[發明專利]用于運行組合發電廠的方法或組合發電廠

在審

• 申請號: 201380012193.6
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN104160575A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 阿爾弗雷德·貝克曼
• 申請（專利權）人: 烏本產權有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/38;H02J15/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 丁永凡;張春水

技術領域

風能設備已知許久并且廣泛使用。

背景技術

風能設備在此作為單獨設備或者作為由多個單個風能設備組成的風電場出現。對于這些能量產生裝置如風能設備以及太陽能設備等日益提出如下要求：在風能設備、風電場或者太陽能設備將其電功率饋入到其中的電網的頻率低于在額定值之下的確定的電網頻率值時，這些能量產生裝置于是將提高的功率量饋入到電網中，以便以該方式支持電網。

已知的是，在德國或者歐洲的聯合電網中電網的額定頻率為50Hz，在美國為60Hz。其它國家采用相應的規定。

在由連接到電網上的用電器所獲取的功率近似與通過產生單元所產生并且饋入到電網中的電功率一樣大時，可以相對好地達到該額定頻率。

因此，電網頻率的值總是一方面是用于平衡發電的標尺并且另一方面是用于平衡耗電的標尺。

但是，如果消耗超過產出，也就是說從電網中獲取的電功率多于饋入到電網中的電功率，那么電網頻率下降。

對此，對電網的控制和電網管理設置各種措施，以便支持電網、尤其是抵抗電網頻率的下降，使得頻率的值又到達額定值的范圍中。

但是，如果電網頻率低于預定的第一電網頻率值、例如49Hz或者48Hz(該預定的第一電網頻率值可以具有完全不同的通常與電網的具體網絡拓撲相關的具體值)，那么從電網管理方面采取確定的措施，例如也使可控的大型用電器的功率獲取降低或者甚至使其完全與電網分開和/或使確定的備用發電廠進入運行并且使其功率提高。

產生電功率的風能設備或者也為太陽能設施雖然能夠在欠頻率的情況下以特別的方式進行支持電網，但是這通常并不足夠。

雖然已提出：使風能設備在其最佳條件之下運行，也就是說在其功率曲線之下運行，使得在欠頻率的情況下能夠接通儲備功率，然而這樣的解決方案收效甚微，因為這也意味著，在不低于預定的第一電網頻率的時間段中，風能設備的能量或者功率產出僅是次優的，并進而甚至不產生風能可提供的電功率的一大部分，這整體上極大地降低了風能設備的效率。

也已提出：在確定的欠頻率的情況下，對于一些確定的時間、例如幾百毫秒或者幾秒，從風能設備的發電機中獲得的電功率可以短時多于通過風可產生的電功率。這由于發電機的慣性(Inertia)完全是可能的，但是這也導致：發電機在功率輸出(慣性運行)提高之后輸出明顯更少的電功率。風能設備的借助于慣性仿真(Inertia-Emulation)的有功功率曲線的一個典型的示例在圖1中示出(“Windblatt?03/2010”，第8和9頁)。

與在上述源中公開的解決方案類似的一種解決方案也從WO?2010/108910或者WO?01/86143中獲悉。

因此，最終使用來自風能設備的轉子和發電機的轉動回轉質量中的瞬時儲備的迄今為止的方案至多使得在10秒至20秒的范圍內可將提高的功率饋入到電網中。

但是在此也有問題的是，需要幾百毫秒(否則甚至數秒)至在觸發開關事件之后(例如低于預定的例如49.7Hz的第一電網頻率值和/或超過預定的頻率梯度(ΔF/Δt)之后能提供提高的功耗。

發明內容

因此本發明的目的是，以慣性仿真的形式改進迄今為止的對電網的支持，尤其是減小在低于預定的電網頻率值時的和/或在超過確定的頻率下降梯度時的反應時間并且尤其是也在這樣的情況下在與之前相比更長的時間段內提供電功率提高，以便因此對于欠頻率或者確定的頻率下降(頻率梯度)的情況而言與之前相比更好地支持電網、尤其是有助于頻率穩定性。

所述目的通過根據權利要求1的方法或者根據權利要求5的設備來實現。有利的改進方案在從屬權利要求中描述。

在借助于風能設備的已知的慣性仿真中，反應時間、即在觸發事件之間的時間為大約200毫秒至500毫秒或者甚至600毫秒，觸發事件例如是低于預定的電網頻率值或者超過預定的電網頻率下降(頻率梯度)。

通過本發明可以急劇地減小該反應時間，例如減小到幾毫秒的范圍中的值，例如5毫秒至10毫秒、小于20毫秒或者小于100毫秒。

因此與之前相比在欠頻率的情況下和/或在預定的電網頻率下降的情況下明顯更快地提供附加的功率。

明顯更快的反應時間的原因是：如之前那樣持續地測量電網頻率以及電網頻率梯度，例如每200微秒(μs)檢測電網頻率一次并且也可以同樣快地、可能略慢地檢測頻率下降、即頻率梯度。