。トレランスバンド法を使用する場合は、インバータに接続された出力インダクタの出力に、トレランスバンド法の実際の電圧として電圧をフィードバックすることが特に推奨される。いずれにしても、そのようなまたは同様の方法は、エネルギー生成グリッドに必要な電圧を安定した方法で提供できる。静電容量、またはコンデンサ手段またはコンデンサバンクは、特に風力発電設備の発電機に接続された整流器によって給電することができる。
【００５１】
一実施形態によれば、電力供給グリッドにおける電圧降下が記録されること、および／またはエネルギー生成グリッドにおける電圧損失が検出されることが提案され、少なくとも１つの電圧影響手段の電圧記録がこのために提案される。したがって、電圧影響手段は、電圧降下または電圧損失を独立して即座に検出し、確立モードに切り替えて、エネルギー生成グリッドを起動するための最初の重要なステップを実行できる。
【００５２】
一実施形態によれば、エネルギー生成グリッドは、少なくとも１つの初期供給手段が電力設定値に基づいて電力を電力供給グリッドに供給する電力コントローラを備えることが提案されている。したがって、例えば、風力発電所の発電所コントローラまたは中央発電所コントローラの形態であり得るエネルギー生成グリッド用のそのような電力コントローラは、供給または供給される電力を調整するために使用される。この目的のために、そのような電力コントローラが、例えば、電力供給グリッドのグリッドオペレータ等から、設定値または目標値を外部から受け取る可能性もある。特に、グリッドが再確立された場合、これにより、電力供給グリッド内の電気負荷の接続またはパワーアップとの調整が可能になる。このような調整は、エネルギー生成グリッド内ですでに実行することもできる。
【００５３】
好ましくは、電力設定値は、この場合、エネルギー生成グリッドオペレータまたは電力供給グリッドのグリッドオペレータによって規定される。その結果、特に電力供給グリッドのグリッドオペレータは、そのような設定値を使用して、エネルギー生成グリッドに制御効果を与える機会を有するが、エネルギー生成グリッドにさらに制御の詳細を提供することはない。
【００５４】
このために、初期供給手段の電力は、それに応じて増加する、すなわち、実際の値と所定の設定値または別の設定値との間のシステム偏差が発生した場合、ゆっくりと補正される。コントローラによっては、特定の残りのシステム偏差を受け入れるための提案もある。ただし、残りのシステム偏差も補正するため、つまり定常状態の精度を達成するために、Ｉコントローラまたはコントローラ内の少なくともＩコンポーネントを提案することが好ましい。特に、それに応じて高い電力設定値の場合、特に、その間にさらなる負荷が接続または増加する場合には、別の初期供給手段を接続して使用することができる。これらはカスケード形式で接続および同期される。したがって、より高い電力要件に徐々に対応することが可能である。
【００５５】
好ましくは、エネルギー生成グリッドは、必要に応じて、電力供給グリッドの周波数安定性のために、それを解放するため、特に供給するために、少なくとも１つの初期供給手段の電力の一部を抑制する周波数安定性を有することも提案される。特に、この周波数安定性は、特に、エネルギー生成グリッドの中央コントローラで、制御仕様として提供または実装される。したがって、風力発電所の場合には、中央発電所コントローラまたは中央発電所制御ユニットに提供または実装される。
【００５６】
この場合、初期供給手段は、電力を供給することができ、これは初期供給手段がその瞬間に利用可能にする電力を記述する。この点で、この電力は上限であり、少なくとも一時的な上限である。初期供給手段が風力発電設備である場合には、それは一般的な風が提供するのと同じくらいの電力を供給でき、風力発電設備の他の制限はまだ許容する。例えば、名目風が優勢であり、風力発電設備に制限がない場合、初期供給手段の電力は、この場合の風力発電設備の定格電力である。
【００５７】
その一部を抑制、つまり最初は供給しないことが提案されている。例として、これは、記載されている風力発電設備の場合、例えば、ロータブレードが部分的に風から回転させられることにより、その動作を抑制することを意味し得る。ただし、例えば、エネルギーストアが使用される場合、そのエネルギーストアは、抑制された電力の一部を保存するために使用されること、または、電気貯蔵庫が電源を形成する場合、そこから利用可能な電力の一部のみが最初に実際に使用されることも意味する。例として挙げた風力発電設備の場合、その風力発電設備が、その制限の範囲内で、風力から完全に利用可能な電力を生成する可能性があるが、保持されている部分を一時的に消費または破壊する、例えば、抵抗器を使用して、電力を意図的に熱に変換する。これは、特に、チョッパプロセス、またはチョッパ回路またはチョッパ装置によって実現でき、電力の一部はチョッパによって、すなわち、パルス作動によって電流を制御することによって、熱への変換のために、そのような抵抗器に意図的に送られる。
【００５８】
周波数安定性のためにより多くの電力が必要になった場合、利用可能な電力のこの抑制された部分に頼ることができる。したがって、一例として、この第１の例に対処するために、風からより多くの電力を引き出すことができるように、ロータブレードを調整することが可能である。または、消費する電力を少なくすることができる。特に、記載されるチョッパプロセスは、それにより消費される電力がより小さくなるように変更することができる。必要に応じて、この電力をエネルギー生成グリッドの周波数安定性に使用するために、チョッパプロセスが完全に中断または終了される。
【００５９】
好ましくは、周波数安定性が電力供給グリッドから電力を引き出し、好ましくは、チョッパ装置によってそれを消費することも提案される。これは、供給電力を減少または抑制できるだけでなく、周波数バックアップ制御のために電力をさらに大幅に、つまり負の範囲にまで低減できることを意味する。これにより、制御範囲を拡張することができる。
さもなければ、そのような周波数安定性は、中央で調整されるか、さもなければ各初期供給手段によって独立して実装される。特に、電力設定値に基づいてそのような周波数安定性または説明された詳細を実装するか、または周波数測定に基づいて実装するために、各初期供給手段の提供があり得る。その理由は、電力の抑制された部分が再び利用可能になるか、エネルギー生成グリッドまたは電力供給グリッドの電圧の周波数がどのような値になるかを制御するための基礎となることが特に提案されているからである。
【００６０】
付加的にまたは代替として、エネルギー生成グリッドおよび／または電力供給グリッドが過周波数であるグリッド周波数を有する場合には、周波数安定性が少なくとも１つの初期供給手段による電力の供給を制限することが提案される。そのような過周波数は、特に、所定の許容周波数超過値だけ通常の周波数、特に公称周波数を上回る周波数である。その後、電力の供給を削減することが提案されている。したがって、供給電力の制限が提案されている。
【００６１】
一実施形態によれば、エネルギー生成グリッドは、天気予報を受信したり、天気予報を作成したりするように構成することが提案されており、天気予報は、確立モードでのエネルギー生成グリッドの動作を開始できる時間を規定するために使用される。したがって、特に、エネルギー生成グリッドが風力発電所であるか、または電圧影響手段および／または初期供給手段として風力発電設備を備えている場合には、エネルギー生成グリッドの起動、特に、確立モードでの運用を計画するための基礎として、天気予報を取得することが提案されている。
【００６２】
十分な風が期待できる場合には、提案された確立モードを開始して実行される。十分な風がない場合には、確立モードを開始できない可能性がある。しかしながら、十分な風があるが風速が比較的低い可能性もある。これは、例えば、十分な電力を提供するために複数の風力発電設備が初期供給手段として必要であることを意味する。したがって、エネルギー供給グリッド電圧を提供する電圧影響手段の開始を準備することができ、その後、適切な数の風力発電設備が初期供給手段として開始される。必要な場合、エネルギー生成グリッド電圧を提供するために、最初に適切な数の電圧影響手段が使用される可能性もある。
【００６３】
一実施形態によれば、電圧影響手段および初期供給手段は、それぞれ供給ユニットを形成し、作動により電圧影響手段または初期供給手段として動作することが提案されている。特に、電圧影響手段は、以下の理由により、初期供給手段として動作する。作動の適切な変更および初期供給手段は、作動の変更により電圧影響手段として動作することができる。特に、電圧影響手段と初期供給手段とは、作動を除いて同じであってもよい。特に、エネルギー生成グリッドは、電圧影響手段として、または必要に応じて、初期供給手段として動作する、複数の、特に、実質的に同一の供給ユニットを提供してもよい。特に、エネルギー生成グリッドは、風力発電所の発電所グリッドであって、供給ユニットは、風力発電設備であって、各風力発電設備は、作動に応じて電圧影響手段または初期供給手段として動作できることが提案されている。この実施形態または任意の他の実施形態によれば、電圧影響手段および初期供給手段を備える風力発電設備を提供してもよい。例として、電圧影響手段と初期供給手段は、それぞれ風力発電設備または他の場所の開閉装置キャビネットとして提供されてもよい。好ましくは、このために、グリッド再確立のために電力を提供するために、追加のバッテリストアを有するバッテリストアコンテナが提供される。
【００６４】
特に、エネルギー生成グリッドの全ての供給ユニットが、作動に応じて電圧影響手段または初期供給手段として動作できるようになっている。特に、風力発電所では、風力発電所の全ての風力発電設備が、作動に応じて電圧影響手段または初期供給手段として動作できることが提案されている。
本発明によれば、制御ユニットと、電圧に影響するように、および／または電流に影響を与えるように動作するように構成されたコンバータを備えた風力発電設備も提案されている。制御ユニットは、特に、上述の実施形態の少なくとも１つによる方法において、風力発電設備が電圧影響手段または初期供給手段として動作するように構成されるようにコンバータを作動させる。
【００６５】
したがって、特に、その制御ユニットでの制御の適切な実装により、風力発電の場合に電圧影響手段に関連して説明した制御および／または方法のステップまたはその一部を実行するために、風力発電設備が電圧影響手段として動作する場合、電圧影響手段に関連して説明された、または、風力発電設備が初期供給手段として動作する場合、初期供給手段について説明された風力発電設備が用意される。
【００６６】
本発明によれば、少なくとも１つの第１および第２の風力発電設備を有する風力発電所も提案されており、特に、初期供給手段として動作するために、第１の風力発電設備は電圧に影響するように動作でき、第２の風力発電設備は電流に影響するように動作できる。さらに、この少なくとも１つの第１および第２の風力発電設備は、結果として、上述の実施形態の１つによる方法を実行するために準備される。あるいは、以下の方法を実行するために、電圧に影響を与える方法で動作できる少なくとも１つの第１のインバータが提供され、上記実施形態の１つに従って、電流に影響を与える方法で動作できる少なくとも１つの第２のインバータが提供される。
【００６７】
好ましくは、使用される少なくとも１つの第１および少なくとも１つの第２の風力発電設備は、いずれの場合にも、本発明による風力発電設備または一実施形態による風力発電設備である。
一実施形態によれば、電圧に影響する方法で動作できる少なくとも１つの第１または少なくとも１つの第１のインバータ、および電流に影響を与える方法で動作できる少なくとも第２または少なくとも１つの第２のインバータは、特に、エネルギー貯蔵ユニットが、少なくとも１つの第１および少なくとも１つの第２のインバータに、確立モードを動作させるのに必要なエネルギーを提供するように、エネルギー貯蔵ユニット、特に、バッテリストアに一緒に結合され、一緒に自立起動ユニットを形成し、エネルギー生成グリッドを確立モードで運用する。
【００６８】
これに関して、少なくとも１つの第１のインバータは、電圧影響手段を形成し、少なくとも１つの第２のインバータは、この点に関して初期供給手段を形成する。インバータがそれぞれ供給または提供するために必要な電力と、特に制御のため、および場合によっては通信デバイスのために、インバータが自身の供給に必要な電力は、エネルギー貯蔵ユニットによって提供される。好ましくは、この自立起動ユニットは、自立起動コンテナとして具現化され、その結果、インバータおよびエネルギー貯蔵ユニットは、コンテナに収容される。このようなコンテナを使用すると、以前は自立起動が不可能だった風力発電所を、簡単な方法で自立起動が可能な風力発電所にアップグレードすることができる。自立起動コンテナは、風力発電所の発電所グリッドに接続するだけでよく、必要に応じて、中央発電所コントローラまたは中央発電所制御ユニットと通信するための通信デバイスまたは通信インターフェイスもインストールされる。
【００６９】
本発明は、添付の図面を参照して、例示的な方法で以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】風力発電設備の斜視図を模式的に示す図。
【図２】風力発電所の概略図。
【図３】グリッドが崩壊した後の自立起動とグリッドの再確立の従来のシーケンスを示す図。
【図４】グリッド崩壊後の開始と再確立の提案されたシーケンスを示す図。
【図５】起動状態の風力発電所を模式的に示す図。
【図６】様々なドループのグラフを示す図。
【図７】風力発電所と風力発電設備の制御の詳細を模式的に示す図。
【図８】電圧影響手段と初期供給手段との間の相互作用を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
図１は、タワー１０２、ナセル１０４を有する風力発電設備１００を示す。３つのロータブレード１０８を有するロータ１０６とスピナ１１０とが、ナセル１０４に設けられている。ロータ１０６は、運転時に、風によって回転運動するように設定され、それにより、ナセル１０４内の発電機を駆動する。
図２は、例示的な様式で、３つの風力発電設備１００を有する風力発電所１１２を示しており、これらは同一でも異なっていてもよい。したがって、３つの風力発電設備１００は、基本的に、風力発電所１１２の任意の数の風力発電設備の代表である。風力発電設備１００は、電力、すなわち、特に、発電電流を、発電所グリッド１１４を介して提供する。この場合、個々の風力発電設備１００のそれぞれ生成された電流と電力とが合計され、大部分は、一般に、ＰＣＣとも呼ばれる供給ポイント１１８において、給グリッド１２０に供給するために発電所電圧を上げる変圧器１１６が提供される。図２は、例えば、コントローラが自然に存在していても、コントローラを示さない風力発電所１１２の単純化された描写のみである。また、例えば、各風力発電設備１００の出力に変圧器があるため、発電所グリッド１１４を異なる設計にすることも可能であって、例えば、他の例示的な実施形態を１つだけ挙げることができる。
【００７２】
図３は、再構築によるグリッド崩壊から通常のグリッド操作への従来のシーケンスを示す。このシーケンス３００は、電力供給グリッドが崩壊すると、グリッド崩壊を用いてブロック３０２で始まる。これにより、特に安全スイッチが開かれ、発電所は、電力を電力供給グリッドに供給できなくなる。したがって、ブロック３０４は、グリッド崩壊に続いて、火力発電所が最初に自己供給モードで回復しようとすることを説明している。したがって、それらは、可能な限り迅速に発電を減少させようとするが、できれば運転を続けようとする。可能であれば、それらは、それら自身の供給に必要なだけのエネルギーを生成することにより、自己供給モードで回復すると思われる。
【００７３】
次に、特にグリッドまたは少なくとも電力供給グリッドまたはその一部が基本的に作動可能な状態にある該当する障害を修正することが可能になった後、自立起動能力を持つ発電所の始動が実行される。自立起動機能を有する発電所のこの始動は、次のブロック３０６に示されている。自立起動機能を備えた発電所は、特に、外部から電気エネルギーを供給せずに自力で始動でき、少なくともわずかに電力供給グリッドの一部を運転できる発電所である。この文脈では、ある程度は、該当するセクションの一部の負荷が最初はまだ接続されていないことも意味する。
【００７４】
自立起動能力を有するそのような発電所の始動に基づいて、自立起動能力を有するこれらの発電所によって、送電グリッドもそれに応じて確立され、これはブロック３０８によって示される。したがって、ブロック３０６および３０８は、電力供給グリッドまたはその一部の自立起動を記述し、これは、自立起動能力を有する２から４つの発電所を定期的に必要とする。これらの２つのブロック３０６および３０８は、自立起動ステップ３１０として組み合わせることができる。
【００７５】
ブロック３１２において、次のステップは、配電網および負荷が送電網に接続されることである。ブロック３１４で提案されるさらなるステップは、自身のニーズをカバーするように稼働している発電所を接続することである。ブロック３１４からブロック３１２に戻り、配電網と負荷が送電網に徐々に接続され、自身のニーズをカバーするように稼働している発電所が接続されるこの方法でループを実行することができる。本質的にこれらの２つのブロック３１２および３１４からなるこのループ３１６は、グリッド再確立とも呼ばれる。このグリッド再構築では、電力ステーション発電所の全体が再構築される。この電力ステーション発電所は、接続されている全ての発電所を含む電力供給グリッドを示すことができる。
【００７６】
次いで、ループ３１６によるこのグリッド確立が正常に完了すると、ブロック３１８による最後のステップで通常のグリッド動作を再開することができる。
図３のシーケンスの代替シーケンス４００が図４に示されている。このシーケンス４００は、風力発電所のシーケンス、すなわち、風力発電所で発生するステップ、それに関連する、または考慮される必要があるステップを説明する。
【００７７】
このシーケンス４００は、ブロック４０２に従って、風力発電所が通常運転中にある開始状態から始まる。基本的に、この場合、電力は風速に基づいて、できれば風から引き出せる範囲で電力供給グリッドに供給される。次に、ブロック４０４に従って、グリッドの崩壊が発生する。次に、風力発電所の風力発電設備は、定義された方法で動作を低下させ、グリッドから隔離する。これは、ブロック４０６によって示されている。特に、中央発電所コントローラとの風力発電設備による通信は、可能な限り維持される。ブロック４０６によるこの下降中に、風力発電設備は、自己供給モードに落ちることができ、このモードでは、動作に必要なだけのエネルギーを生成する。同様に、風力発電所は、全体として、風力発電設備が機能を維持するために風力発電所全体が必要とするだけのエネルギーを生成する自己供給モードに陥ることがある。自己供給モードが使用されていない場合には、通信は、例えば、エネルギーストアによって維持される。
【００７８】
中央発電所コントローラ、特に、無停電電源装置から電力が供給されるコントローラも、グリッドオペレータとの通信を維持する。ブロック４０８で示されるように、少なくともそれとの通信能力を維持する。
次のステップとして、このように電力供給グリッドを操作するグリッドオペレータは、発電所制御ユニットに全体的な障害を報告し、これはブロック４１０で表される。したがって、風力発電所、特に、中央発電所コントローラにとっては、風力発電所または中央発電所制御ユニットがそれ自体に調整できることを意味する全体的な障害が存在することは明らかである。
【００７９】
電力供給グリッドの該当する障害が修正された場合、または電力供給グリッドを開始できるようになったという他の理由によりグリッドオペレータが考えている場合には、ブロック４１２で表されるように、グリッドオペレータは、風力発電所、特に、中央発電所制御ユニットに自立起動要求を行う。次いで、風力発電所または中央発電所制御ユニットは、ブロック４１４に従って、自立起動運転モードに変更する。これは、確立モードとも呼ばれる。あるいは、ブロック４０６からブロック４１２までのブロックは、そのような確立モードの一部と見なすこともできる。次に、ブロック４１６に従って、天気予報を取得または作成することが提案される。それに基づいて、ブロック４１８によれば、中央発電所コントローラは、一般的な風速および予想される風速に基づいて簡単に提供できる保証された最小電力を確認する。この保証された最小電力は、グリッドオペレータにも報告される。
【００８０】
次のステップとして、ブロック４２０によれば、中央発電所制御ユニットが自立起動ユニットに自立起動信号を提供することが提案される。おそらく単一のユニットである可能性のある自立起動ユニットの場合、このような自立起動信号は、自立起動を実行するための各ステップを実行することを意味する。自立起動ユニットは、風力発電設備またはバッテリを備えたユニットであってもよい。いずれの場合も、それらは、コンバータまたはインバータを含む。自立起動ユニットは、それぞれの場合に、電圧影響手段および初期供給手段となり得る。一例として、ある風力発電設備は、電圧影響手段として動作でき、さらなる風力発電設備は、初期供給手段として動作できる。いずれの場合も、電圧影響手段または初期供給手段として動作する１つまたは複数の電力キャビネットであってもよい。これらは、両方またはそれぞれが、１つの風力発電設備にあり、そこからエネルギーを得ることができる。あるいは、特定の電力キャビネットには、風力発電設備とは無関係に、例えば、バッテリ等のエネルギー貯蔵装置を介して、基本的に電力が供給されることが提案されている。このようなバッテリまたは他のエネルギー貯蔵装置は、風力発電設備からのエネルギーを使用して、つまり風力発電所、したがって電力供給グリッドが実際に通常モードで動作しているときに、風力発電所で充電できるが、そうでなければ、そのようなバッテリまたは他のエネルギー貯蔵装置と風力発電所の風力発電設備との間に関係がある必要はない。あるいは、そのようなバッテリまたは他のエネルギー貯蔵装置が、風力発電設備または風力発電設備に収容され、風力発電設備がインバータまたはコンバータ、つまりその電力キャビネットまたはこれらのいくつかを作る可能性もある、そのようなバッテリまたは他のエネルギーストアと一緒に自立起動に使用できる。ブロック４２２による次のステップは、最初に、内部バスバーを付勢するための電圧影響手段、特に、電圧影響電力キャビネットを提供する。最初に提供される電圧振幅は低電圧にすることができるため、電圧影響手段は、エネルギー生成グリッドの定格電圧の１０％を提供することができる。これは、バスバーも通常運転モードで最初にその電圧の約１０％だけにされることを意味する。そのような電圧影響手段、特に、これらの電圧影響電力キャビネットは、したがって、可能な限り一定の電圧を維持する。しかしながら、この場合、風力発電所の発電所グリッドに供給される有効電力は比較的少なく、無効電力もほとんどない。
【００８１】
次に、初期供給手段、したがって電流影響手段または電流影響電力キャビネットが接続され、発電所グリッドに設定ポイント電圧を制御するための無効電力が供給される。これは、ブロック４２４で表される。この無効電力の供給によってサポートされることを意図した電圧のレベルは、ブロック４２２に従って電力キャビネットに影響を与える電圧が提供する設定ポイント電圧に向けられている。
【００８２】
次いで、電圧影響手段および電流影響手段、または電圧影響電力キャビネットおよび電流影響電力キャビネットは、電流影響電力キャビネットが定常状態において実際の無効電力の供給を引き受けるように、ブロック４２６に従って調整される、またはそれに応じて異なる閉ループ制御システムを有する。理想的には、電圧影響電力キャビネットは、毎回有効電力も無効電力も供給しない。しかしながら、ブロック４２８は、一時的な接続操作を行う電圧影響電力キャビネットを表している。したがって、最初に接続操作の結果としての電力の突然の変化を均等化する。しかし、電流影響電力キャビネットは、無効電力と場合によっては有効電力の必要な供給を再び引き受ける。
【００８３】
ブロック４３０によれば、自立起動ユニットは、徐々に発電所グリッドに接続される。これは、特に、電圧影響電力キャビネットと電流影響電力キャビネットとに関連する。したがって、発電所グリッドに設定ポイント電圧を供給し、場合によっては、さらに電圧を上げることもできる。自立起動ユニットは、少なくとも1つの電圧影響手段と１つの初期供給手段とを備えており、例えば、そのようなユニットと、場合によっては、始動に必要なエネルギーを提供するエネルギー貯蔵庫を含む自立起動コンテナの形態を採ることができる。
【００８４】
ブロック４３２によれば、その後、サプライヤは、徐々に発電所グリッドに接続される。これらのサプライヤは、設定ポイント電圧をサポートするために、特に高いゲインを使用して無効電力を供給することもできる。そのようなサプライヤは、特に、電流影響手段、すなわち、特に電流影響電力キャビネットであってもよい。特に、ブロック４３２によれば、別のサプライヤは、特定の特性によって必ずしもエネルギー生成グリッドを開始するのに必ずしも適していないため、好ましくは、発電所全体を関与させることができるように意図されている。したがって、ブロック４３２によれば、本質的に他の通常のサプライヤが接続される。
【００８５】
十分であれば、できればすべての風力発電所のサプライヤが、発電所グリッドに接続されると、ブロック４３４に従って次のステップで発電所変圧器が接続される。発電所変圧器、つまり発電所グリッドが供給する変圧器電力供給グリッドに、またはエネルギーが電力供給グリッドおよび風力発電所と交換されるために、ブロック４３４のこのステップに従って発電所グリッドに接続される。この場合、発電所変圧器の片側は、発電所グリッドに接続されるが、反対側はまだ電力供給グリッドに接続されていない。
【００８６】
次に、この接続された発電所変圧器は、ブロック４３６に従って次のステップで使用され、発電所グリッドの設定ポイント電圧を発電所グリッドの定格電圧まで上昇させる。しかしながら、発電所変圧器のこのようなランプアップ機能も省くことができる。このプロセスが完了すると、つまり、発電所グリッドに定格電圧があると、ブロック４３８で示すように、中央発電所制御ユニットがグリッドオペレータに接続する準備ができていることを報告することが提案される。
【００８７】
グリッドオペレータが同意している場合、少なくとも接続を禁止していない場合、風力発電所は、ブロック４４０に従って次のステップで電力供給グリッドの停電されたグリッドセクションに接続される。その後、風力発電所は、電力供給グリッドに接続され、電力供給グリッドに実際の無効電力を供給することができる。特に、保証された最小電力としてブロック４１８でグリッドオペレータに既に送信しているのと同じくらいの電力を、電力供給グリッドに供給することができる。必要に応じて、保証された最小電力に関するこの情報の更新を、この時点でグリッドオペレータに報告することができる。ただし、ブロック４１８に従って保証された最小電力を報告するステップから、ブロック４４０に従って発電所が停電になったグリッドセクションに接続するステップまで、つまり理想的には数分しか経過しないようにする必要があり、その結果、風予報とそこから導き出される保証された最小電力が依然として関連するはずである。
【００８８】
とにかく、グリッドオペレータは、少なくともこの保証された最小電力まで、電力供給グリッドを確立する。このステップは、ブロック４４２で表される。このため、グリッドオペレータは、特に、負荷、負荷グループ、または負荷クラスタを接続できる。
一般に、グリッドオペレータは、ブロック４４４に従って、少なくともこの場合に関連するセクションの関連する電力供給グリッドの電力制御を引き受ける。
【００８９】
現在、基本的に定格電圧で動作する電力供給グリッドまたは対応するグリッドセクションが存在し、グリッドオペレータは、ブロック４４６の次のステップに従って、別のサプライヤをグリッドに接続できる。そのようなサプライヤは、さらに風力発電所、または従来の発電所である場合がある。
検討中の電力供給グリッドまたはそのセクションは、通常運転に向けて順調に進んでいる。しかしながら、この通常運転はまだ行われていないため、グリッドの状況に応じて、風力発電設備と風力発電所とをグリッド再確立モードに変更することが提案されている。このようなグリッド再確立モードは、特に、別個のグリッドセクションが徐々に接続され、そのため、場合によっては徐々にランプアップされるモードに特に関係する。
【００９０】
あるいは、各風力発電設備、したがって風力発電所は、ここでは確立モードとも呼ばれる、自立起動モードのままになる。この場合、風力発電設備または風力発電所は、グリッドオペレータの規定に従って、有効電力を供給する。同時に、各風力発電設備または風力発電所は、電圧と周波数の安定性を提供する。基本的に、風力発電所は、この電圧と周波数の安定性を提供できる。これは、各ケースの風力発電設備によって定期的に実行できる。中央発電所制御ユニットのタスクは、つまり、この一実施形態によれば、発電所のグリッドオペレータによる全般的な規定の実際の電力設定値に基づいて、各風力発電設備の有効電力の設定値を提供することに集中することができる。したがって、グリッドオペレータは、実際の電力設定値を中央発電所制御ユニットに提供する。中央発電所制御ユニットは、これを、できれば任意のパーセンテージ値の仕様により、風力発電設備に個々の有効電力設定値を提供するための基礎として使用する。風力発電設備は、この有効電力を設定値に合わせて供給し、同時に、特にこれらの電圧値と周波数値の安定性をサポートするための基礎として、電圧と周波数の測定またはその他の記録を取る。風力発電設備が電圧と周波数の安定性を提供するこの維持された自立起動モードは、ブロック４４８の代替としてブロック４５０に従って提供される。
【００９１】
いずれにせよ、これはその後、自立起動が実行され、必要に応じてグリッドの確立が達成されたことを意味する必要があり、グリッドオペレータは、最終的に電力供給グリッドが再び正常に動作しているかどうかを評価することができる。その場合、ブロック４５２に従って通常運転の存在を報告する。
ブロック４５４による最後のステップでは、特に、中央発電所制御ユニットの制御下にある発電所は、原則として通常運転に変更される。この通常運転とは、特に、可能な限り多くの有効電力が生成および供給されることを意味する。つまり、利用可能な風に基づいて生成できる限り多くの有効電力が好ましい。さらに、可能な限り、各風力発電設備は、この場合の状況に合わせた速度で運転される。したがって、全負荷での運転中は、定格速度で動作することが好ましく、速度性能特性に応じた部分負荷での動作中、他の通常の管理オプションも当然可能である。
【００９２】
この説明されたシーケンスに関して、いくつかの要素は、特に通信の態様に関連し、これらは参照符号１で示されることを特に指摘する必要がある。これは特にブロック４０４〜４２０および４３８〜４５２に関連する。
閉ループ制御の特別な特徴に関する側面は、参照符号２で示されており、特にブロック４２０〜４３６および４４０に関連している。
【００９３】
図５は、再確立モードの簡略化された風力発電所５００を示している。示されている例では、少なくとも４つの電力キャビネット５０１〜５０４がある。この場合、第１の電力キャビネット５０１は、電圧影響電力キャビネットとして提供される。したがって、電圧影響手段を形成する。電圧影響電力キャビネット５０１は、特に電圧を規定するものと想定される。この場合、電力、特に、無効電力Ｑを供給することもできるが、その程度はわずかである。ここでは、０．１ＭＶＡという値が例示的に示されている。
【００９４】
他の３つの電力キャビネット５０２〜５０４は、電流影響電力キャビネットとして、すなわち電流影響手段として提供される。それらは個別にまたは集合的に、初期供給手段を形成することができる。これらの各電力キャビネットは、第１の電力キャビネット５０１よりも大きな無効電力Ｑを供給することができるように意図されている。各接合部５０２，５０４の例示的な方法でこの接合部に示される寸法変数は、それぞれ０．３ＭＶＡの無効電力値である。一緒に、これらの４つの電力キャビネット５０１，５０４は、１ＭＶＡのレベルの無効電力Ｑを例示的な様式で示されるグリッド５０６に供給することができる。
【００９５】
この風力発電所５００はまた、別のサプライヤ、特に別の風力発電設備を含むことができ、同様に確立モードをサポートすることができ、または通常運転中または確立モードのさらなる過程で最初に接続される。
しかしながら、図５は、最初の分割を明確にすることを特に意図しており、これにより、１つのユニットが電圧に影響を与える方法で動作し、この場合、電力キャビネット５０１、およびそうすることで無効電力の供給が少なくなるはずであって、一方、別のユニット、または場合によっては別の1つのユニットのみが電流に影響を与え、この場合には、電力キャビネット５０２，５０４で動作し、電圧バックアップのために大量の無効電力Ｑを供給することもできる。例示的な様式で示される電力キャビネット５０１，５０４はまた、例として、特にそのような確立モードのために提供され、そのような確立モード、または別のエネルギー貯蔵のために、十分なエネルギーを提供するバッテリを含むことができる自立起動ユニットとして自立起動コンテナに完全に収容することができる。
【００９６】
あるいは、電力キャビネット５０１〜５０４は、それぞれ電力キャビネット５０１に応じた電圧影響方式で、または電力キャビネット５０２，５０４のいずれかに従って電流影響方式で動作する風力発電設備を表すことができる。この場合、風力発電設備は、それぞれより多くの無効電力を含むより多くの電力を自然に生成および供給でき、場合によっては、複数の電力キャビネットを備えている。
【００９７】
図６は、この点で、電圧偏差ｄＵに基づいて無効電力Ｑを示すさまざまなドループを示している。示されている特性曲線は、図５の適用可能な電源キャビネット５０１，５０４を制御するための基礎として、つまり、電圧影響方式で動作する電力キャビネット５０１が、曲線６０１に従って動作するように、使用されることを意図されており、一方、電流影響キャビネット５０２，５０４は、それぞれ曲線６０４に従って動作する。したがって、各電力キャビネット５０２，５０４は、同じ電圧偏差に対して、すなわち図示の例では同じｄＵに対して、電力キャビネット５０１に影響を及ぼす電圧の３倍の無効電力Ｑを供給する。
【００９８】
ここで、電圧に影響する電力キャビネット５０１は、得られた無効電力Ｑに応じて設定ポイント電圧にわたって電圧偏差ｄＵを適合させ、電流に影響する開閉装置キャビネットは、記録された電圧偏差ｄＵに応じて無効電力Ｑを適合させる。この電圧偏差は、インバータの出力端子で記録される。
この場合、図６のグラフは、無効電力値０と、原点、つまり座標交差の中心に値０を持つ電圧偏差ｄＵを示している。電圧偏差ｄＵの値が０であるという事実は、そのポイントの電圧が設定値Ｕsetpointであることを意味する。
【００９９】
図６は、電圧偏差に基づく無効電力のドループを示している。同様に、周波数偏差に基づく有効電力のドループも提案されている。特に、図６では、横軸の電圧偏差ｄＵを周波数偏差ｄｆと交換し、縦軸の無効電力Ｑを有効電力Ｐと交換することができる。その結果得られるのは、周波数偏差に基づいた有効電力のドループの描写である。このためにも、初期供給手段、すなわち、この場合、電流に影響を与える電力キャビネット５０２，５０４は、それぞれが、初期供給手段、すなわち電圧に影響する電力キャビネット５０１よりも同じ周波数偏差に対してより多くの有効電力を供給することが提案されている。
【０１００】
同様に、この場合も、電力キャビネット５０１は、得られた有効電力に応じて周波数ｆの電圧を供給し、電流制御スイッチキャビネットは、記録された周波数または周波数偏差に従って有効電力を供給する。
図７は、例示的な方法で、３つの風力発電設備７０４を有する中央発電所制御ユニット７０２を有する風力発電所７００を概略的に示し、そのうちの２つは記号によってのみ示され、その１つはさらに概略的に示される制御装置７０６を有する。
【０１０１】
示される制御装置７０６は、接続されたＤＣリンク回路７１０および下流インバータ７１２を有する整流ユニット７０８を有している。ＤＣリンク回路７１０およびインバータ７１２を有する整流ユニット７０８は、まとめてコンバータとも呼ばれる。
整流ユニット７０８には、図７にのみ示されているように、風力発電設備の発電機から電力が供給される。このようにして得られたエネルギーまたは電力は、整流ユニット７０８によって整流され、ＤＣリンク回路７１０に提供される。インバータ７１２は、そこから三相ＡＣ電圧またはＡＣ電流を生成する。この目的のために、インバータは、それに接続されたインダクタ７１４を有し、これにインバータが適合される。したがって、このインダクタ７１４の出力では、電圧ｕ（ｔ）および電流ｉ（ｔ）が測定可能であって、測定のための電圧測定手段７１６および電流測定手段７１８も備えられている。このように記録された電圧および記録された電流は、インバータ制御装置７２０にフィードバックされ、このインバータ制御装置７２０は、これをインバータ７１２を作動させるための基礎とする。
【０１０２】
中央発電所制御ユニット７０２は、各風力発電設備７０４に電力設定値Ｐsetpointを送信することができる。風力発電設備７０４がそれぞれ同じサイズである場合、これらの値が同じである可能性もある。実際には、これらの電力設定値Ｐsetpointは、可能な電力設定値を表すことのみを目的としており、異なる値を持つことも、パーセンテージ値などの相対値として送信することもできる。
【０１０３】
１つの風力発電設備７０４の図示された制御装置７０６では、この電力設定値Ｐsetpointがインバータ制御装置７２０に転送されることが明らかにされている。しかし、風力発電設備７０４には、他の制御または評価アーキテクチャの可能性もある。
図７に示される制御装置７０６は、電流影響ユニットまたは電圧影響ユニットとして動作することができる。電圧影響ユニットとして動作する場合、特に、フィードバック電圧ｕ（ｔ）を使用してインバータ７１２を制御する。その後、後者は、規定の電圧特性に特に対応するように、電圧信号を生成して出力することができる。
【０１０４】
それはまた、記録されフィードバックされた電流ｉ（ｔ）にそれ自身を実質的に向け、適用可能な電流信号を生成することにより、その出力が特に電流セットポイント値に従って電流に追跡されるように、電流に影響を与える方法で動作することができる。
この電流と電圧に影響するのは、特に、インバータが生成する、または規定されている生成を試みる特定の正弦波信号である。したがって、図７は、フィードバックのための電圧と電流の瞬間値ｕ（ｔ）とｉ（ｔ）を示している。当然、インバータ制御装置７２０は、ＲＭＳ値の精神でそれぞれの信号の振幅をさらに評価することもでき、必要に応じてその振幅を使用することもできる。瞬間値のこのフィードバックは、各ケースで段階的に理解されなければならない、つまり、３つの電流値と３つの電圧値とが毎回フィードバックされる。
【０１０５】
したがって、インバータ７１２は、異なる方法で動作することができ、そうすることで、電力を生成し、発電所変圧器７２２を使用してグリッド７２４に供給することができる。他の風力発電設備は、同じ発電所変圧器７２２を使用して電力供給グリッド７２４に供給することができる。
さらに、発電所と電力供給グリッド７２４の両方のそれぞれに絶縁スイッチ７２６または７２８が設けられている。隔離スイッチ７２６の上流に示されているのは、他の風力発電設備７０４への接続線であり、これはこの場合の発電所グリッド７３０を表す。
【０１０６】
特に確立モードで制御装置７０６を動作させるための自立起動のために、この場合には示されていない追加のバッテリを提供することができる。そのようなバッテリは、例えば、ＤＣリンク回路７１０に電力を供給することができる。そのような電池のＤＣ電圧は、結果として簡単な方法で提供され、必要であれば、インバータ７１２によってＡＣ電圧またはＡＣ電流に変換される。
【０１０７】
説明のために、図８は、絶縁スイッチ８０２および発電所変圧器８０４を介して電力供給グリッド８０６に結合可能なエネルギー生成グリッド８００を示している。それ自体もエネルギー生成グリッド８００の一部である電圧影響手段８０８および初期供給手段８１０は、例示目的のために示されている。
電圧影響手段８０８は、その出力で電圧ｕ（ｔ）を生成する電圧影響インバータ８１２を有し、その電圧は特に示された第１の出力フィルタ８１４の出力で測定される。電圧ｕ（ｔ）は継続的に測定され、第１のマイクロコントローラ８１６にフィードバックされる。したがって、第１のマイクロコントローラ８１６は、この測定された電圧ｕ（ｔ）の瞬間値を評価する。出力電圧と同様に、これらの測定値も三相である。ただし、図８の説明では、この３相の状態について説明する必要はない。これは、初期供給手段８１０にも適用される。
【０１０８】
第１のマイクロコントローラ８１６には、さらに、大きさ、周波数および位相に従って設定される電圧ｕ（ｔ）を指定する電圧信号ユースポイントｗが提供される。
この設定値Ｕsetpoint、ｗは、第１インバータコントローラ８１８で生成される。設定ポイント電圧Ｕsetpoint、Ｎと、第１グリッドインダクタ８２０の出力で測定された測定値Ｕ，Ｉ，ｆ，φに依存する。
【０１０９】
電流影響方式で動作する初期供給手段８１０は、電圧影響インバータ８１２と同様に動作するが、出力電流ｉ（ｔ）に調整する電流影響インバータ８２２を有している。この出力電流ｉ（ｔ）は、示された第２の出力フィルタ８２４の出力で記録され、第２のマイクロコントローラ８２６で評価される。したがって、第２のマイクロコントローラ８２６には、大きさ、周波数、位相に従って生成されるために電流ｉ（ｔ）を規定する電流設定値ｉsetpoint、ｗが提供される。したがって、第２のマイクロコントローラ８２６は、参照符号Ｓで示される電流影響インバータ８２２のスイッチング動作を制御する。したがって、第１のマイクロコントローラ８１６は、そうでなければインバータ８１２のスイッチング動作を制御する。
【０１１０】
現在の設定値ｉsetpoint、ｗは、第２のインバータコントローラ８２８で決定される。これは、電圧Ｕ、電流Ｉ、周波数ｆおよび位相角φに依存し、これらの変数は、第２のグリッドインダクタ８３０の出力に記録される。第２のインバータコントローラ８２８はまた、入力変数として設定点電圧Ｕsetpoint、Ｎも受信する。
したがって、電圧影響手段８０８は最終的に第１の電流Ｉ１を生成し、初期供給手段８１０は最終的に第２の電流Ｉ２を生成する。これら２つの電流Ｉ１とＩ２を合計して、結合電流ＩＧを生成する。これは、例示として、記号化されたエネルギー生成グリッド８００に流れ込む。電圧影響手段８０８および初期供給手段８１０もエネルギー生成グリッド８００の一部であるため、これは例示として理解されることを意図している。したがって、ジョイント電流ＩＧは、エネルギー生成グリッドの残りの部分に流れる。
【０１１１】
運転中、例えば、無効電力の突然の変化がエネルギー生成グリッド８００で発生する場合、これは共同電流ＩＧで顕著になる。第１の供給手段８１０の出力電流Ｉ２は後者によって調整されるので、したがって、結合電流ＩＧの変化は、最初に電圧影響手段８０８の第１の電流Ｉ１の変化をもたらす。
したがって、結合電流ＩＧの変化は、最初に第１の電流Ｉ１の変化をもたらし、これは第１のインバータ制御８１８によって記録される。第１のインバータコントローラ８１８は、無効電力ドループまたは有効電力ドループに基づいて、電圧振幅および／またはそこからの周波数の新しい値を記録する。したがって、電圧設定ポイント信号Ｕsetpoint、ｗが適合され、第１のマイクロコントローラ８１６に転送される。後者は、それに応じて、インバータ８１２に影響を与える電圧を作動させる。したがって、これは、電圧振幅および／または電圧の周波数の変化をもたらし、これは、第２のグリッドインダクタ８３０の出力での測定によって初期供給手段８１０によって測定され、第２のインバータコントローラ８２８で評価される。これに基づいて、新しい無効電力値および／または新しい有効電力値が、すなわち、基礎となる無効電力ドループまたは有効電力ドループに基づいて計算される。したがって、設定ポイント電流信号ｉsetpoint、ｗが規定され、第２のマイクロコントローラ８２６に転送される。その後、後者はそれに応じて電流に影響を与えるインバータ８２２を作動させる。その結果、第２の電流Ｉ２が変化し、その結果、第１の電流Ｉ１も変化し、これにより、すなわち、適用可能なドループ、すなわち、無効電力ドループおよび／または有効電力ドループに基づいて、第１のインバータコントローラ８１８による新たな適応がもたらされる。
【０１１２】
したがって、最終的に、電圧影響手段８０８および初期供給手段８１０は、同じ電圧偏差および同じ周波数に対してそれらに関連するドループに従って適用可能な有効電力または無効電力を供給するように互いに調整する。
そのため、特に、発電所グリッドを開始するために、エネルギー生成グリッドを開始するための解決策が提案されている。この点で、以下の一般的なポイントが強調されている。
【０１１３】
エネルギー生成グリッドを開始するための、したがって最終的には電力供給グリッドまたはそのセクションを開始および再確立するための重要な側面は、適切な通信である。これに関連して、中央発電所制御ユニット用の無停電電源装置の提供が提案されている。前記無停電電源装置は、特に、停電の場合でも中央発電所制御ユニットを動作させるのに十分なエネルギーをグリッドに提供するためにバッテリを備えている。追加的または代替的に、風力発電設備の自己供給モード、すなわち風力発電設備または風力発電所の自己サポートモードで電力を供給することができる。この目的のために、ＤＣ電圧ケーブルを使用して、例えば、ＤＣリンク回路等の風力発電設備に直接接続することができる。追加または代替として、風力発電設備のインバータのＡＣ電圧出力へのＡＣ電圧接続を提供することもできる。最終的には、中央発電所制御ユニットが風力発電設備にローカルに収容される可能性もあり、その場所では、好ましくは、後者が自立モード、つまり自給モードで生成する風力発電設備のエネルギーを使用する。
【０１１４】
風力発電設備の通信モジュール、および必要に応じて自立起動ユニットも提案されている。このため、特に、システムＰｏＥに準拠した通信を提供できる。この場合、利用可能なイーサネット（登録商標）ケーブルを介して電力が供給される。この場合、特に、イーサネット（登録商標）ケーブルを介して、無停電電源装置の結果として存在する可能性のある中央発電所制御ユニットから風力発電設備にエネルギーを供給することが提案されている。
【０１１５】
追加または代替として、風力発電設備ごとに個別のバッテリを提供するか、風力発電設備ごとに少なくとも複数の個別のバッテリを提供することを提案することができる。
また、風力発電設備は、グリッドの停電後に回復するとすぐに、自立モードで自身に電力を供給する可能性がある。
さらに、グリッドオペレータとの通信、つまり、このための通信インターフェイスの提供が提案されている。
【０１１６】
このような通信インターフェイスは、特にグリッドが崩壊したとき、および通常運転が再開されたときに通信するために使用することを目的としている。この情報は、特に、グリッドオペレータによって中央発電所制御ユニットに送信されることを目的としている。
同様に、グリッドオペレータから中央発電所制御ユニットに自立起動要求を行うために使用でき、逆に中央発電所制御ユニットは、それを使用して、該当する場合にそのような自立起動を実行する準備ができていることを示すことができる。
【０１１７】
さらに、これは、中央発電所制御ユニットから天気予報を受信または送信するために使用することを目的としている。その結果、中央発電所制御ユニットは、保証された最小電力をグリッドオペレータに送信し、後者がこの保証された最小電力に基づいて計画できるようにすることを目的としている。前述の自立起動要求は、このような配信された保証最小電力に依存する場合もある。
【０１１８】
さらに、電力制御のためにグリッドオペレータとのこのような通信インターフェイスを使用することが提案されている。これは、特に、グリッドオペレータによる中央発電所制御ユニットへの実際の電力設定値の処方に関連している。特に、これはグリッドの再確立にも使用される。これは、エネルギー生成グリッドの開始の一部である可能性がある。好ましくは、グリッドオペレータは、制御動作を行うこともでき、特に、制御のタイプ間、特に、通常運転モードと確立モードとの間で切り替えることができる。
【０１１９】
最後に、別のユニットが接続された後、電力供給グリッドのこの段階を示すモードを送信することもできる。この場合、グリッドの再確立の状態に関する情報、または別の電圧と周波数の安定性に関する情報を送信することができる。この場合、達成されたグリッドの再確立と望ましいグリッドの再確立との両方を通信することができる。この手段により、動作電圧と周波数安定性、または所望の電圧と周波数安定性とを伝達することもできる。
【０１２０】
記述された確立モードを含むか、それに対応する自立起動モードでは、特に、風力発電設備と、場合によっては中央発電所制御ユニットが風力発電所に影響する。
まず第１に、これらの電圧レベルが存在する限り、低・中・高電圧側の全ての回路ブレーカを分離するための信号を送信することが提案されている。さらに、自立起動信号を自立起動ユニットに送信することが提案されている。これらは、それに応じて準備された風力発電設備、特に、電圧影響手段としておよび／または初期供給手段として、動作することができるものであってもよい。そのような自立起動ユニットは、内部グリッドを確立する。
【０１２１】
これに関して、風力発電設備の一部である場合もあるが、ＵＰＳである場合もあれば、ＵＰＳを含む場合もある電圧影響風力発電設備および／または電圧影響電力キャビネットは、例えば、ＤＣバスバーを低電圧でオンラインにする。したがって、バスバー、つまりコンバータまたはインバータのＤＣリンク回路に、通常運転モードと比較して低下した電圧が少なくとも1つあることが保証される。
【０１２２】
ＤＣリンク回路からの供給は、自立モードとも呼ばれ、風力発電設備が独自の供給に必要なだけの電力を生成する、自己供給モードとも呼ばれる自己供給モードで提供される。追加または代替として、バッテリまたは他のエネルギー貯蔵庫からの供給の可能性もある。例として、最初に関連する風力発電設備を最初に開始するために、バッテリを用意することもできる。
【０１２３】
ＵＰＳのＤＣリンク回路に結合する可能性もある。
風力発電設備の場合、バッテリまたは同様のストアから、後者が自己供給モードにランプアップされている場合には、例えば、コンデンサなど、風力発電設備のＤＣリンク回路から、最初に供給を提供することが特に提案されている。さらなるステップでは、電流影響風力発電設備、少なくとも電流影響電力キャビネットは、相互に接続し、一緒に電力を供給することができることが提案されている。その後、エネルギー生成グリッド、特に、発電所グリッドの動作ポイントは、電圧影響電力キャビネット、または電圧影響風力発電設備が、できるだけ少ない有効電力および／または無効電力を生成するように設定されることが提案されている。
【０１２４】
次に、風力発電設備またはエネルギー生成グリッド内の他のユニットの変圧器が接続される。風力発電所では、風力発電所の起動に関与するユニット、特に、風力発電設備に発電所グリッドが接続され、これらのユニット、特に、風力発電設備は、相互に接続されて相互作用することができる。さらに、自立起動ユニットが存在する場合には、互いに同期してサポートされる。さらなるステップでは、残りのユニット、特に、エネルギー生成グリッドが風力発電所の場合には、残りの風力発電設備は互いに接続される。さらに、風力発電所の場合には、発電所変圧器と呼ばれるグリッド接続ポイントの変圧器が接続される。さらに確立するために、設定ポイント電圧を上昇させることが提案されている。これは、中央発電所制御ユニットの制御信号を使用して実行することができる。
【０１２５】
その後、電圧と周波数の安定性を自立起動モードの一部として提供することができる。
この目的のために、風力発電所は、風力発電所、つまりエネルギー生成グリッドおよび／または電力供給グリッドの電圧と周波数を調整する。後者は、特に、電力供給グリッドが電力交換のために再びエネルギー生成グリッドに接続されている場合である。
この場合、有効および無効電力の突然の変化は、特に最初の数ミリ秒の短い初期時間で風力発電設備または電力キャビネットに影響を与える電圧によって提供される。この点で、これらの電圧影響ユニットは、これらの突然の電力変化を短時間で受ける。しかしながら、特に、風力発電設備や電力キャビネット等、電流影響ユニットを迅速に調整することで、電力の供給を引き受けることを目的としている。したがって、これらの電流影響ユニットは、電力を迅速に提供または供給する準備ができている。これは、実際の電流がフィードバックされ、補正のために現在の設定値と比較される電流調整によって実現される。
【０１２６】
その場合、同期モードおよび／または周波数不変性が調整されるモードを使用することが可能である。周波数が一定している場合、顕著な特徴は、エネルギー生成グリッドおよび／または電力供給グリッドの周波数が変化しないか、ほとんど変化しないことである。一方、絶対周波数値への修正は目立った機能ではなく、一時停止できる。
一実施形態によれば、電圧影響ユニットおよび電流影響ユニットの電圧バックアップに異なる制御ゲインを使用することが提案される。特に、電圧偏差に基づいて無効電力が供給される電圧バックアップの制御ゲインは、ドループとも呼ばれる。異なるドループまたはドループの異なる勾配としての異なる制御ゲインは、電圧影響ユニット、特に、電圧影響コンバータは、定常状態動作での電圧バックアップのために供給される無効電力のごくわずかな部分のみを取ることを意味する。この場合、無効電力の突然の変化は、電圧に影響を与えるコンバータなどの電圧に影響を与える手段によって引き継がれるが、初期の供給手段、特に、電流に影響を与えるコンバータによってすぐに引き継がれる。
【０１２７】
有効電力ドループとも呼ばれる有効電力の周波数依存制御は、供給される有効電力に関する電圧影響コンバータの動作ポイントがゼロをわずかに超えるように設定されることも意図されている。周波数偏差の場合、変更された有効電力は、電流キャビネットに影響を与える現在の電力と比較して比較的低くなる。正の有効電力が解放されると、電圧に影響を与えるコンバータが最初に引き継ぎ、電流に影響を与えるコンバータがすぐに調整される。負の有効電力が解放された場合、つまり電力削減を実行する必要がある場合でも、電圧に影響を与えるコンバータが最初に引き継ぎ、有効電力を消費する。高速負荷、特にチョッパコントローラは、この電力を破壊する可能性がある。チョッパコントローラの場合、チョッピング、つまりパルス制御は、破壊される電力を熱に変換するために、抵抗器ユニット、または非反応抵抗器を有する抵抗器バンクへの電流を制御する。
【０１２８】
風力発電設備からのシステムサービスは十分によく知られているが、これまでは、以前は支配的な供給技術、つまり同期機器を備えた大型発電所の物理的特性に本質的に適合していたことが特に認識された。
短期および中期的には、現時点で支配的な供給技術が、グリッドの動作ポイントに応じてシステムの責任を負うべきであることが認識されている。その理由は、これは、直接結合された同期機器を使用した従来の供給技術またはコンバータベースの供給技術のいずれかだからである。また、従来の、したがってコンバータによる低速発電機の単純なモデリングは、必ずしも適切ではないことも認識されている。この認識は、自立起動およびグリッドの停電後のインテリジェントグリッドの再確立にも関連している。
【０１２９】
したがって、自立起動の状況で自立起動を実行し、グリッドの確立をサポートするために、特に、従来のサプライヤ向けの自立起動やグリッドの再確立と比較して、インテリジェントにサポートしたり、スピードアップしたりするために、風力発電所に対して開ループおよび閉ループ制御戦略が提案されている。
特に、コンバータベースの発電コンポーネントの増加は、電力供給グリッド、特に相互接続されたグリッドで達成されることを意図している。この目的のために、グリッドの制御コンセプトが開発されグリッド、すなわち、システムの安全性を低下させることなく、コンバータ結合またはコンバータ制御の再生可能エネルギーの供給によって、ほぼ完全に動作できるグリッドが開発された。
【０１３０】
特に、以下の目的の１つ以上を達成することができる。
−回生発電所の能力を備えた自立起動の可能性、
−回生発電所の容量を備えたグリッド再構築の加速、
−グリッド内の断続的に非常に高い割合の再生エネルギーのグリッド統合、
−コンバータベースでほぼ完全に電力が供給されているグリッドでも安全なグリッド動作、
−風力発電設備が引き受ける電気エネルギー供給におけるシステムの責任、
−再生エネルギー、特に、電力供給グリッドにおける風力発電設備の技術的に関連すると思われる上限の回避、
−従来の発電所の代替、
−グリッド事業者による再生サプライヤの受け入れの増加。
【０１３１】
提案された解決策は、特に、自立起動のステップを２つの機能グループに分割するという考えに基づいている。
これらは２つの機能グループである。
１、停電時の通信
２、ユニット、特に、風力発電所の風力発電設備および中央発電所制御装置の自立起動モード
この２つの官能基を特に考慮したシーケンスの1つの可能性は、図４で説明される。これら２つの官能基には、同様に適用可能な番号1または２が付されている。
【０１３２】
重要な側面は、電圧影響ユニットと電流影響ユニットとの間の電力分割であって、すなわち、特定のコンバータと電力キャビネットである。これには、次の目的または背景がある。
−図６に示すドループの異なる勾配の結果として、電圧に影響を与えるコンバータは無効電力の非常に小さな部分のみを引き継ぐ、すなわち、供給される無効電力全体の非常に小さな部分のみを提供する。
−無効電力の突然の変化は、最初は電圧に影響を与えるコンバータによって引き継がれ、その後、電流影響コンバータによって迅速に修正される。
−有効電力ドループ、つまり有効電力の周波数依存または周波数偏差依存の供給であっても、電圧影響コンバータのそれぞれの動作ポイントがゼロをわずかに超えるように設定されることが好ましく、つまり、有効電力がほとんど供給されないように選択される。
−正の有効電力が解放されたとき、つまり有効電力が電力供給グリッドに供給されることが意図されるとき、電圧影響コンバータは、最初に過剰な電力を消費し、電流影響コンバータはすぐに調整するため、電圧影響コンバータは、このタスクを実行する必要がないか、非常に短時間で実行する必要がある。しかし、電圧影響コンバータは、電流影響コンバータよりも、特に電圧の変化に対して非常に迅速に反応するため、正の有効電力の放出を即座に引き受ける。この場合、特に、有効電力要件は、最初は電圧で顕著になる、すなわち、電力供給グリッドの電圧変化で顕著になる。これは、位相シフトまたは電圧の周波数変化にも関連する。供給された電流は、それに対する反応としてのみ変化する。したがって、電圧影響コンバータは、最初に有効電力のこのような解放または無効電力の突然の変化を引き継ぎ、一方、電流影響コンバータは、すぐに引き継いですぐに調整する。
−有効電力に負の突然の変化が生じた場合、つまり有効電力が減少した場合でも、電圧影響コンバータが引き継いで有効電力を消費する。この点について、チョッパまたは適用可能な非反応抵抗器を備えたチョッパ回路がそのような電力を変換することが提案されている。具体的には、電流影響電力キャビネット、つまり電流調整コンバータがそれに応じて調整されるまで、熱の削減が発生する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月30日(2019.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー生成グリッドを起動する方法であって、前記エネルギー生成グリッドは、電力供給グリッドに接続された少なくとも１つのグリッド接続ポイントを有し、前記エネルギー生成グリッドは、通常運転モードで、前記グリッド接続ポイントを介して前記電力供給グリッドと電力を交換し、
前記電力供給グリッドに電圧降下がある場合、および／または前記エネルギー生成グリッドが前記電力供給グリッドから隔離されている場合、前記通常運転モードとは異なる確立モードを選択するステップと、
前記確立モードで前記エネルギー生成グリッドを操作するステップと、
を含み、
前記確立モードでは、少なくとも１つの電圧影響手段が提供され、
少なくとも１つの初期供給手段は、前記電圧影響手段を介して提供される前記エネルギー生成グリッド電圧に同期し、
前記電圧影響手段および前記初期供給手段は、全体として、前記エネルギー生成グリッドの固有の必要性のレベルで前記エネルギー生成グリッドに電力を供給する、
方法。
【請求項２】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、実質的に電力なしで前記エネルギー生成グリッド電圧を提供する、あるいは、少なくとも１つの前記初期供給手段よりも明らかに低い絶対値を有する電力を提供する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッド電圧を提供する電圧影響方法で動作する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記エネルギー生成グリッドに電力を供給するために、電流に影響を与える方法で動作する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は少なくとも１つの第１のドループに基づいており、少なくとも１つの前記初期供給手段は少なくとも１つの第２のドループに基づいており、各ドループは、前記エネルギー生成グリッドの電圧と、供給される、または供給された無効電力との間、または前記エネルギー生成グリッドの周波数と、供給される、または供給された有効電力との間に、それぞれの関係を表し、前記第１のドループは前記第２のドループより小さい勾配を有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッド内の前記電圧影響手段によって提供される電圧と前記電圧影響手段によって供給される無効電力との関係を記述する第１の無効電力ドループに基づいており、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記エネルギー生成グリッドに記録された電圧と前記初期供給手段によって供給される無効電力との関係を記述する第２の無効電力ドループに基づいており、
前記第１の無効電力ドループは、前記第２の無効電力ドループよりも小さい勾配を有しており、および／または、
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記電圧影響手段によって前記エネルギー生成グリッドに提供される周波数と前記電圧影響手段によって供給される有効電力との関係を記述する第１の有効電力ドループに基づいており、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記エネルギー生成グリッドに記録された周波数と前記初期供給手段によって供給される実際の電力との関係を記述する第２の有効電力ドループに基づいており、
前記第１の有効電力ドループは、前記第２の有効電力ドループよりも小さい勾配を有している、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記第１の無効電力ドループに従って、それぞれの場合に供給される無効電力に基づいて提供される電圧を提供し、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、前記第２の無効電力ドループに従って、記録された電圧に基づいてそれぞれの場合に供給される無効電力を供給し、および／または、
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記第１の有効電力ドループに従って、それぞれの場合に供給される有効電力に基づいて提供される周波数を提供し、
少なくとも１つの前記初期供給手段は、それぞれの場合に、記録された周波数に基づいて、前記第２の有効電力ドループに従って供給されるべき有効電力を供給する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のドループ、前記第２の無効電力ドループ、および／または前記第２の有効電力ドループの勾配またはゲインは、対応する前記第１のドループ、無効電力ドループ、および有効電力ドループの勾配またはゲインの少なくとも２倍大きい、
請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
選択的あるいは付加的に前記エネルギー生成グリッドに電圧降下がある場合は、前記確立モードの選択が行われる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記確立モードでの前記エネルギー生成グリッドの動作は、前記エネルギー生成グリッドの電源が切られたときのみ影響を受ける、
請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記初期供給手段および別の前記初期供給手段は、カスケード方式で同期されて、前記エネルギー生成グリッドに電力を供給する、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記エネルギー生成グリッドの少なくとも１つの前記初期供給手段によって提供される電力は、前記エネルギー生成グリッドの無効電力要件を満たすのに十分な大きさの少なくとも１つの無効電力成分を有する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記エネルギー生成グリッドの少なくとも１つの前記初期供給手段によって提供される電力は、少なくとも１つの無効電力成分と１つの有効電力成分とを有し、前記無効電力成分は前記有効電力成分よりも大きい、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記電力供給グリッドは、供給電圧を有し、前記エネルギー生成グリッドを前記電力供給グリッドに同期させるために、前記エネルギー生成グリッド電圧は、前記供給グリッド電圧まで上昇する、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記エネルギー生成グリッドが、前記電力供給グリッドに同期させたエネルギー生成グリッド電圧を有している場合、または、前記電力供給グリッドに電圧がない場合に、前記グリッド接続ポイントにおいてグリッド再確立電圧を提供するために、エネルギー生成グリッド変圧器を介して、前記エネルギー生成グリッドを前記電力供給グリッドに接続するステップをさらに備えている、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記電力供給グリッドに電圧降下がある場合には、前記エネルギー生成グリッドの電源を切るように、少なくとも１つの前記電圧影響手段と少なくとも１つの前記初期供給手段とをランプダウンするステップをさらに備えている、
請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッドの電源が切られたときにのみ、前記エネルギー生成グリッド電圧を提供する、
請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
電圧降下は、前記電力供給グリッドの定格電圧に関連して以下の定義される、
−前記定格電圧の９０％未満の電圧、または
−前記定格電圧の７０％未満の電圧、または
−前記定格電圧の３０％未満の電圧、または
−前記定格電圧の１０％未満の電圧、
請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、前記エネルギー生成グリッド電圧を提供するために静電容量から供給されるＤＣリンク回路を有しており、静電容量は、前記電力供給グリッドで電圧降下が発生した場合、および／または前記エネルギー生成グリッドがオフになった場合に、少なくとも１つの前記電圧影響手段が安定した前記エネルギー生成グリッド電圧を提供できるように、前記ＤＣリンク回路にＤＣ電圧を供給するように構成されている、
請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記電圧影響手段の電圧記録により、前記電力供給グリッドの電圧降下を記録する、および／または前記エネルギー生成グリッドの電圧損失を検出するステップをさらに備えている、
請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記エネルギー生成グリッドは、少なくとも１つの前記初期供給手段が電力設定値に基づいて電力を前記電力供給グリッドに供給する電力制御装置を備えている、
請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記エネルギー生成グリッドは、
−必要な場合には、前記電力供給グリッドの周波数安定性のために、それを開放するために、少なくとも１つの前記初期供給手段の利用可能な電力の一部を抑制する、および/または、
−前記エネルギー生成グリッドおよび／または前記電力供給グリッドが過周波数であるグリッド周波数を持っている場合、少なくとも１つの前記初期供給手段の電力の供給を制限する、および／または、
−前記電力供給グリッドから電力を引き出す、
周波数安定性を有する、
請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記エネルギー生成グリッドは、天気予報を受信する、および／または天気予報を生成するように構成され、前記天気予報は、前記確立モードでの前記エネルギー生成グリッドの動作を開始できる時間を規定するために使用される、
請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記電圧影響手段および前記初期供給手段は、それぞれ供給ユニットを形成し、作動により電圧影響手段または初期供給手段として動作する、
請求項１から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
電圧に影響するおよび／または電流に影響する方式で動作するように構成された制御ユニットとコンバータと、を備え、前記制御ユニットは、前記風力発電設備が請求項１から２４のいずれか１項に記載の方法における電圧影響手段または初期供給手段として使用されるように構成されるように、前記コンバータを作動させる、
風力発電設備。
【請求項２６】
周波数バックアップ制御をサポートするために、前記エネルギー生成グリッドから電力を消費するチョッパ装置を特徴とする、
請求項２５に記載の風力発電設備。
【請求項２７】
両方の場合において、請求項１から２４のいずれか１項に記載の方法を実行するために、少なくとも１つの第１および第２の風力発電設備を備え、前記第１の風力発電設備は、電圧に影響するように動作し、前記第２の風力発電設備は、電流に影響するように動作し、電圧に影響するように動作可能な少なくとも１つの第１のインバータがあり、電流に影響を与える方法で動作できる少なくとも１つの第２のインバータがある、
風力発電所。
【請求項２８】
前記第１および／または前記第２の風力発電設備は、請求項２５に記載の風力発電設備である、
請求項２７に記載の風力発電所。
【請求項２９】
電圧に影響を与えるように動作可能な少なくとも１つの第１のインバータと、電流に影響を与える方法で動作可能な少なくとも１つの第２のインバータとは、エネルギー貯蔵ユニットに一緒に結合され、一緒に自立起動ユニットを形成し、前記確立モードで前記エネルギー生成グリッドを操作するために使用される準備ができている、
請求項２７または２８に記載の風力発電所。
【請求項３０】
前記エネルギー生成グリッドは、風力発電所の発電所グリッドである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記電圧影響手段は、風力発電設備に影響を与える電圧である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記エネルギー生成グリッド電圧は、風力発電所グリッド電圧である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記初期供給手段は、風力発電設備に影響を与える電流である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
少なくとも１つの前記電圧影響手段は、少なくとも１つの前記初期供給手段の電力の２０％未満を供給する、
請求項２に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２のドループ、前記第２の無効電力ドループ、および／または前記第２の有効電力ドループの勾配またはゲインは、対応する前記第１のドループ、前記無効電力ドループ、および前記有効電力ドループの勾配またはゲインの少なくとも３倍である、
請求項８に記載の方法。
【請求項３６】
前記確立モードの選択は、前記通常運転モードから前記確立モードへの変更である、
請求項９に記載の方法。
【請求項３７】
前記無効電力成分は、前記有効電力成分の少なくとも２倍大きい、
請求項１３に記載の方法。
【請求項３８】
前記エネルギー生成グリッド変圧器は、風力発電所変圧器である、
請求項１５に記載の方法。
【請求項３９】
前記電力設定値は、前記エネルギー生成グリッドのオペレータまたは前記電力供給グリッドのグリッドオペレータによって規定され、および／または、システム偏差が発生した場合、特に、Ｉコントローラーを使用してゆっくりと修正されるように電力が増加する、
請求項２１に記載の方法。
【請求項４０】
前記エネルギー生成グリッドは、
−チョッパ装置によって電力を消費する、周波数安定性を有する、
請求項２２に記載の方法。
【請求項４１】
前記電圧影響手段は、適切な作動の変更によって前記初期供給手段として動作でき、前記初期供給手段は、作動の変更により前記電圧影響手段として動作できる、
請求項２４に記載の方法。
【請求項４２】
前記エネルギー貯蔵ユニットは、バッテリーストアである、
請求項２９に記載の風力発電所。
【請求項４３】
前記電圧に影響を与えるように動作可能な少なくとも１つの前記第１のインバータと、前記電流に影響を与える方法で動作可能な少なくとも１つの前記第２のインバータとは、前記エネルギー貯蔵ユニットが、少なくとも１つの前記第１および少なくとも１つの前記第２のインバータに、確立モードを動作させるのに必要なエネルギーを提供するように、一緒に自立起動ユニットを形成し、前記確立モードで前記エネルギー生成グリッドを操作するために使用されるために準備される、
請求項２９に記載の風力発電所。
【国際調査報告】
2020509732.tif 000011
2020509732.tif 000012
2020509732.tif 000013
2020509732.tif 000014
2020509732.tif 000015
2020509732.tif 000016