СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРКА ВЕТРОВЫХ УСТАНОВОК
OPERATING METHOD FOR PARK OF WIND PLANTS

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации имеющего нескольких ветроэнергетических установок парка ветровых установок. Также настоящее изобретение относится к  соответствующему парку ветровых установок.
Парки ветровых установок известны. Они содержат несколько ветроэнергетических установок и от этих ветроэнергетических установок питают электрическую снабжающую сеть через общую точку сетевого подключения. В дополнение к этой основной задаче подачи энергии парки ветровых установок также могут принимать на себя задачи поддержки электрической снабжающей сети или, по меньшей мере, вносить свой вклад в это.
Важный, по меньшей мере, возможный вклад в поддержку сети состоит в том, чтобы при необходимости понизить поданную мощность. При этом ветроэнергетические установки и, следовательно, парки ветровых установок обладают свойством уметь очень быстро снижать свою поданную мощность. Например, они могут уменьшить наполовину свою поданную мощность в течение нескольких секунд. Поэтому ветроэнергетические установки, или соответственно, парки ветровых установок, в своей основе, являются генераторами в электрической снабжающей сети, которые без проблем быстрее всего могут сократить свою мощность. Это также означает, в частности, то, что они могут также быстро после уменьшения снова предоставить в распоряжение свою мощность. Особенно для ситуаций, в которых краткосрочно имеется слишком много мощности в соответствующей электрической снабжающей сети, таким образом, может быть достигнута с помощью ветроэнергетических установок быстрая поддержка именно таким краткосрочным сокращением мощности.
Чтобы иметь возможность обеспечить постоянно стабильную электрическую снабжающую сеть, для оператора электрической снабжающей сети, который также обозначается просто как оператор сети, важно иметь информацию о мощности, на которую можно понизить. Ветроэнергетические установки, или соответственно, парки ветровых установок могут понижать свою поданную мощность, в основном, без проблем также полностью за короткое время, что, однако, предполагает, что мощность подается. Поданная мощность у парка ветровых установок зависит, в особенности, также от преобладающей скорости ветра.
Чтобы дать возможность оператору сети, например, планировать за день, может быть сделан прогноз ветра, или соответственно, прогноз погоды, чтобы для прогнозируемого периода времени оценить подаваемую и, следовательно, и сокращаемую мощность.
Таким образом, такая ожидаемая мощность является оцениваемой, и оператор сети может включить это в свое планирование, но мощность известна не так точно, чтобы оператор сети мог твердо рассчитывать на нее. По этой причине часто делается своего рода оценка риска, которая исходит из того, что от спрогнозированной мощности фактически могут быть приняты только несколько процентов, например, 3%, как надежные. Итак, если мощность прогнозируется в 1 МВт, то соображение надежности, которое устанавливает 3%, приводит к гарантированной величине поддержки в 30 кВт. Соответственно и при оплате этой системной услуги в основу закладывается только это значение надежности. Другими словами, в приведенном в качестве примера случае могла бы быть предоставлена в распоряжение отрицательная минутная регулирующая мощность в 1 МВт, но, в противоположность этому, может быть продано только 30 кВт.
Таким образом, в основу настоящего изобретения положена задача обращения, по меньшей мере, к одной из названных выше проблем. В частности, должно быть предложено решение, позволяющее, чтобы парк ветровых установок надежно мог предоставлять по возможности высокую отрицательную регулирующую мощность, в частности, минутную регулирующую мощность, а именно, также и для заранее запланированного периода времени, чтобы оператор сети мог твердо рассчитывать на нее, или соответственно, оператор парка мог продать ее оператору сети. По меньшей мере, должно быть предложено альтернативное решение в противовес известным до настоящего момента решениям.
Немецкое ведомство по патентам и товарным знакам в приоритетной заявке к данной РСТ-заявке разыскало следующий уровень техники: DE 10 2012 215 565 A1 и US 2016/0226258 A1.
Согласно изобретению, предлагается способ в соответствии с п.1 формулы изобретения. Способ исходит из парка ветровых установок, имеющего несколько ветроэнергетических установок. С помощью этих ветроэнергетических установок электрическая мощность генерируется из ветра, и эта электрическая мощность подается из этого парка ветровых установок в электрическую снабжающую сеть, а именно, обычно через точку сетевого подключения. Т.е., в соответствии с этим, электрическая мощность подается в электрическую снабжающую сеть.
В основном, вместо парка ветровых установок может также использоваться только ветроэнергетическая установка. При этом ветроэнергетическая установка может работать, в основном, как парк ветровых установок, но поставляет, большей частью, меньше мощности, чем парк ветровых установок, и поэтому часто не так актуальна для поддержки сети, но рассматривается. Все последующие описания для парка ветровых установок действительны по смыслу и для ветроэнергетической установки, пока это не касается особенностей парка ветровых установок, которые не могут быть перенесены на ветроэнергетическую установку, как например, особенности, касающиеся координации нескольких ветроэнергетических установок в парке ветровых установок.
Кроме того, вычисляется прогнозируемая мощность. Прогнозируемая мощность - это мощность, которая может быть подана в предварительно определенный будущий период времени прогноза парком ветровых установок. В особенности, здесь делается прогноз ветра, или соответственно, прогноз погоды, из которого тогда может быть выведено, сколько мощности парк ветровых установок может подавать, например, в ближайшие 24 часа. При этом предпочтительно также учитывается, готовы ли все ветроэнергетические установки к эксплуатации, или, например, должны подлежать техническому обслуживанию, только говоря в качестве примера ограничения. Прогноз погоды также может учитывать, например, следует ли ожидать ситуации обледенения, и соответственно некоторые ветроэнергетические установки не могут эксплуатироваться и/или могут эксплуатироваться только при одновременном обогреве лопастей, только говоря в качестве следующего примера учета.
Далее, для периода времени прогноза определяется пониженная прогнозируемая мощность. Эта пониженная прогнозируемая мощность - это мощность, на которую поданная в прогнозируемый период времени мощность может быть понижена.
Тогда пониженная прогнозируемая мощность предлагается как отрицательная регулирующая мощность, в частности, как продаваемая отрицательная регулирующая мощность. Парк ветровых установок передает для этого, например, сигналы оператору сети, содержащие информацию о том, к какому времени, или соответственно, в какой период времени на какую мощность парк ветровых установок может сократить свою поданную мощность.
Тогда предполагается, чтобы пониженная прогнозируемая мощность определялась в зависимости от прогнозируемой мощности и в зависимости от управляемой потребляемой мощности. Определение прогнозируемой мощности уже было разъяснено, а управляемая потребляемая мощность - это мощность, которая может быть потреблена по требованию в течение периода времени прогноза имеющимися в парке ветровых установок управляемыми потребителями. Такими управляемыми потребителями могут быть, например, нагрев лопастей или вентилятор, только говоря в качестве примера. Но также рассматриваются потребители, которые не являются непосредственно частью ветроэнергетической установки, но являются частью парка ветровых установок. Также могут быть использованы в качестве электрических потребителей электрические провода в парке ветровых установок. По меньшей мере, здесь рассматриваются потребители, управляемые по требованию. Т.е., речь идет о потребителях, которыми для потребления мощности можно управлять целенаправленно по требованию, в частности, по требованию, которое выдает центральный управляющий модуль. Речь идет, в особенности, о том, что такими потребителями управляют дополнительно к и/или независимо от их обычной цели использования. Обычная цель использования нагрева лопасти, чтобы придерживаться этого примера, - это нагревать соответствующую лопасть ротора для удаления обледенения или для защиты от обледенения. Однако такое нагревание лопасти также может работать, и если нет обледенения или его ненужно предотвращать. Если данный, приведенный в качестве примера, нагрев лопасти может управляться также и независимо от его первоначальной цели применения, а именно, - от обледенения или предотвращения обледенения, в частности, центральным управляющим модулем парка, то он является в соответствующем изобретению смысле потребителем, управляемым по требованию, и может предоставлять управляемую потребляемую мощность.
Следуя следующему, уже названному примеру, а именно, - передающим линиям в парке ветровых установок, их изначальная цель - это передавать мощность, а именно, в частности, соответственно от ветроэнергетической установки до точки сетевого подключения. Если здесь дополнительно от ветроэнергетической установки передается реактивная мощность, забираемая другой ветроэнергетической установкой, или соответственно, на которую подается соответственно компенсирующая реактивная мощность от другой ветроэнергетической установки, то тогда эта линия эксплуатируется как управляемый потребитель и является управляемым потребителем в смысле изобретения, если такая потребляемая мощность может управляться по требованию, особенно по требованию от центрального управляющего модуля парка. Особенно, по меньшей мере, ветроэнергетическая установка может генерировать такой реактивный ток, чтобы таким образом реактивный ток забирался из электрической снабжающей сети и приводил к потреблению мощности в электрической линии.
Так, предлагается для всего парка ветровых установок учитывать, сколько такой или другой управляемой потребляемой мощности имеется, или соответственно, может быть активировано. Эта имеющаяся в общем, или соответственно, активируемая управляемая потребляемая мощность и уже разъясненная прогнозируемая мощность теперь берутся за основу, чтобы в зависимости от этого определить пониженную прогнозируемую мощность.
В особенности, здесь было обнаружено, что пониженная прогнозируемая мощность по своей величине теперь может быть повышена с помощью этой управляемой потребляемой мощности. Прогнозируемая мощность известна, возможно, неточно или недостаточно надежно, и, таким образом, может быть учтена, по возможности, только частично для определения пониженной прогнозируемой мощности, но, в конце концов, и она также может быть учтена. Предпочтительно для промежутка времени в течение периода времени прогноза используется минимальное значение прогнозируемой мощности, чтобы пониженная прогнозируемая мощность рассчитывалась для соответствующего периода времени прогноза в зависимости от этого минимального значения.
Дополнительно для определения пониженной прогнозируемой мощности добавляется управляемая потребляемая мощность, имеющая регулярно также то преимущество, что ее можно рассматривать, как минимум, до определенной степени, как гарантированную. Придерживаясь приведенного примера нагрева лопасти, - отбор мощности этого нагрева лопасти известен, и также хорошо известно, будет ли этот нагрев лопасти вообще так или иначе необходим в период времени прогноза, или будет иметься в распоряжении как управляемая потребляемая мощность. Если, например, достаточно тепло, то не следует рассчитывать на то, что этот нагрев лопасти потребуется. Тогда предпочтительно еще учитывается, будет ли рассматриваться в зависимости от температуры снаружи, по возможности, только частичный нагрев, чтобы избежать перегрева. Но регулярно может иметь место такая ситуация, что нагрев лопасти до его номинального значения может работать и длительно. Тогда это номинальное значение имеется в распоряжении в качестве управляемой потребляемой мощности и может использоваться для определения пониженной прогнозируемой мощности.
Т.е., пониженная прогнозируемая мощность может быть составлена из части прогнозируемой мощности и управляемой потребляемой мощности. Эти значения могут быть просуммированы по величине, то есть величина учитываемой части прогнозируемой мощности и величина управляемой потребляемой мощности.
Предпочтительно предлагается, чтобы поданная мощность понижалась по требованию для поддержки сети в период времени прогноза на значение вплоть до уровня пониженной прогнозируемой мощности. Т.е. исходят из того, что пониженная прогнозируемая мощность была определена и передана, например, оператору сети, или соответственно, его пункту управления сетью в качестве предложения. Если теперь происходит случай поддержки, при котором оператор сети обращается к этой спрогнозированной и предложенной пониженной прогнозируемой мощности, то парк ветровых установок понижает соответственно свою поданную мощность. Тогда оператор сети может использовать именно часть предложенной пониженной прогнозируемой мощности, или он может полностью воспользоваться этой предложенной пониженной прогнозируемой мощностью. Тогда парк ветровых установок понижает свою поданную мощность на значение, которое использует оператор сети.
Но при этом парку ветровых установок не обязательно требуется управлять управляемыми потребителями, а он может сначала понизить поданную мощность. В идеале поданная мощность соответствует ранее прогнозированной мощности, т.е. прогнозируемой мощности периода времени прогноза, в котором и находится парк ветровых установок. Эта прогнозируемая мощность учтена при определении пониженной прогнозируемой мощности, которая была предложена оператору сети, но не только. В особенности можно предположить, что при определении пониженной прогнозируемой мощности учитывалась только часть прогнозируемой мощности. Т.е., теперь очень вероятно, что будет подано больше мощности, чем предполагалось при определении пониженной прогнозируемой мощности в качестве гарантировано поданной мощности. Соответственно и поданная в данный момент мощность может быть понижена соответственно больше.
Говоря в качестве простого примера,- прогнозируемая мощность могла бы быть спрогнозирована в 1 МВт. Затем из них были учтены 3% в качестве гарантированного значения для определения пониженной прогнозируемой мощности, то есть 30 кВт, придерживаясь приведенного выше примера. Дополнительно предполагается, что имеется управляемая потребляемая мощность в 300 кВт. Тогда пониженная прогнозируемая мощность этого примера составляет 330 кВт. Но если прогнозируемая мощность, т.е. мощность по прогнозу, фактически устанавливается на уровне 1 МВт, и оператор сети хочет прибегнуть к полной пониженной прогнозируемой мощности, то это означит, что требуется сокращение поданной мощности на 330 кВт. Таким образом, поданная мощность может быть уменьшена до 670 кВт, без управления по требованию лишь только одним из управляемых потребителей, чтобы отобрать управляемую потребляемую мощность или ее часть.
Решающим было то, что эти 330 кВт в качестве примера могли быть не только предложены, но и гарантированно предложены. Для этого и потребовалась управляемая потребляемая мощность, поэтому оператор мог рассчитывать на эти 330 кВт. Если теперь произойдет фактический случай поддержки, то, к тому же, может быть принято во внимание сокращение только фактически поданной мощности. Но, разумеется, и вся или часть затребованной тогда пониженной мощности может быть удовлетворена фактически и за счет управляемых потребителей. Является ли целесообразным снижать сгенерированную мощность или отобрать часть сгенерированной мощности с помощью управляемых потребителей, может быть решено индивидуально и, например, также зависеть от вида потребителя.
Но также рассматривается тот случай, что фактически генерируется и подается значительно меньше мощности, чем первоначально прогнозировалось в качестве прогнозируемой мощности. Например, если генерируется и подается меньше мощности, чем прогнозировалось, и затем требуется большая пониженная мощность, то также принимается во внимание, что для этого мощность отбирается из сети от парка ветровых установок. Т.е., тогда подается отрицательная мощность.
о
Если, например, придерживаясь приведенного выше примера, подается только мощность в 200 кВт, а оператор сети требует предложенную в полном объеме пониженную прогнозируемую мощность в качестве пониженной мощности, то есть он требует 330 кВт пониженной мощности, то генерирование мощности может быть уменьшено парком ветровых установок до нуля, чем уменьшится поданная мощность на 200 кВт. Дополнительно 130 кВт могут быть отобраны из сети и потреблены управляемыми потребителями. Тогда парк ветровых установок сократил свою поданную мощность всего на 330 кВт, то есть, как предлагалось и как запрашивалось оператором сети, а именно с 200 кВт до -130 кВт. Также и это всего лишь пример, который мог бы быть реализован одной единственной ветроэнергетической установкой. Фактически соответствующий изобретению способ может быть осуществлен и с помощью одной единственной ветроэнергетической установки. Часто, однако, оператору сети желательны бльшие мощности в качестве поддерживающих мощностей, поэтому тогда использование парка ветровых установок с несколькими ветроэнергетическими установками является предпочтительным.
Таким образом, предпочтительно предлагается, чтобы один или несколько из управляемых потребителей были включены и/или управлялись по своему понижению мощности, поэтому так сокращается поданная мощность, причем мощность дополнительно отбирается из электрической снабжающей сети и расходуется, если поданная, еще не пониженная мощность меньше, чем пониженная прогнозируемая мощность, а также меньше, чем затребованная пониженная мощность. Т.е. если поданная, еще не пониженная мощность меньше, чем затребованная пониженная мощность, то затребованная пониженная мощность, по меньшей мере, частично реализуется с помощью управляемых потребителей. При этом исходят из того, что пониженная мощность также требуется максимально только вплоть до пониженной прогнозируемой мощности. Разумеется, не следует исключать предоставления, или соответственно, отбора большей пониженной мощности, чем пониженная прогнозируемая мощность. Хотя, прежде всего определение и предложение пониженной прогнозируемой мощности не исходит из этого особого случая.
Предпочтительно, пониженная прогнозируемая мощность определяется таким образом, что она слагается, по меньшей мере, из производственной мощности или ее значения, помноженного на задаваемое значение добротности, и управляемой потребляемой мощности. Таким образом, прогнозируемая мощность - это мощность, которая ожидается в период времени прогноза и, в особенности, но не обязательно исключительно, зависит от прогноза ветра и/или погоды. Чтобы из этой прогнозируемой мощности вывести гарантированно ожидаемую мощность, эта прогнозируемая мощность умножается на заданное значение добротности, которое, тем самым, должно быть <1, но >0. Например, оно может составлять 3%. Расчет также может быть произведен и для отрезка времени. Если прогнозируемая мощность за этот отрезок времени изменяется, то может быть использовано минимальное значение прогнозируемой мощности.
Здесь, кроме того, появляется управляемая потребляемая мощность. Эта, перемноженная с задаваемым значением добротности, прогнозируемая мощность или перемноженное с ним значение прогнозируемой мощности, и управляемая потребляемая мощность прибавляются к пониженной прогнозируемой мощности. Соответствующий пример уже был приведен и объяснен выше.
Предпочтительно для определения управляемой потребляемой мощности учитывается соответственно еще и спрогнозированная доступность каждого управляемого потребителя. И для этого уже было дано выше объяснение для примера нагрева лопасти как управляемого потребителя, следовательно, возможность эксплуатации нагрева лопасти зависит, с одной стороны, от того, рассматривается ли он вообще как вклад в пониженную прогнозируемую мощность или из-за погодных условий используется, по возможности, именно согласно его собственной цели, а именно, устранение обледенения лопасти или предотвращения обледенения. Если он используется именно для устранения обледенения или в качестве защиты от образования льда, то его потребляемая мощность не может быть частью пониженной прогнозируемой мощности, поскольку он, в крайнем случае, если поданная мощность должна быть сокращена, не может потреблять дополнительную мощность. В этом случае спрогнозированная доступность была бы равна нулю.
В качестве следующего примера было упомянуто, что нагрев лопасти из-за очень высоких температур окружающей среды не может эксплуатироваться максимально, поскольку это могло бы привести к высоким значениям температуры. Итак, если, например, в зависимости от прогноза погоды, в частности от самого неблагоприятного прогноза погоды, нагрев лопасти мог бы работать только с 50% от его номинальной мощности, то здесь учитывалось бы в качестве спрогнозированной доступности значение 0,5, или соответственно, 50%.
Согласно форме исполнения предлагается, чтобы управляемая потребляемая мощность была составлена из нескольких частичных мощностей. Каждая частичная мощность отнесена к управляемому потребителю и, таким образом, описывает учитываемую мощность этого ее управляемого потребителя. При этом, по меньшей мере, одна из этих частичных мощностей рассчитывается из максимальной мощности ее управляемого потребителя, помноженной на спрогнозированную доступность ее управляемого потребителя. Предпочтительно несколько частичных мощностей рассчитываются, таким образом, соответственно в пересчете на их управляемого потребителя, и также соответственно, в пересчете на спрогнозированную доступность их управляемого потребителя. Предпочтительно все частичные мощности рассчитываются таким образом.
Так, например, управляемая мощность может быть суммой двух частичных мощностей. При этом первая частичная мощность могла бы быть отнесена, например, к уже упомянутому выше нагреву лопасти. Максимальная мощность этого потребителя, т.е. этого нагрева лопасти, может быть номинальной мощностью потребителя. Например, нагрев лопасти мог бы иметь номинальную мощность в 200 кВт. Если прогноз погоды, как уже были приведено согласно примеру выше, выдал, что лишь 50% мощности нагрева лопасти могут быть использованы для пониженной прогнозируемой мощности, то здесь получилась бы первая частичная мощность, как произведение 200 кВт в виде максимальной мощности потребителя, умноженных на 50%, то есть 0,5 в виде спрогнозированной доступности. Первая частичная мощность в этом примере была бы 100 кВт.
Вторая частичная мощность могла бы быть отнесена к линии передач в парке, включая соединенный сюда инвертор, который через нее передает, или соответственно, принимает реактивную мощность, или соответственно, реактивный ток. Таким образом, могла бы быть потреблена мощность максимально в 100 кВт, и могло бы быть потреблено настолько меньше мощности, насколько больше этой линии, или соответственно, по меньшей мере, одному относящемуся сюда инвертору требуется для генерирования, или соответственно, передачи подаваемой мощности. Если прогноз таков, что ожидается много ветра, и может быть подано много мощности, то линия может быть использована, например, только на 30% еще для потребления мощности. Тогда для второй частичной мощности получилось бы значение в 100 кВт, умноженное на 30%, поэтому получаются 30 кВт.
Однако в этом последнем наглядном примере для второй частичной мощности вместо спрогнозированной доступности в 30% может быть использовано, кроме того, значение 1, то есть 100%, поскольку спрогнозированная доступность в 30% получается только тогда, когда подано много мощности. Но тогда, в свою очередь, и очень много мощности может быть предоставлено в качестве пониженной мощности на крайний случай, если должно быть проведено понижение мощности. Линия, как дополнительный потребитель, потребовалась бы только тогда, когда, вопреки прогнозу ветра, было бы подано очень мало мощности, или даже вообще никакой мощности. Но в этом случае линия передачи могла бы быть также использована полностью как управляемый потребитель.
Тогда в данном примере управляемая потребляемая мощность получилась бы 200 кВт, а именно, из первой частичной мощности в 100 кВт и второй частичной мощности в 100 кВт.
Предпочтительно предлагается, чтобы управляемые потребители управлялись центральным управляющим модулем парка ветровых установок. Через этот центральный управляющий модуль парка ветровых установок, который также может быть упрощенно обозначен как регулятор парка ветровых установок, могут управляться и, тем самым, контролироваться эти управляемые потребители парка ветровых установок. Кроме того, они могут быть учтены, тем самым, также и в целом для парка, и предпочтительно центральный управляющий модуль парка проводит расчет, или соответственно, определение управляемой потребляемой мощности по уровню. В частности, он также проводит определение пониженной прогнозируемой мощности. Таким образом, парк ветровых установок может работать в качестве модуля для такой поддержки сети путем предоставления отрицательной регулирующей мощности, а именно, - путем предложения редукционной прогнозируемой мощности, в сети или соответственно, на сеть.
Кроме того или альтернативно, предлагается, чтобы центральный управляющий модуль парка получал от пункта управления сетью, предназначенного для управления электрической снабжающей сетью, сигнал запроса. Тогда этот сигнал запроса может формировать запрос для поддержки сети. Далее, этот центральный управляющий модуль парка работает предпочтительно таким образом, что он в зависимости от этого запроса понижает поданную мощность и, при известных обстоятельствах, управляет соответственно управляемыми потребителями. Так пункт управления сетью и, тем самым, в частности, также оператор сети, эксплуатирующий электрическую снабжающую сеть, может использовать парк ветровых установок предпочтительным образом для поддержки сети. В особенности, с помощью пункта управления сетью может быть активирована высокая отрицательная регулирующая мощность за очень короткое время. По меньшей мере, часть этой отрицательной регулирующей мощности может быть реализована путем управления потребителями, которые также могут быть обозначены как нагрузки. При этом учитывается как включение или выключение потребителей, так и управление потребителями по уровню их потребления. Также и отданная мощность каждой ветроэнергетической установки может быть регулируемой по ее уровню. В особенности, с помощью комбинации управления потребителями и управления выходной мощностью ветроэнергетических установок можно, в пределах технических допусков, в основном, выйти на каждую рабочую точку, которые парк ветровых установок может плавно выставлять по отдаче своей мощности.
Согласно следующей форме исполнения предлагается, чтобы, по меньшей мере, в парке ветровых установок имелся накопитель энергии, чтобы, по меньшей мере, краткосрочно предоставлять дополнительную мощность к мощности ветра, которая генерируется ветроэнергетической установкой парка ветровых установок, для подачи в электрическую снабжающую сеть. Тем самым, такой накопитель энергии, которым может быть, например, батарейный накопитель, может подавать дополнительную мощность в электрическую снабжающую сеть, по меньшей мере, он может для этого предоставлять мощность.
К тому же, согласно указанной форме исполнения предлагается, чтобы пониженная прогнозируемая мощность определялась дополнительно в зависимости от доступной мощности, по меньшей мере, одного накопителя энергии. Т.е., здесь пониженная прогнозируемая мощность также может учитывать мощность, которую подает этот накопитель энергии в электрическую снабжающую сеть, и на которую, тем самым, также может быть понижена поданная в электрическую снабжающую сеть мощность. Учет такой мощности, по меньшей мере, одного накопителя энергии, имеет именно то преимущество, что также может быть точно спрогнозирована, - поскольку объем накопления этого накопителя энергии должен быть известен, а также и его емкость, - подача мощности в электрическую снабжающую сеть, т.е. какие максимальные токи разрядки допустимы.
Кроме того или альтернативно, здесь также на определении пониженной прогнозируемой мощности может сказываться такая мощность, которую накопитель энергии может забрать из электрической снабжающей сети. Также и эта мощность является очень хорошо предусматриваемой для накопителя энергии, и, тем самым, предложенная пониженная прогнозируемая мощность может быть повышена на соответственно точное значение.
Предпочтительно пониженная прогнозируемая мощность используется как отрицательная минутная регулирующая мощность. Т.е., оператор сети может потребовать от соответствующего парка ветровых установок, чтобы тот краткосрочно понизил свою поданную мощность до уровня пониженной прогнозируемой мощность. Это понижение может быть затребовано и проведено в течение нескольких секунд. В особенности предлагается, чтобы оно было реализовано в течение нескольких секунд, особенно в течение 30с, предпочтительно в течение 20с и, в частности, в течение 10с. При этом предпочтительно оно реализуется также и лишь за одну или нескольких минут, в частности, меньше, чем 10 мин. Т.е., подача мощности парка ветровых установок понижается за время <1 мин, и понижение держится предпочтительно только несколько минут. Такая поддержка сети может быть достаточной регулярной для поддержки возникающих краткосрочно в электрической снабжающей сети неустановившихся процессов. Важно, чтобы оператор сети мог положиться на то, что такое понижение также может быть затребовано до уровня предложенной пониженной прогнозируемой мощности.
Согласно форме исполнения предлагается, чтобы для управления или координации управления одним, несколькими или всеми из управляемых потребителей был предусмотрен центральный управляющий потреблением модуль. Этот центральный управляющий потреблением модуль сопряжен предпочтительно с центральным управляющим модулем парка и получает общее заданное значение потребления от центрального управляющего модуля парка. Это общее заданное значение потребления показывает, на какое значение всего должно быть сокращено потребление управляющих потребителей. Центральный управляющий модуль парка, тем самым, может предварительно задать такое общее заданное значение потребления, и конкретное использование или координация происходит через модуль управления потреблением. Таким образом, может быть упрощена особенно структура, и центральному управляющему модулю парка потребуется только с учетом поданной мощности и затребованной пониженной мощности, которую оператор сети как раз и запрашивает, координировать понижение сгенерированной мощности. Он может понижать поданную мощность и может тогда, если имеется потребность в следующем понижении мощности, передать эту потребность в виде общего заданного значения потребления на модуль управления потреблением, который занимается координацией. Предпочтительно модуль управления потреблением используется и для того, чтобы рассчитать всю управляемую потребляемую мощность. Это значение может быть передано на средство определения прогноза, которое может быть частью центрального управляющего модуля парка, чтобы это средство определения прогноза, или соответственно, центральный управляющий модуль парка, с учетом этой управляемой потребляемой мощности мог определить и предложить пониженную прогнозируемую мощность.
а
ы
Предпочтительно прогнозируемая мощность и, кроме того или альтернативно, пониженная прогнозируемая мощность задается как времення характеристика за период времени прогноза. Таким образом, могут быть учтены и сохранены временне характеристики. В особенности, там могут быть учтены и соответствующие прогнозы ветра и/или погоды, которые также регулярно изменяются по времени.
о
Предпочтительно период времени прогноза составляет примерно 24 часа. Этот период времени прогноза может быть установлен также меньшим или бльшим. Предпочтительно он лежит в диапазоне от 12 до 48 часов, далее предпочтительно в диапазоне от 18 до 36 часов. В частности, он составляет примерно один день. Таким образом, для оператора сети достигается возможность планирования примерно в 1 день. Одновременно этот период времени прогноза примерно в 1 день - это период времени, для которого может быть сделан с достаточно хорошей точностью и надежностью прогноз ветра и/или погоды, или соответственно, предсказание погоды.
Предпочтительно период времени прогноза подразделяется на 4-часовые отрезки времени, и для каждого из этих отрезков времени определяется пониженная прогнозируемая мощность. Таким образом, для каждого из этих отрезков времени может быть предложена и, в частности, продана пониженная прогнозируемая мощность. Таким образом, оператор сети может забронировать для 4-часовых отрезков времени такую пониженную прогнозируемую мощность, чтобы, таким образом, на забронированных таким образом отрезках времени иметь возможность при необходимости затребовать отрицательную регулирующую мощность.
о
о
Предпочтительно этот период времени прогноза подразделен на интервалы, в частности, на интервалы примерно в 15 мин, т.е. примерно четыре интервала в час. Такое временне подразделение на интервалы создает возможность хорошо отображать временне изменение условий за период времени прогноза, но причем одновременно в интервалах могут быть предоставлены соответственно стабильные значения. Таким образом, может быть достигнуто то, что между парком ветровых установок и оператором сети, или соответственно, между парком ветровых установок и пунктом управления сетью не должно передаваться большое количество данных.
К тому же, в соответствии с изобретением предлагается парк ветровых установок. Этот парк ветровых установок включает в себя подающее устройство для подачи электрической мощности в электрическую снабжающую сеть. Такое подающее устройство может быть предусмотрено, в особенности, как инвертор на каждой из ветроэнергетических установок. Кроме того, может быть предусмотрен трансформатор в точке сетевого подключения, у которой, или соответственно, через которую подают в электрическую снабжающую сеть.
Кроме того, этот парк ветровых установок включает в себя устройство вычисления для вычисления прогнозируемой мощности, которая описывает подаваемую парком ветровых установок в предварительно заданный, будущий период времени прогноза мощность. Устройство вычисления может содержать, в особенности, компьютер процесса, который снабжается соответствующей информацией, необходимой для вычисления прогнозируемой мощности.
Кроме того, предлагается средство определения прогноза, которое подготовлено для определения пониженной прогнозируемой мощности, обозначающей для периода времени прогноза мощность, на которую может быть понижена поданная в период времени прогноза мощность. Также и такое средство определения прогноза может быть сформировано как компьютер процесса или включать в себя таковой. Также средство определения прогноза может быть частью устройства вычисления или наоборот. Устройство вычисления и/или средство определения прогноза могут быть частью центрального управляющего модуля парка.
Кроме того, предлагается средство предложения для предложения пониженной прогнозируемой мощности в качестве отрицательной регулирующей мощности. Средство предложения может также содержать компьютер процесса и коммуникационный интерфейс для коммуникации с пунктом управления сетью. Через него могут обмениваться данные между пунктом управления сетью и средством предложения. В особенности, через него средство предложения может передавать на пункт управления сетью значения, которые задают пониженную прогнозируемую мощность по уровню. Предпочтительно коммуникация сформирована таким образом, чтобы такие значения передавались с предварительно заданными интервалами, например, каждые 15 минут.
При этом средство предложения может быть также частью устройства вычисления и/или средства определения прогноза, и/или быть частью центрального управляющего модуля парка.
Кроме того, парк ветровых установок имеет, по меньшей мере, управляемого потребителя, который может по требованию потреблять мощность. Предпочтительно предусмотрено несколько управляемых потребителей.
Итак, для такого парка ветровых установок предлагается, чтобы устройство вычисления было предназначено для того, чтобы пониженная прогнозируемая мощность определялась в зависимости от прогнозируемой мощности и зависимости от управляемой потребляемой мощности, в особенности, как было описано выше. При этом управляемая потребляемая мощность описывает, как в период времени прогноза по требованию может потребляться мощность имеющимися в парке ветровых установок управляемыми потребителями.
В качестве управляемого потребления может быть рассмотрена и собственная потребность ветроэнергетической установки, которая требуется, например, для вентилятора или нагревателя или также для освещения. Такая собственная потребность для современной ветроэнергетической установки может находиться, например, около 100 кВт и иметь доступность в 100%.
В зависимости от рабочей точки может предполагаться дополнительная собственная потребность в 100 кВт, которая в зависимости от рабочей точки ветроэнергетической установки может быть подключена как потребление. И это, как управляемых потребителей, может касаться вентилятора, нагревателя или шкафов преобразователей, находящихся в режиме Stand-by (ожидания): поскольку эти потребители используются по их собственному назначению на малую часть, и не управляются произвольно в качестве потребителей для понижения поданной, или соответственно, подаваемой мощности, то следует исходить из пониженной доступности, которая, тем не менее, может находиться у 98%.
В качестве следующих потребителей также могут рассматриваться инверторы, или соответственно, преобразователи, работающие как подающее устройство. Если они нагружены не полностью, то они потребляют соответственно меньше, чем при полной нагрузке. Эта разница с полной нагрузкой также может быть использована как управляемое потребление. Для этого преобразователь или преобразователи могут эксплуатировать несколько ветроэнергетических установок, например, с помощью обоюдного компенсированного предоставления реактивной мощности, а именно, - в режиме STATCOM. Таким образом, на современную ветроэнергетическую установку могут быть использованы примерно 100 кВт с доступностью в 90%. Тогда управляемым потребителем здесь является соответственно преобразователь и/или использованная линия.
В качестве следующего потребителя можно назвать нагрев лопасти ротора, который также может быть обозначен просто как нагрев лопасти и уже был описан выше в качестве примера. Таким образом, у современной ветроэнергетической установки могут быть использованы, на ветроэнергетическую установку, в зависимости от рабочей точки, примерно 500 кВт с доступностью в 98%. Предпочтительно парк ветровых установок предназначен для того, чтобы осуществить способ, по меньшей мере, согласно ранее описанной форме исполнения. Предпочтительно парк ветровых установок имеет центральный управляющий модуль парка, содержащий подающее устройство, устройство вычисления, средство определения прогноза и/или средство предложения или обменивается с ними данными, или соответственно, предназначен для такой коммуникации, в частности, имеет соответствующие коммуникационные интерфейсы.
Предпочтительно для управления или координирования управления одним, несколькими или всеми из управляемых потребителей предусмотрен центральный управляющий потреблением модуль. Этот центральный управляющий потреблением модуль сопряжен предпочтительно с центральным управляющим модулем парка и подготовлен для того, чтобы принимать общее заданное значение потребления от центрального управляющего модуля парка, которое показывает, на какое значение должно быть понижено всего потребление управляемых потребителей. В частности, центральный управляющий потреблением модуль имеет для этого средство коммуникации для коммуникации с центральным управляющим модулем парка. Альтернативно центральный управляющий потреблением модуль является частью центрального управляющего модуля парка.
Согласно форме исполнения, по меньшей мере, один из потребителей сформирован как включаемый извне потребитель, чтобы быть включаемым от управляющего устройства в парке ветровых установок для потребления мощности. Такой потребитель упрощенно может быть обозначен как включаемый потребитель. Кроме того или альтернативно, по меньшей мере, один из потребителей сформирован как управляемый извне по своему приему мощности потребитель, чтобы быть управляемым от управляющего устройства в парке ветровых установок для потребления мощности с выставляемой по уровню мощностью. Такой потребитель может быть обозначен упрощенно как управляемый по уровню потребитель. Под тем, что потребитель может быть включаемым или управляемым извне, следует понимать то, что потребитель включается или управляется не только от самого себя или устройства, в которое он встроен, но и то, что он имеет в основе внешнее управление от устройства в парке ветровых установок, и управление, в этом отношении, включается, или соответственно, управляется вне собственной области применения.
Управляющим устройством может быть центральный управляющий модуль парка или модуль управления потреблением. Так, например, центральный управляющий модуль парка может принимать на себя включение и/или управление такими потребителями.
Чтобы точно задать понижение мощности для поданной от парка ветровых установок мощности, включаемые потребители, регулируемые по уровню потребители и ветроэнергетические установки могут управляться соответственно в расчете на свою сгенерированную мощность.
Называя в качестве простого примера: если парк ветровых установок генерирует и подает мощность 100 кВт и затем должен понизить свою поданную мощность на 200 кВт, то для этого он может включить управляемого потребителя на 150 кВт и понизить сгенерированную мощность на 50 кВт. Тогда поданная мощность понижается с +100 кВт до -100 кВт, причем парк ветровых установок генерирует 50 кВт, а включаемый потребитель потребляет 150 кВт.
Предпочтительно парк ветровых установок имеет, по меньшей мере, накопитель энергии, чтобы, по меньшей мере, краткосрочно предоставить дополнительную мощность к мощности ветра, генерируемую ветроэнергетическими установками парка ветровых установок, для подачи в электрическую снабжающую сеть. Такой накопитель энергии может также содержаться в ветроэнергетической установке, или в нескольких или во всех ветроэнергетических установках парка ветровых установок может быть предусмотрен соответственно такой накопитель энергии. При этом предлагается, чтобы, по меньшей мере, один накопитель энергии был подготовлен для того, чтобы понижать дополнительную мощность по требованию оператора сети. Кроме того, он подготовлен для того, чтобы предоставлять информацию о своем состоянии нагрузки и/или прогнозе о понижаемой в период времени прогноза мощности. В частности, он подготовлен для того, чтобы передавать такую информацию на центральный управляющий модуль парка.
Таким образом, по меньшей мере, один накопитель энергии может подавать не только дополнительную мощность, но и она может быть понижена также по требованию оператора сети, поэтому накопитель энергии, таким образом, может предоставлять отрицательную регулирующую мощность, в частности, отрицательную минутную регулирующую мощность. Для этого он может, кроме того, предоставлять соответствующую информацию о своем состоянии нагрузки и своей способности понижать мощность. Таким образом, возможно, чтобы для расчета пониженной прогнозируемой мощности мог быть задействован и этот накопитель энергии.
К тому же, накопитель энергии имеет, в частности, соответствующее коммуникационное устройство, чтобы обмениваться данными с имеющими к этому отношение устройствами или средствами в парке ветровых установок. В частности, предлагается, чтобы такая коммуникация происходила с центральным управляющим модулем парка, который(модуль) таким образом может передавать и обрабатывать дальше соответствующую информацию. В случае требования от оператора сети о понижении, оно может быть передано, в частности, от пункта управления сетью на центральный управляющий модуль парка, причем тогда центральный управляющий модуль парка может передавать соответствующий сигнал понижения на накопитель энергии.
Предпочтительно управляемые потребители парка ветровых установок также могут быть управляемыми централизовано, а именно, в особенности через центральный управляющий модуль парка и/или через центральный управляющий потреблением модуль, и/или через центральную сеть обмена данными.
Соответственно изобретению также предлагается ветроэнергетическая установка согласно пункту 17 формулы изобретения. В основном, или соответственно, по смыслу изобретения она работает, как было описано выше для форм исполнения парка ветровых установок.
Предпочтительно ветроэнергетическая установка подготовлена для того, чтобы быть использованной, по меньшей мере, согласно одной форме исполнения ранее описанного парка ветровых установок и/или выполнять описанный способ, по меньшей мере, согласно одной форме исполнения или принимать в нем участие. Как применение в парке ветровых установок, так и применение в описанном способе означает, в особенности то, что ветроэнергетическая установка предоставляет информацию о своей работе и о своих потребителях, и/или что она и/или ее управляемые потребители являются управляемыми для задания генерируемой мощности, или соответственно, отдаваемой мощности, или соответственно, что любые включаемые потребители могут быть включены и выключены, а именно, - с помощью внешнего управляющего модуля, не являющегося частью ветроэнергетической установки или потребителя.
Далее изобретение более подробно поясняется с помощью форм исполнения на примерах со ссылкой на приложенные фигуры.
Фигура 1 показывает ветроэнергетическую установку на изображении в перспективе.
Фигура 2 показывает соответствующий изобретению парк ветровых установок в схематичном изображении.
Фигура 3 показывает структуру для определения предлагаемой пониженной прогнозируемой мощности.
Фигура 4 показывает структуру для управления парком ветровых установок для предоставления отрицательной регулирующей мощности.
Фигура 5 показывает диаграмму мощность-время для пояснения возможных, поданных, доступных или предложенных мощностей.
Фигура 6 показывает диаграмму мощность-время аналогично Фигуре 5, но с вариацией к ней.
Фигура 7 показывает следующую диаграмму мощность-время со следующей поясняемой вариацией по сравнению с Фигурами 5 и 6.
Фигура 1 показывает ветроэнергетическую установку 100 с башней 102 и гондолой 104. На гондоле 104 расположен ротор 106 с тремя лопастями 108 ротора и обтекателем 110. Ротор 106 при работе переводится ветром во вращательное движение и этим приводит в действие генератор в гондоле 104.
Фигура 2 показывает парк 112 ветровых установок с тремя, в качестве примера, ветроэнергетическими установками 100, которые могут быть одинаковыми или различными. Эти три ветроэнергетические установки 100, таким образом, показательно представляют, в основном, любое количество ветроэнергетических установок парка 112 ветровых установок. Ветроэнергетические установки 100 предоставляют свою мощность, а именно, в частности, произведенный ток по электрической сети 114 парка. При этом соответственно произведенные токи, или соответственно, мощности, отдельных ветроэнергетических установок 100 суммируются, и, в большинстве случаев предусмотрен трансформатор 116, повышающий напряжение в парке, чтобы затем подавать у точки 118 подачи, которая, также, в общем, обозначается как PCC, в снабжающую сеть 120. Фиг.2 - это только упрощенное изображение парка 112 ветровых установок, показывающее как пример только три ветроэнергетические установки, хотя, разумеется, часто в парке ветровых установок имеется больше, чем три ветроэнергетические установки. Также, например, сеть 114 парка может быть сформирована по-другому, в ней, например, имеется также трансформатор на выходе каждой ветроэнергетической установки 100, только говоря в качестве другого примера исполнения.
Парк 112 ветровых установок Фигуры 2 подает с помощью нескольких подающих устройств 230 в электрическую снабжающую сеть 120. Подающие устройства 230, при этом, являются частью ветроэнергетических установок 100. Каждое подающее устройство 230 может быть, например, частотным преобразователем, генерирующим соответствующий трехфазный ток, который затем подается через трансформатор 116 в электрическую снабжающую сеть 120. Для всего управления парка 112 ветровых установок предусмотрен центральный управляющий модуль 232 парка. Далее предусмотрено устройство 234 вычисления для вычисления прогнозируемой мощности, сопряженное со средством 236 определения прогноза. Средство определения прогноза определяет пониженную прогнозируемую мощность, и она может быть предложена с помощью средства 238 предложения в качестве отрицательной регулирующей мощности. Понятия пониженная прогнозируемая мощность и отрицательная регулирующая мощность могут использоваться как синонимы. Устройство 234 вычисления, средство 236 определения прогноза и средство 238 предложения могут быть также объединены в модуль, как обозначено на Фигуре 2.
В качестве основы для вычисления прогнозируемой мощности, как и для определения пониженной прогнозируемой мощности, служит информация ветроэнергетических установок 100, которая передается через сеть 240 передачи данных, а именно, в частности, на устройство 234 вычисления и через него на средство 236 определения прогноза. Вычисленные, или соответственно, определенные при этом данные могут быть переданы на центральный управляющий модуль 232 парка, например, от средства 238 предложения. Устройство 234 вычисления и/или средство 236 определения прогноза, и/или средство 238 предложения также могут быть частью центрального управляющего модуля 232 парка.
В особенности, определенная пониженная прогнозируемая мощность может быть предложена центральным управляющим модулем 232 парка пункту 242 управления сетью. Тогда пункт 242 управления сетью, также и в крайнем случае, если соответствующая поддержка сети кажется необходимой, может затребовать отрицательную регулирующую мощность. Это может также происходить по коммуникации с центральным управляющим модулем 232 парка. При этом центральный управляющий модуль 232 парка предусмотрен для того, чтобы он мог соответственно управлять ветроэнергетическими установками 100, или соответственно, предварительно задавать соответствующие заданные значения. Для этого оно может обслуживаться сетью 240 передачи данных. Дополнительно рассматривается, что отрицательная регулирующая мощность производится также соответствующим управлением потребителями в парке 112 ветровых установок. Такие потребители могут быть частью каждой ветроэнергетической установки 100, как например, вентиляторы в ветроэнергетической установке 100, которые известны как таковые и поэтому отдельно не представлены на Фигуре 2. Но также рассматриваются и внешние потребители, вместо которых здесь обозначен внешний потребитель 244. Управление и, в частности, также координирование потребителей для отбора мощности и, тем самым, для предоставления отрицательной регулирующей мощности, происходит центральным управляющим потреблением модулем 246. Этот центральный управляющий потреблением модуль 246 может для этого управляться и через центральный управляющий модуль 232 парка, и центральный управляющий потреблением модуль 246 может предпринимать управление потребителями, включая внешний потребитель 244, по сети 240 передачи данных.
W
Фигура 3 наглядно демонстрирует на показанной структуре именно средство 236 определения прогноза Фигуры 2, которое здесь показано как блок 336 определения прогноза. Блок 336 определения прогноза получает в качестве исходных величин от прогноза погоды именно спрогнозированные значения температуры, или соответственно, спрогнозированную характеристику температуры, которая в виде T(t) поступает блок 336 определения прогноза. Температура, например, может оказывать воздействие на ожидаемую работу ветроэнергетической установки. В самом неблагоприятном случае слишком низкая температура может привести к отключению установки. В других случаях установка эксплуатируется сокращенно или приводится в действие нагрев.
W,P
В качестве следующего значения идет, в зависимости от прогноза ветра, который может быть частью прогноза погоды, спрогнозированная мощность ветра, или соответственно, ход спрогнозированной мощности ветра, что здесь представлено как P(t).
P
L,n
L,n
L,n
Далее идет неточность p(t) прогноза. Эта неточность прогноза особенно зависит от качества и граничных условий прогноза погоды и может быть задана как распределение вероятности. Зачастую она выражается значением в 3%. Это означает, что если 3% спрогнозированной мощности каждые четверть часа предлагаются в качестве отрицательной регулирующей мощности, то это может быть достигнуто с вероятностью в 99,98% от четвертьчасовых значений. Значение 3% может представлять собой обычное в данное время значение, которое может быть увеличено именно тогда, когда улучшатся возможности прогноза ветра, поэтому здесь неточность прогноза предусмотрена как задаваемая величина. Далее поступает для каждого потребителя в парке ветровых установок характеризующая его потребляемая мощность P. Характеризующей мощностью P может быть, в особенности, его номинальная мощность и/или его максимальная мощность. Это значение - это характеризующая величина и, в основном, постоянное значение. Для этого Фигура 3 показывает одну исходную величину P, которая только показательно показывает соответствующую мощность каждого потребителя. Это обозначено индексом n. Т.е., такое значение поступает для каждого учтенного потребителя.
L,n
L,n
Далее поступает для каждого потребителя значение доступности V в качестве относительного значения, в особенности, как процентное значение. Оно показывает для каждого потребителя, доступен ли он и в каком объеме. Может быть достаточным значение от 0 до 100%, причем 0% показывает, что потребитель недоступен, в противоположность этому 100% показывают, что потребитель доступен в полном объеме своей характеристической мощности P.
neg.min
neg.min
Тогда из этих значений в блоке 336 определения прогноза может быть определена максимально понижаемая мощность, а именно в том смысле, что эта максимально понижаемая мощность может быть предоставлена с гарантией в 99,98%. Такой расчет производится соответственно для периода времени или блока времени в 4 часа. Тогда результатом является зависящая от времени, максимально понижаемая мощность P(t), соответствующая пониженной прогнозируемой мощности, или соответственно, как синоним может быть обозначена как пониженная прогнозируемая мощность. Здесь максимально понижаемая мощность означает, что можно понижать до этого значения. Оператор сети, которому предлагается эта максимально понижаемая мощность P(t), может понижать до этого значения, или соответственно, затребовать понижение. По соображениям безопасности и, особенно, с учетом неточностей прогноза - это все-таки минимальная мощность, которая может быть предложена. Т.е., например, при лучшем прогнозе или если допускается меньшая надежность, могло бы быть предложено еще больше регулирующей мощности.
neg.min
Тогда эта максимально понижаемая мощность P(t) подается в блок 338 предложения, который затем может предложить эту регулирующую мощность оператору сети, или соответственно, может продать для поддержки сети. В этом отношении блок 338 предложения, который мог бы быть обозначен и как блок продаж, имеет отношение к продаже отрицательной регулирующей мощности.
M
A
Фигура 4 поясняет, как координируется удовлетворение затребованной отрицательной регулирующей мощности, если такая отрицательная регулирующая мощность также фактически затребована. Для этого предусмотрен координирующий блок 450. Он получает в качестве исходных величин значение P мощности, которое показывает, сколько мощности всего может сгенерировать и подавать парк ветровых установок, и значение P, которое показывает, насколько должна быть понижена мощность парка ветровых установок, т.е., насколько меньше мощности должен подавать парк ветровых установок. И то и другое - это значения, которые относятся соответственно к парку ветровых установок в целом.
W,n
L,n
W,n
L,n
Затем отсюда координирующий блок 450 рассчитывает для каждой ветроэнергетической установки генерируемую ею и подаваемую мощность P, и потребляемую с помощью потребления на соответствующей установке мощность P. При этом координирующий блок 450 будет учитывать по возможности одну из оптимальных комбинаций между сгенерированной мощностью и потребленной мощностью. Эти результаты, т.е. генерируемая и подаваемая каждой установкой мощность P и потребляемая каждой ветроэнергетической установкой мощность P, передаются затем на соответствующие ветроэнергетические установки 400, и в качестве их представителя показан только один блок 400 ветроэнергетических установок. Но фактически в координирующий блок 450 поступают две величины, и он выдает 2хn величин.
WP
WP
V
Фигура 5 показывает диаграмму мощность-время, на которой представлена генерируемая и подаваемая парком ветровых установок мощность P в зависимости от времени. Диаграмма показывает в данном случае мощность P для всего рассматриваемого парка ветровых установок. По ординате представлена как отрицательная ветвь пока еще доступная потребляемая мощность P, которая, правда, будет важна только на модифицированной диаграмме Фигур 6 и 7. Данная диаграмма, то же самое действительно и для диаграмм Фигур 6 и 7, показывает временной отрезок за четыре часа и, тем самым, за период времени, за который, в основном, могла бы быть предложена отрицательная регулирующая мощность. В основном, может быть выдан прогноз и для более длительного периода времени, например, на 24 часа, и также прогнозируемая мощность и пониженная прогнозируемая мощность. Но при этом предпочтительно такой период времени прогноза был бы поделен на несколько 4-часовых отрезков. Т.е. в случае 24 часов такой диапазон был бы поделен на шесть участков по четыре часа каждый.
W,P
W,P
1
W,P
W,P,min
nR
W,P,min
M
nR
M
Mr
M
Mr
nR
W,P,min
Данная диаграмма с помощью пунктирных линий показывает возможность для прогнозируемой мощности P. Эта прогнозируемая мощность P зависит от прогноза погоды, в частности, прогноза ветра. К моменту времени t прогнозируемая мощность P принимает минимальное значение, что обозначено как P. От этого минимального значения прогнозируемой мощности идет расчет продаваемой отрицательной регулирующей мощности. Такая продаваемая отрицательная регулирующая мощность Pрассчитывается, например, как 3% от минимальной прогнозируемой мощности P. Продаваемая отрицательная регулирующая мощность соответствует, таким образом, и пониженной прогнозируемой мощности. Для наглядности на Фигуре 5 фактически доступная для подачи мощность P обозначена сплошной линией. Здесь продаваемая отрицательная регулирующая мощность P представлена как смещение, а именно, снижение фактически доступной мощности P к представленной штрихованной линией сокращенно поданной мощности P. Соответственно расстояние от фактически доступной мощности P в случае требования поддержки сети до сокращенно поданной мощности P - это продаваемая отрицательная регулирующая мощность P. В показанном примере это расстояние должно было составлять 3% от минимальной прогнозируемой мощности P и только с целью лучшего представления изображено на этом и следующем изображении увеличенным.
M
2
nR
nR
W,P,min
M
M
Mr
Фигура 5 показывает для наглядности особый случай, когда фактически доступная мощность P к моменту t времени упала настолько сильно, что она имеет только лишь значение продаваемой отрицательной регулирующей мощности P. Фактически эта отрицательная регулирующая мощность P выбирается в виде описанных 3% от минимальной прогнозируемой мощности P, чтобы с гарантией в 99,98% исключить то, чтобы фактически доступная мощность P упала еще ниже в четвертьчасовом интервале. Обычно фактически доступная мощность P снижается только в 0,02% из рассматриваемых 15-минутных интервалов в год, и сокращенно подаваемая мощность P подойдет к нулевой линии только в 0,02% четвертей часа.
M
W,P,min
P
nR
M
Mr
В любом случае, расстояние, или соответственно, отличие этого минимального значения доступной мощности P от минимальной прогнозируемой мощности P следует рассматривать как ошибку F прогноза. Т.к. может произойти большая ошибка прогноза, то соответственно консервативно рассчитывается продаваемая отрицательная регулирующая мощность P. Для этого Фигура 5 должна наглядно показать, что, несмотря на такое не-спрогнозированное сильное падение фактически доступной мощности P, пониженная мощность P, тем не менее, не будет отрицательной. Это та причина, почему часто выбирается уже разъясненный консервативный коэффициент в 3%.
Mf
Mf
M
W,P,min
W,P,min
Mf
Для наглядности показана вымышленная подаваемая мощность P. Эта вымышленная мощность P подачи - это смещение, или соответственно, снижение фактически доступной мощности P на полное значение минимальной прогнозируемой мощности P. Это наглядно показывает тот случай, когда для такой же ситуации в качестве продаваемой отрицательной регулирующей мощности была бы использована непосредственно минимальная прогнозируемая мощность P, т.е. не 3% от нее, а 100%. Тогда бы, а именно, в крайнем случае, когда была бы затребована такая большая регулирующая мощность, сокращенная подаваемая мощность приняла бы это значение вымышленной мощности P подачи. Можно легко обнаружить, что при этом сокращенно подаваемая мощность стала бы отрицательной и, тем самым, не могла бы быть реализована с помощью понижения поданной мощности, т.к. поданная мощность может быть понижена только до значения ноль.
Mf
2
nRn
Соответственно эта отрицательная мощность, или соответственно, отрицательная доля мощности, является не-продаваемой, и это значение изображено для наглядного пояснения для вымышленной мощности P подачи к моменту t времени как расстояние до нулевой оси. Эта не-продаваемая отрицательная регулирующая мощность обозначена как P.
LS
LS
LS
W,P
LS
Тогда для решения согласно изобретению было определено и предложено учитывать и потребляемые мощности потребителей в парке ветровых установок. Такая потребляемая мощность P, которая точно доступна, показана на Фигуре 6, которая, в остальном, соответствует Фигуре 5. Эта точно доступная потребляемая мощность P обозначена здесь для простоты как горизонтальная линия. Но фактически точно доступная потребляемая мощность может также колебаться по причинам, которые уже были разъяснены выше. Но колебание точно доступной потребляемой мощности P могло бы быть меньше по сравнению с прогнозируемой мощностью P. Альтернативно здесь может быть принято и постоянное значение для точно доступной потребляемой мощности P, а именно, для рассматриваемого 4-часового отрезка времени минимальное по величине значение, если исходить из колебаний.
Mr
LS
Mr'
LS
nR'
neg,min
neg,min
о
у
Фигура 7 поясняет, как эта точно доступная потребляемая мощность может улучшить продаваемую отрицательную регулирующую мощность, а именно, - увеличить по величине. Это наглядно демонстрируется с помощью того, что пониженная подаваемая мгновенная мощность P может быть смещена на эту величину точной доступной потребляемой мощности P, а именно, в результате так, что так измененная пониженная подаваемая мощность P касается прямой, точно доступной потребляемой мощности P. Таким образом, получается значительно увеличенная продаваемая отрицательная регулирующая мощность P, соответствующая отрицательной регулирующей мощности P(t) блок-схемы Фигуры 3. Это обозначено на Фигуре 7, но без временнй зависимости. Временню зависимость следует понимать, в особенности, так, что это значение для различных 4-часовых отрезков времени может выглядеть различно. Фигура 7 показывает только один 4-часовой отрезок, и для него эта продаваемая отрицательная регулирующая мощность P принимается как постоянное значение.
nRn'
Таким образом, в результате и непродаваемая, отрицательная регулирующая мощность P по величине меньше, чем для случая Фигуры 5.
Было обнаружено, что из-за ошибки прогноза фактическая подача может меньше выпадать, чем спрогнозированная подача. То же самое действительно для доступной отрицательной регулирующей мощности, т.к. она зависит от подачи.
Предложенное решение особенно важно, с его помощью такой парк ветровых установок пригоден для предоставления регулирующей мощности.
Для предварительного квалификационного отбора силовых станций, включая парки ветровых установок, для предоставления регулирующей мощности должна быть подтверждена доступная и, тем самым, спонтанно снижаемая мощность. Часто для этого требуется надежность в 99% или даже 99,98%. Т.е. для этого должно быть регулярно подтверждено с надежностью в 99%, или соответственно, 99,98%, что предложенная регулирующая мощность может быть также и поставлена. Такая регулирующая мощность может быть предложена и оценена, причем оценка определяется по предложенной регулирующей мощности. Т.е. это относится не к отобранной, а к предложенной регулирующей мощности.
С теперешним качеством прогноза могут быть предложены только примерно 3% от спрогнозированной мощности подачи также в качестве регулирующей мощности, что получается из учета вероятности ошибок прогноза.
Было обнаружено, что с помощью эксплуатации внутренних потребителей ветроэнергетической установки или парка ветровых установок может быть значительно повышено количество предлагаемой регулирующей мощности.
В примере вместо -126 кВт, которые рассчитываются как 3% номинальной мощности (-4.200кВт*0,03), могут быть предложены и, таким образом, также и проданы -892 кВт, если дополнительно могут быть учтены 766 кВт от управляемых потребителей (-4.200кВт*0,03 -766кВт).
Для этого предлагается, чтобы первое техническое устройство определяло для этого минимально гарантированную регулирующую мощность за соответствующие временные лоты с учетом погоды, прогноза ветра и нагрузок.
Следующее техническое устройство управляет отдельными установками и потребителями в парке ветровых установок для реализации требования регулирующей мощности. С помощью способа для комбинирования дискретных потребителей и управляемой подачи возможно следовать требуемой характеристике нагрузки, т.е. ее реализовывать.