Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung von einem fluktuierende Energie, insbesondere Windenergie, verarbeitenden Stromerzeuger zum Stromnetz eines Energieversorgungssystems.The invention relates to a method and a device for transmitting electricalPower from a fluctuating energy, especially wind energy, processingElectricity generator for the power network of an energy supply system.
Fluktuierende Energie verarbeitende Stromerzeuger sind beispielsweise Windenergieanlagen. Der weitaus überwiegende Teil dieser Anlagen wird netzparallel zu einem mehr oder weniger starken Verbundnetz betrieben und speist die erzeugte elektrische Leistung, die aufgrund der fluktuierenden Natur des Windes in ihrem zeitlichen Verlauf schwankt, direkt in das Stromnetz ein. Die Schwankungen der Leistung liegen je nach Windverhältnissen im Stunden-, Minuten- oder Sekundenbereich und sind nur begrenzt vorherbestimmbar. Auch mit präzisen Wettervorhersagen lassen sich allenfalls Vorhersagen im Stundenbereich durchführen.Fluctuating energy processing power generators are, for example, wind energyInvestments. The vast majority of these systems become more parallel to the gridor less strong interconnected network and feeds the generated electrical power,which fluctuates in time due to the fluctuating nature of the wind,directly into the power grid. The fluctuations in performance depend on the wind conditionsnissen in the hour, minute or second range and are only limited beforehanddeterminable. Even with precise weather forecasts, forecasts can only be made in theCarry out hourly range.
Da ein Großteil der von üblichen Stromnetzen gespeisten Verbraucher aus technischen Gründen auf einen relativ konstanten Netzstrom hinsichtlich Spannung und Frequenz angewiesen ist, müssen die Energieversorgungsunternehmen als Netzbetreiber dafür sorgen, daß diese Anforderungen erfüllt werden, d. h. daß die erzeugte Gesamtleistung in engen Grenzen der verbrauchten Gesamtleistung nachgeführt wird. Anderenfalls bleiben Spannung und Frequenz des Netzes nicht konstant. Je größer der Anteil von Strom erzeuger mit im zeitlichen Verlauf unbekannten, schwankenden Leistungen ist, desto größer werden die Anforderungen an das Regelverhalten des übrigen Kraftwerksparks.Since a large part of the consumers fed by conventional electricity networks come from technicalBased on a relatively constant mains current in terms of voltage and frequencyis dependent, the energy supply companies as network operators must do thisensure that these requirements are met, d. H. that the total power generated innarrow limits of the total power consumed is tracked. Otherwise stayNetwork voltage and frequency not constant. The greater the proportion of electricity the producer with fluctuating powers unknown over time, the morethe demands on the control behavior of the rest of the power plant fleet are increasing.
Soll der aus Wind od. dgl. erzeugte Anteil des Netzstroms im Interesse einer verstärkten Ausnutzung von Windenergie weiter zunehmen, wird damit automatisch die Planung der jeweils zeitweise bereitzustellenden Zusatzleistungen entsprechend schwieriger, da die Schwankungen der Leistung aus Wind im Minuten- und Sekundenbereich liegen und stochastischer Natur und daher nicht planbar sind. Helfen könnten hier zwar auf der Seite der Windenergieanlagen parallel zu diesen betriebene Energiespeicher, indem diese zum Ausgleich der erzeugten Leistung dann zusätzlich in das Netz einspeisen, wenn die momentan erzeugte Windleistung zu gering ist. Derartige Energiespeicher werden jedoch bisher aus Kostengründen nur dort eingesetzt, wo sie absolut unverzichtbar sind. Dies geschieht z. B. in sogenannten Inselnetzen, wo sogar ein größerer Anteil der Grundleistung durch Windenergie erzeugt wird und z. B. ein Dieselgenerator und ein Batteriespeicher bei Flauten zusätzliche elektrische Leistungen liefern können. Auch hierbei wird die Summe der insgesamt an das Netz gelieferten Leistung an den aktuellen Bedarf angepaßt, d. h. dem jeweiligen Leistungsverbrauch nachgeführt.Should the proportion of the mains electricity generated from wind or the like be increased in the interest ofThe use of wind energy will continue to increase, so the planning of theAdditional services to be provided at times are correspondingly more difficult because theFluctuations in the power from wind are in the minutes and seconds range andstochastic in nature and therefore cannot be planned. On the side could help herethe wind turbines operated in parallel to this energy storage by this toEqualization of the generated power then feed into the network if thewind power currently generated is too low. Such energy storage devices are, howeverpreviously only used for reasons of cost where they are absolutely indispensable. Thishappens z. B. in so-called island networks, where even a larger proportion of the basic serviceis generated by wind energy and z. B. a diesel generator and a battery storageLulls can provide additional electrical power. Again, the sumthe total power delivered to the network adapted to current needs, d. H.tracked the respective power consumption.
In einer 1977 anhand einer Simulation durchgeführten Systemstudie wurde die Frage untersucht, ob es den Betreibern von Windenergieanlagen ermöglicht werden könnte, einem Energieversorgungsunternehmen über vorgewählte Zeitintervalle erstreckte Leistungsgarantien zu geben, wie sie sich z. B. beim Betreiben eines Laufwasserwerks bereits aus den aktuellen Wasserständen errechnen lassen, und die eine bedarfsgerechte Leistungsregelung auf der Seite der Energieversorgungsunternehmen wesentlich vereinfachen (Molly, Jens-Peter, Windenergie, Verlag C.F. Müller, 2. Auflage 1990, S. 220 bis 228). Dabei ist die Systemstudie maßgeblich darauf abgestellt, welche über einen Zeitraum von z. B. einem Jahr aufgenommene Leistungsdauerlinie mit einer Windenergieanlage erzielt werden kann, welche ständig garantierbaren Mindestleistungen sich daraus für zukünftige Zeitintervalle ableiten lassen und wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, daß derartige Mindestleistungen wegen der sich tatsächlich einstellenden Windverhältnisse nicht eingehalten werden können. Außerdem werden u. a. meteorologische Prognosedaten sowie Daten, die die bereits in vorhergehenden Intervallen abgegebenen Leistungen beschreiben, zur Ermittlung von Prognosewerten für in zukünftigen Intervallen abgebbare und garantierbare Leistungen verwendet, und zwar jeweils unter Berücksichtigung eines Speichers, dem zur Einhaltung von garantierten Leistungswerten Energie entnommen bzw. zugeführt werden kann, wobei im speziellen Fall das Vorhandensein eines Pumpspeichers vorausgesetzt wird. Ob und ggf. wie die aus der Systemstudie entnommenen Erkenntnisse in die Praxis umgesetzt werden können, ist nicht angegeben.The question was raised in a system study carried out in 1977 using a simulationexamines whether it could be made possible for the operators of wind turbines,an energy supply company over pre-selected time intervalsTo give performance guarantees, as z. B. when operating a running water workscan already be calculated from the current water levels, and a needs-based onePerformance regulation on the side of the energy supply companies significantly unitedfold (Molly, Jens-Peter, Windenergie, Verlag C.F. Müller, 2nd edition 1990,Pp. 220 to 228). The system study is largely based on which ofa period of e.g. B. One year of incurred benefits with aWind turbine can be achieved, which constantly guaranteed minimum performancecan be derived from this for future time intervals and how large the probability isspeed is that such minimum benefits due to the actual windconditions can not be met. In addition, a. meteorologicalForecast data as well as data that have already been given in previous intervalsDescribe services to determine forecast values for at future intervals deliverable and guaranteed services used, each taking into accountstorage, which is used to maintain guaranteed performance valuescan be removed or supplied, the presence in the special casea pump storage is required. Whether and if so how from the system studythe knowledge gained can be put into practice is not specified.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen derart zu gestalten, daß es auch bei Anwendung eines fluktuierende Energie verarbeitenden Stromerzeugers, insbesondere einer Windenergieanlage, möglich ist, einerseits einem Energieversorgungsunternehmen für aufeinander folgende Zeitintervalle Leistungen zu garantieren, die in jedem dieser Zeitintervalle einen exakt vorherbestimmten Verlauf haben, und andererseits die Energieversorgungsunternehmen rechtzeitig in die Lage zu versetzen, die jeweils garantierten Leistungen in die eigenen Planungen einzubeziehen.In contrast, the invention is based on the object, the methods describedand to design devices in such a way that even when using a fluctuatingEnergy processing power generator, especially a wind turbine possibleis, on the one hand, an energy supply company for successive time intervalsTo guarantee valid services that exactly predict each one of these time intervalshave the right course, and on the other hand the energy supply companies in good timeto be able to put the guaranteed benefits into their own plansto involve.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Ansprüche 1 und 7.The features of claims 1 and 7 serve to achieve this object.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Eindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention result from the subclaims.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die garantierbaren bzw. garantierten Leistungen unabhängig von der Nennleistung des jeweiligen Stromerzeugers und der Wetterlage sind. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die garantierbare Leistung und das Zeitintervall, für das diese Leistung garantiert wird, so zu bemessen sind, daß die gegebene Leistungsgarantie auch bei einer unvorhergesehenen Änderung der Prognosen, der Wetterverhältnisse od. dgl. eingehalten werden kann. Läßt sich prognostizieren, daß unter den gegebenen Umständen für ein ausgewähltes Zeitintervall keine definierte Leistung garantiert werden kann, wird dem Energieversorgungsunternehmen entsprechend mitgeteilt, daß in diesem Zeitintervall überhaupt keine Leistung geliefert wird. Dabei wird von der weiteren Erkenntnis ausgegangen, daß auch eine dem Wert Null entsprechende Leistungsgarantie weit besser in das planerische Konzept eines Energieversorgungsunternehmens paßt, als wenn für irgendein Zeitintervall eine nicht näher definierte Leistung angeboten wird, und daß es den Energieversorgungsunternehmen letztlich gleichgültig ist, wie groß die garantierten Leistungen und die vorgewählten Zeitintervalle sind, wenn nur diejenige Leistung, die tatsächlich eingespeist wird, einen vorherbekannten Verlauf hat. Dadurch schafft die Erfindung die Voraussetzungen dafür, daß auch Stromerzeuger, die fluktuierende Energie, insbesondere Windenergie verarbeiten, in größerer Anzahl als bisher angewendet werden können, ohne daß dadurch die oben genannten Schwierigkeiten auf der Seite der Energieversorgungsunternehmen entsprechend zunehmen.The invention has the advantage that the guaranteed or guaranteedPerformances independent of the nominal power of the respective power generator and theWeather conditions are. The invention is based on the knowledge that the guaranteeableTo measure performance and the time interval for which this performance is guaranteedare that the given performance guarantee even in the event of an unforeseen change in theForecasts that weather conditions or the like can be met. Can be prognostiadorn that under the given circumstances for a selected time interval nonedefined power can be guaranteed, the energy supply companyaccordingly informed that no service was delivered at all in this time intervalbecomes. This is based on the further realization that one also has a value of zerocorresponding performance guarantee far better in the planning concept of an energy vercare company, as if one did not define one for any time intervalte service is offered, and that it is ultimately the utilitiesit does not matter how large the guaranteed services and the preselected time intervals are, if only the power that is actually fed in is a previously known oneHas course. The invention thereby creates the conditions for the fact that electricityproducers who process fluctuating energy, especially wind energy, in larger numbersNumber can be used than before, without the above mentionedDifficulties on the part of the energy supply companies are increasing accordinglymen.
Die Eindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen:The following is a summary of preferred embodimentshang with the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer an ein Stromnetz angekoppelten Anordnung aus einer netzparallel betriebenen, drehzahlstarren Windenergieanlage und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;FIG. 1 is a block diagram of an arrangement coupled to a power grid and consisting of a speed-rigid wind power plant operated in parallel with the grid and a device according to the invention;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer an ein Stromnetz angekoppelten Anordnung aus einer netzparallel betriebenen, drehzahlvariablen Windenergieanlage und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;FIG. 2 is a block diagram of an arrangement coupled to a power grid, consisting of a variable-speed wind power plant operated in parallel with the grid and a device according to the invention;
Fig. 3 die Abfolge von Zeitintervallen im Zusammenhang mit einer Prognose für eine zukünftig abgebbare Leistung der Windenergieanlage zeigt; undFig. 3 shows the sequence of time intervals in connection with a prognosis for a future deliverable power of the wind turbine; and
Fig. 4 in einer Übersicht bestimmte, das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnende Leistungs- oder Energieverläufe an verschiedenen Stellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.Fig. 4 shows in an overview certain, the method according to the invention characterizing power or energy profiles at different points of the device according to the invention shows.
Mit Bezug aufFig. 1 enthält eine drehzahlstarre Windenergieanlage, die als Ganzes mit dem Bezugszeichen1 versehen ist, einen Rotor3 und einen mit diesem verbundenen Stromerzeuger5 in Form eines Generators, an den eine von diesem abgehende Übertragungsleitung7 angeschlossen ist, in der die vom Stromerzeuger5 erzeugte Leistung P1 über eine Koppelstelle9, an die auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung11 parallel angeschlossen ist, zu einem Transformator13 übertragen wird, der die erzeugte Wechselspannung zur Einspeisung in ein Stromnetz15 hochtransformiert. Die Netzfrequenz f wird dabei der Leitung7 vom Netz direkt aufgeprägt.With reference toFIG. 1, a rigid wind turbine, which is designated as a whole by the reference numeral1 , contains a rotor3 and a generator5 connected to it in the form of a generator, to which an outgoing transmission line7 is connected, in which The power P1 generated by the power generator5 is transmitted via a coupling point9 , to which a device11 according to the invention is connected in parallel, to a transformer13 , which up-transforms the generated alternating voltage for feeding into a power grid15 . The network frequency f is directly impressed on line7 by the network.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung11 enthält einen mit der Ausgangsseite des Stromerzeugers5 verbundenen Meßumformer17, der über eine Leitung19 mit einer Prognosevorrichtung21 verbunden ist und dieser ein Signal zuleitet, das für die momentan vom Stromerzeuger5 abgegebene Leistung P1 charakteristisch ist. Die Prognosevorrichtung21 kann vorzugsweise als programmierbarer oder programmierter, elektronischer Chipbaustein ausgebildet sein und ist aufgrund ihrer Programmierung dazu geeignet, aus dem abgegriffenen Leistungssignal eine Prognose darüber zu erstellen, welche Leistung P2 der Stromerzeuger5 der Windenergieanlage1 in einem zukünftigen Zeitintervall abzugeben imstande ist bzw. wahrscheinlich abgeben wird. Diese Leistung P2 wird durch eine Leitung23 einem Eingang eines Sollwertermittlers25 mitgeteilt, der an seinem Ausgang einen Sollwert entsprechend einer an das Stromnetz zu liefernden Leistung P3 abgibt und seinerseits vorzugsweise ebenfalls als programmierbarer oder programmierter Chipbaustein ausgebildet ist. Ferner weist die Vorrichtung11 einen elektrochemischen Speicher27 zur Speicherung von elektrischer Energie auf, an den eine den Ladezustand des Speichers27 erfassende Einheit29 angeschlossen ist, deren Ausgang über eine Leitung31 mit einem weiteren Eingang des Sollwerterzeugers25 verbunden ist. Der Ausgang des Sollwertermittlers25 ist über eine Leitung33 mit einem Regler35 verbunden, der seinerseits über eine Steuerleitung37 an den Steuereingang eines Stellglieds in Form einer zwischen die Koppelstelle9 und den Speicher27 geschalteten, steuerbaren Lade- und Entladevorrichtung39 angeschlossen ist, mittels derer dem Speicher27 eine nach Betrag und Richtung vorwählbare Leistung P4 zugeführt oder entnommen werden kann. Dadurch kann in Abhängigkeit von dem in der Steuerleitung37 geführten Steuersignal eine Einspeisung von Leistung vom Stromerzeuger5 in den Speicher27, eine Einspeisung von Leistung aus dem Stromnetz15 in den Speicher27 oder eine Abgabe von Leistung aus dem Speicher27 in das Stromnetz15 durchgeführt werden. Die Lade- und Entladevorrichtung39 ist z. B. als bidirektionales Schaltelement ausgebildet und bevorzugt durch Leistungstyristoren, Triacs od. dgl. realisiert. Bei einer drehzahlstarren Windenergieanlage1, wie sie inFig. 1 dargestellt ist, ist die Lade- und Entladevorrichtung39 mit besonderem Vorteil als bidirektionaler Wechselrichter ausgebildet, der über eine antiparallele, die Stromrichtungsumkehr ermöglichende Thyristorbrücke angesteuert wird, wobei der Betrag des fließenden Stroms über den Steuerwinkel des Wechselrichters festgelegt wird. In die Koppelstelle9 mündet somit die Summe aus der momentan vom Stromerzeuger5 erzeugten Leistung P1 und der momentanen Speicherlade- oder Speicherentladeleistung P4, die positiv oder negativ sein kann. Die Summenleistung wird als Gesamtleistung P5 an den Transformator13 zur Übertragung in das Stromnetz15 abgegeben. Der Speicher27 kann z. B. aus einem elektrochemischen Bleiakkumulator bestehen, der aus Einzelzellen á zwei Volt zusammengesetzt ist, die durch Serien- und/oder Parallelschaltung zu einem Batterieverbund zusammengeschaltet sind.The inventive device11 includes a generator5 connected to the output side of the current transducer17, of the apparatus via a line19 with a forecast21 is connected and that a signal feeds, which is characteristic of the currently output by the current generator5 power P.1 The forecasting device21 can preferably be designed as a programmable or programmed electronic chip module and, because of its programming, is suitable for making a forecast from the tapped power signal as to which power P2 the power generator5 of the wind turbine1 is able to deliver in a future time interval or will probably give up. This power P2 is communicated through a line23 to an input of a setpoint value determiner25 , which outputs a setpoint value at its output corresponding to a power P3 to be supplied to the power grid and, in turn, is preferably also designed as a programmable or programmed chip module. Furthermore, the device11 has an electrochemical memory27 for storing electrical energy, to which a unit29 which detects the state of charge of the memory27 is connected, the output of which is connected via a line31 to a further input of the setpoint generator25 . The output of the setpoint mean25 is connected via a line33 to a controller35 , which in turn is connected via a control line37 to the control input of an actuator in the form of a controllable charging and discharging device39 connected between the coupling point9 and the memory27 , by means of which a power P4 which can be preselected in terms of amount and direction can be fed or taken from the memory27 . As a result, depending on the control signal carried in the control line37 , power can be fed from the power generator5 into the memory27 , power can be fed from the power grid15 into the memory27 or power can be delivered from the memory27 into the power grid15 will. The loading and unloading device39 is, for. B. formed as a bidirectional switching element and preferably realized by power thyristors, triacs or the like. In a rigid wind turbine1 , as shown inFig. 1, the charging and discharging device39 is particularly advantageously designed as a bidirectional inverter which is controlled via an antiparallel thyristor bridge which enables reversal of the current direction, the amount of the flowing current being above the control angle of the inverter is determined. The sum of the power P1 currently generated by the generator5 and the instantaneous storage charging or discharging power P4 , which can be positive or negative, thus opens into the coupling point9 . The total power is delivered as total power P5 to the transformer13 for transmission into the power grid15 . The memory27 may e.g. B. consist of an electrochemical lead-acid battery, which is composed of individual cells á two volts, which are interconnected by series and / or parallel connection to form a battery system.
Zwischen der Koppelstelle9 und dem Transformator13 ist eine Meßeinrichtung41 in Form eines Meßumformers od. dgl. vorgesehen, die den momentanen Istwert der an das Stromnetz15 abgegebenen Leistung P5 erfaßt und über eine Leitung43 einem weiteren Eingang des Reglers35 zuführt. Auf diese Weise wird ein geschlossener Regelkreis erhalten, der die Übertragungsleitung7, die Meßeinrichtung41, den Sollwertermittler25, den Regler35, die an dessen Eingang aus den beiden Leitungen33,43 gebildete Summierstelle und die Lade- und Entladevorrichtung39 enthält.Between the coupling point9 and the transformer13 , a measuring device41 in the form of a transducer or the like is provided, which detects the instantaneous actual value of the power P5 delivered to the power grid15 and feeds it via a line43 to a further input of the controller35 . In this way, a closed control loop is obtained, the transmission line7 , the measuring device41 , the setpoint25 , the controller35 , the summing point formed at the input of the two lines33 ,43 and contains the loading and unloading device39 .
Schließlich ist noch ein in die Leitung33 geschalteter Abzweigpunkt45 vorgesehen, der über eine Leitung46 zu einer Anmeldeeinrichtung47 führt, über die einem das Stromnetz15 betreibenden Energieversorgungsunternehmen49 mitgeteilt wird, welche Übertragungsleistungen P3 in Zeitintervallen, die in der nahen Zukunft, z. B. in einer Stunde, beginnen, in das Stromnetz15 geliefert werden und die genau den vom Sollwertermittler25 abgegebenen und dem Regler35 zugeführten Sollwert-Leistungen P3 entsprechen. Da der beschriebene Regelkreis keine nennenswerte Trägheit besitzt, kann die dem Stromnetz15 zugeführte Leistung P5 sehr genau mit den Sollwert-Leistungen bzw. den über die Anmeldeeinrichtung47 angemeldeten Leistungen P3 in Übereinstimmung gebracht werden, d. h. die Leistung P5 besitzt unabhängig von der vom Stromerzeuger5 tatsächlich abgegebenen Leistung P1 einen nahezu ideal geglätteten Verlauf.Finally, a branching point45 connected into line33 is provided, which leads via line46 to a registration device47 , via which a power supply company49 operating the power network15 is informed of the transmission powers P3 in time intervals that occur in the near future, e.g. B. in an hour, begin to be supplied to the power grid15 and which correspond exactly to the setpoint powers P3 delivered by the setpoint determiner25 and supplied to the controller35 . Since the control loop described has no significant inertia, the power P5 supplied to the power grid15 can be brought very precisely into line with the setpoint powers or the powers P3 registered via the registration device47 , that is to say the power P5 is independent of that power P1 actually output by power generator5 has an almost ideally smoothed profile.
Als besonders bevorzugte Variante des gezeigten Ausführungsbeispiels ist der Regler35 optional über eine Leitung51 mit einem Stellglied53 für die Blattverstellung des Rotors3 verbunden, wodurch die erfindungsgemäße Vorrichtung11 mit einer zusätzlichen Steuergröße für die vom Rotor3 eingefangene Windleistung eingerichtet ist.As a particularly preferred variant of the embodiment shown, the controller35 is optionally connected via a line51 to an actuator53 for the blade adjustment of the rotor3 , whereby the device11 according to the invention is set up with an additional control variable for the wind power captured by the rotor3 .
Die inFig. 2 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der nachFig. 1 lediglich dadurch, daß die Einbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung11 in eine drehzahlva riable Windenergieanlage1 gezeigt ist. Gleiche Teile sind daher inFig. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Koppelstelle9 für die Ankoppelung des Speichers27 liegt hier im Gleichstromzwischenkreis eines Zwischenkreisumrichters, der zur Entkoppelung der Rotordrehzahl von der Netzfrequenz dient, in die Übertragungsleitung7 geschaltet ist und einen mit dem Stromerzeuger5 verbundenen Gleichrichter57 sowie einen mit dem Transformator13 verbundenen Wechselrichter59 aufweist. Daher besteht eine Lade- und Entladevorrichtung61 für den Speicher27 hier zweckmäßig aus einem steuerbaren Gleichstromumrichter in Form einer Einheit aus Hoch- und Tiefsetzsteller. Wenn aus dem Speicher27 für Regelzwecke Leistung entnommen werden soll, so wird beispielsweise der Tiefsetzsteller-Teil vom Regler35 angesteuert, während bei einer Leistungseinspeisung in den Speicher27 beispielsweise der Hochsetzsteller-Teil des Gleichstromumrichters angesteuert wird.The arrangement shown inFIG. 2 differs from that according toFIG. 1 only in that the integration of the device11 according to the invention in a variable-speed wind turbine1 is shown. The same parts are therefore provided with the same reference numerals inFIGS. 1 and 2. The coupling point9 for coupling the memory27 is here in the DC link of an intermediate circuit converter, which serves to decouple the rotor speed from the mains frequency, is connected to the transmission line7 and a rectifier57 connected to the generator5 and an inverter connected to the transformer1359 has. Therefore, a charging and discharging device61 for the memory27 here expediently consists of a controllable direct current converter in the form of a unit consisting of a step-up and step-down converter. If power is to be taken from the memory27 for control purposes, the step-down converter part is controlled by the controller35 , for example, while the step-up converter part of the DC converter is controlled when the power is fed into the memory27 .
Fig. 3 zeigt schematisch die zeitliche Abfolge der Arbeit der Prognosevorrichtung21, die zu Zeitpunkten Ti-1, Ti, Ti+1, Ti+2 usw. zyklisch Daten verarbeitet, die vom Stromerzeuger5 während der Dauer je eines vorhergehenden, mit ΔT0 bezeichneten Zeitintervalls erzeugt und vom Meßumformer17 angeliefert wird. Dabei kann das Zeitintervall ΔT0 unmittelbar bis zum jeweiligen Zeitpunkt Ti-1, T1 usw. erstreckt sein, aber auch weiter in der Vergangenheit liegen und vor dem betrachteten Zeitpunkt enden. Die Prognosevorrichtung21 stellt daraufhin in jedem Zeitpunkt Ti eine geschätzte Leistung P2 zur Verfügung, die in einem erst in der Zukunft beginnenden Zeitintervall ΔT2 geliefert werden soll, dessen Beginn beispielsweise um ein Zeitintervall ΔT1 vom jeweils betrachteten Zeitpunkt Ti usw. beabstandet ist. Dabei folgen alle Zeitpunkte Ti-1, Ti Ti+1, Ti+2 usw. zweckmäßig in konstanten Abständen aufeinander, und die Zeitintervalle ΔT2 sind untereinander vorzugsweise jeweils gleich groß, obwohl sie Einzelfall an sich beliebig gewählt werden können. Entsprechendes gilt für die Zeitintervalle ΔT0 und ΔT1. Da die vom Meßumformer17 gelieferten Daten stochastischer Natur sind, werden sie vorzugsweise zeitlich hochaufgelöst, d. h. sie bilden die Leistung P1 in Minuten- bzw. Sekundenabständen ab.FIG. 3 schematically shows the chronological sequence of the work of the forecasting device21 , which cyclically processes data at times Ti-1 , Ti , Ti + 1 , Ti + 2 etc., which are generated by the power generator5 for the duration of a previous one , generated at ΔT0 time interval and delivered by the transmitter17 . The time interval ΔT0 can extend directly to the respective time Ti-1 , T1 etc., but can also be in the past and end before the time in question. The forecasting device21 then provides an estimated power P2 at each time Ti , which is to be delivered in a time interval ΔT2 that begins only in the future, the start of which is spaced, for example, by a time interval ΔT1 from the time Ti , etc. in question is. Here, all times Ti-1 , Ti Ti + 1 , Ti + 2 , etc. suitably follow one another at constant intervals, and the time intervals ΔT2 are preferably the same in each case, although they can be chosen individually in each case . The same applies to the time intervals ΔT0 and ΔT1 . Since the data supplied by the transducer17 are stochastic in nature, they are preferably time-resolved, ie they represent the power P1 in minute or second intervals.
Die Art, in der die vom Meßumformer17 gelieferten Daten in der Prognosevorrichtung21 verarbeitet werden, ist in weiten Grenzen variabel. Eine einfache Verarbeitung besteht z. B. darin, daß für das jeweils zurückliegende Zeitinvervall ΔT0 ein Mittelwert für die abgegebene Leistung P1 ermittelt und dieser Mittelwert als Leistung P2 für das zukünftige Intervall ΔT2 ausgegeben wird. Eine solche Prognose bzw. Schätzung beruht auf der Annahme, daß sich die im Intervall ΔT0 tatsächliche abgegebene Leistung im vorgewählten späteren Intervall T2 wiederholen wird, insbesondere wenn die betrachteten und vorgewählten Intervalle ΔT0 vergleichweise kurz sind und nur einige Stunden betragen und wenn die Intervalle ΔT2 nur um kurze Zeitabstände von ebenfalls einigen Stunden von den zugehörigen Zeitpunkten Ti beabstandet sind. Außerdem wäre es möglich, die Prognosevorrichtung21 alternativ oder zusätzlich über eine Leitung63 an eine Windmeßeinrichtung anzuschließen und/oder ihr über eine Leitung64 die von einem Wetterdienst gelieferten Prognosedaten zuzuführen. Die Prognosevorrichtung21 ist hierzu vorzugweise nach Art eines Mikroprozessors ausgebildet, der alle zugeführten Daten nach einem vorgewählten Prognoseprogramin verarbeitet und daraus die Leistungen P2 berechnet. Insbesondere ist für diesen Zweck jeweils ein herkömmlicher Industrie-PC anwendbar, wobei beide Vorrichtungen21 und25 auch in einem einzigen Industrie-PC vereinigt sein können.The manner in which the data supplied by the transmitter17 is processed in the forecasting device21 is variable within wide limits. A simple processing is such. B. in that a mean value for the output power P1 is determined for the past time interval ΔT0 and this average value is output as power P2 for the future interval ΔT2 . Such a forecast or estimate is based on the assumption that the actual output in the interval ΔT0 will repeat in the preselected th later interval T2 , especially if the considered and preselected intervals ΔT0 are comparatively short and only a few hours and if the intervals ΔT2 are only spaced from the associated times Ti by short intervals of likewise a few hours. It would also be possible, alternatively or additionally, to connect the forecasting device21 to a wind measuring device via a line63 and / or to supply it with the forecast data supplied by a weather service via a line64 . For this purpose, the forecasting device21 is preferably designed in the manner of a microprocessor, which processes all the supplied data according to a preselected forecasting program and uses this to calculate the powers P2 . In particular, a conventional industrial PC can be used for this purpose, wherein both devices21 and25 can also be combined in a single industrial PC.
Der Sollwertermittler25 verarbeitet die von der Prognosevorrichtung21 abgegebenen Leistungsdaten P2 sowie die von der Einheit29 abgegebenen, dem aktuellen Füllungsgrad des Speichers27 entsprechenden Daten und errechnet daraus Leistungen P3, die in Abhängigkeit von den genannten Daten und unter Berücksichtigung der Kapazität des Speichers27 in jedem Fall im nächsten vorgewählten Zeitintervall ΔT2 abgegeben werden können, wenn die Leistungen P1 und P4 in diesem Zeitintervall addiert werden. Diese Leistung P3 wird einerseits über die Anmeldeeinrichtung47 dem Energieversorgungsunternehmen49 als die für das nächste Zeitintervall ΔT2 "garantierbare" Leistung gemeldet und andererseits dem Regler35 als Sollwert zugeführt.The target value determiner25 processes the performance data P2 output by the forecasting device21 and the data output by the unit29 and corresponds to the current filling level of the memory27 and calculates from this the powers P3 which depend on the data mentioned and taking into account the capacity of the memory27 can be delivered in any case in the next preselected time interval ΔT2 if the powers P1 and P4 are added in this time interval. This power P3 is reported on the one hand via the registration device47 to the energy supply company49 as the "guaranteeable" power for the next time interval ΔT2 and on the other hand fed to the controller35 as a setpoint.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft daher im wesentlichen wie folgt ab:
Die Prognosevorrichtung21 ermittelt anhand der vorgegebenen Daten einen Schätz- oder Prognosewert für eine Leistung, die vom Stromerzeuger5 in einem späteren Zeitintervall vermutlich abgegeben werden kann. Da diese Leistung aber noch keine garantierbare Lötung für irgendein Zeitintervall darstellt, wird im Sollwertermittler25 zusätzlich der Inhalt der Speichers27 berücksichtigt und geprüft, welche Leistung auch dann noch, wenn sich die Prognose als wesentlich falsch erweist, garantiert werden kann. Nach Festlegung dieser den Sollwert für den Regler35 bildenden Leistung P3 wird diese beim Energieversorgungsunternehmen mit einer gewissen Vorlaufzeit ΔT1 angemeldet, und außerdem wird diese Leistung P3 zu Beginn des nächsten Zeitintervalls ΔT2 als Sollwert an den Regler35 weftergegeben. Dieser errechnet dann die Differenzen zwischen der am Ausgang der Koppelstelle9 gemessenen, dem Stromnetz15 momentan zugeführten Leistung und dem vorgegebenen Sollwert und stellt daraufhin die Lade- und Entladevorrichtung39 bzw.61 so ein, daß die Summe aus der momentan vom Stromerzeuger5 abgegebenen Leistung P1 und der dem Speicher27 momentan entnommenen bzw. zugeführten Leistung P4 stets genau der angemeldeten Leistung entspricht, was mit der vorausgesetzten Regelvorrichtung praktisch im Millisekundenbereich erfüllbar ist. Die abgegebene und die garantierte Leistung haben daher einen definierten, deterministischen, von der vom Stromerzeuger5 tatsächlich abgegebenen Leistung P1 unabhängigen Verlauf.The process according to the invention therefore proceeds essentially as follows:
The prediction device21 uses the specified data to determine an estimated or predicted value for a power that can presumably be output by the electricity generator5 in a later time interval. However, since this performance does not yet represent a guaranteed soldering for any time interval, the content of the memory27 is also taken into account in the setpoint value determiner25 and checked, which performance can still be guaranteed even if the prognosis proves to be essentially incorrect. After determining this the setpoint for the controller35 power P3 , this is registered with the energy supply company with a certain lead time ΔT1 , and also this power P3 is given to the controller35 as a setpoint at the beginning of the next time interval ΔT2 . The latter then calculates the differences between the power measured at the output of the coupling point9 and currently supplied to the power grid15 and the predetermined target value and then adjusts the charging and discharging device39 or61 such that the sum of the power currently output by the power generator5 P1 and the power P4 currently withdrawn or supplied to the memory27 always correspond exactly to the registered power, which can be practically achieved in the millisecond range with the presupposed control device. The output and the guaranteed power therefore have a defined, deterministic course independent of the power P1 actually output by the power generator5 .
Das beschriebene Verfahren läßt sich unabhängig davon durchführen, welchen zeitlichen Verlauf die garantierte Leistung hat oder haben soll. Normalerweise wird davon ausgegangen werden können, daß die tatsächlich gelieferte Gesamtleistung P5 zumindest innerhalb eines jeden vorgewählten Zeitintervalls konstant ist. Denkbar wäre aber auch, der Gesamtleistung einen zeitlich wechselnden, z. B. langsam ansteigenden oder abfallenden und dabei vorzugsweise linearen Verlauf zu geben, um beispielsweise abrupte Leistungssprünge zwischen aufeinander folgenden Zeitintervallen zu vermeiden. In diesen Fällen ist es lediglich erforderlich, den Sollwertermittler so auszubilden oder zu programmieren, daß die von ihm abgegebenen Werte P3 einen entsprechenden zeitlichen Verlauf haben. Daraus resultiert der für die Erfindung wesentliche Vorteil, daß dem Energieversorgungsunternehmen für jedes vorgewählte Zeitintervall nicht nur irgendeine mehr oder weniger bestimmte Leistung, sondern eine Leistung mit einem vorher festgelegten und angemeldeten zeitlichen Verlauf zugeführt werden kann.The described method can be carried out regardless of the chronological course of the guaranteed performance. Normally it can be assumed that the total power P5 actually delivered is constant at least within each preselected time interval. But it would also be conceivable to change the overall performance over time, e.g. B. slowly increasing or decreasing and thereby preferably give a linear course, for example to avoid abrupt jumps in performance between successive time intervals. In these cases, it is only necessary to design or program the target value determiner in such a way that the values P3 given by it have a corresponding time profile. This results in the essential advantage for the invention that the energy supply company for each preselected time interval not only any more or less certain power, but a power can be supplied with a predetermined and logged th time history.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens besteht darin, daß es auch dann zu einer sinnvollen Lesung führt, wenn zu irgendeinem Zeitpunkt Ti der momentane Speicherinhalt zu gering ist, um für ein nachfolgendes Zeitintervall ΔT2 eine Gesamtleistung mit -einem vorher festgelegten Verlauf angeben zu können. Für diesen Fall wird dem Energieversorgungsunternehmen49 über die Anmeldeeinrichtung47 mitgeteilt, daß der Wert der für das nächste Zeitintervall garantierten Leistung gleich Null ist. Das betreffende Zeitintervall wird dann dazu genutzt, den Speicher27 wieder aufzufüllen, wozu eine später vom Stromerzeuger5 gelieferte Leistung verwendet werden kann. Da jedoch nicht feststeht, wie schnell dies zu einer ausreichenden Ladung des Speichers27 führen kann, wird die benötigte Leistung zweckmäßig für das nächste vorgewählte Zeitintervall über die Anmeldeeinrichtung47 angemeldet und dann durch entsprechende Steuerung der Regelvorrichtung dem Stromnetz15 mit einem definierten Verlauf entnommen, so daß im darauf folgenden Zeitintervall das erfundungsgemäße Verfahren wieder aufgenommen werden kann.Another advantage of the method according to the invention is that it also leads to a meaningful reading if, at any point in time Ti, the current memory content is too low to indicate a total output with a predefined progression for a subsequent time interval ΔT2 can. In this case, the energy supply company49 is informed via the registration device47 that the value of the power guaranteed for the next time interval is zero. The relevant time interval is then used to refill the memory27 , for which purpose a power that is later supplied by the power generator5 can be used. However, since it is not clear how quickly this can lead to sufficient charging of the memory27 , the required power is expediently registered for the next preselected time interval via the registration device47 and then removed from the power supply15 with a defined course by corresponding control of the control device, so that the method according to the invention can be resumed in the subsequent time interval.
Die Kapazität des Speichers27 ist an sich beliebig, weil die Lange der Zeitintervalle, in denen garantierte Leistungen und Leistungsverläufe an das Stromnetz15 geliefert werden müssen, an diese Kapazität angepaßt werden können. Abgesehen davon hängt die Kapazität des Speichers27 natürlich auch von der Nennleistung des jeweiligen Stromerzeugers15 ab. Insgesamt sollte die Kapazität jedoch wenigstens so groß gewählt werden, daß jedes Zeitintervall ΔT2 wenigstens zwei bis drei Stunden betragen kann. Vorteilhaft ist ferner, wenn die garantierbaren Leistungen P3 und die Längen der Zeitintervalle so gewählt werden, daß vor und nach Beginn eines jeden vorgewählten Zeitintervalls eine mittlere Ladung des Speichers27 erreicht wird. Dadurch kann der Speicher27 schonend und in Lade- und Entladerichtung etwa gleichförmig betrieben werden. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Anordnung außerdem so getroffen, daß der Speicher27 niemals ganz entleert wird, sondern stets z. B. wenigstens einen Füllungsgrad von 20% besitzt, in welchem Fall die Anmeldeeinrichtung47 bereits dann eine dem Wert Null entsprechende Leistung meldet, wenn in einem nachfolgenden Zeitintervall dieser Mindestfüllungsgrad unterschritten werden müßte. Der Mindestfüllungsgrad könnte dem Energieversorgungsunternehmen49 in der Weise vorgehalten werden, daß dieses bei Bedarf stets darauf zurückgreifen kann. Dies kann z. B. mittels einer bidirektonal betreibbaren Anmeldeeinrichtung47 und Leitung46 erfolgen, über die der Sollwertermittler25 auf Anforderung so programmiert wird, daß er abweichend von der sonstigen Regelung in einem angegebenen Zeitintervall die dem Füllungsgrad von 20% entsprechende Leistung liefert.The capacity of the memory27 is in itself arbitrary, because the length of the time intervals in which guaranteed services and power courses must be delivered to the power grid15 can be adapted to this capacity. Apart from this, the capacity of the memory27 naturally also depends on the nominal power of the respective power generator15 . Overall, however, the capacity should be chosen at least so large that each time interval ΔT2 can be at least two to three hours. It is also advantageous if the guaranteed powers P3 and the lengths of the time intervals are selected so that an average charge of the memory27 is achieved before and after the start of each preselected time interval. As a result, the store27 can be operated gently and approximately uniformly in the loading and unloading direction. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the arrangement is also such that the memory27 is never completely emptied, but always z. B. has at least a fill level of 20%, in which case the registration device47 already reports a power corresponding to the value zero if this minimum fill level would have to be fallen below in a subsequent time interval. The minimum degree of filling could be kept in front of the energy supply company49 in such a way that it can always refer to it if necessary. This can e.g. B. by means of a bidirectionally operable registration device47 and line46 , via which the setpoint determiner25 is programmed on request so that it delivers the power corresponding to the degree of filling of 20% in a specified time interval, in deviation from the other regulation.
InFig. 4 sind in einer vergleichenden Übersicht die Leistungs- bzw. Energieverläufe an verschiedenen Stellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung11 gezeigt, wobei in X-Richtung eine einheitliche, in Stunden bemessene Zeitskala angegeben ist, die einen willkürlich gewählten Tagesabschnitt zwischen 3 : 00 und 12 : 00 bezeichnet. Dabei haben die Größen P1 bis P5 die oben angegebene Bedeutung, während PN die Nennleistung der Windenergieanlage, E den momentanen Ladezustand des Speichers27 und Emax die maximale Speicherkapazität des Speichers27 bedeuten. Die Ordinatenwerte sind außerdem jeweils auf die zugehörigen Maximalwerte der Nennleistung bzw. der maximalen Speicherkapazität normiert.InFIG. 4, the power or energy waveforms at various points of the device11 according to the invention are shown in a comparative table, wherein in X-direction, a uniform sized in hours time scale is specified, an arbitrary part of the day is between 3: 00 and 12 : 00 designated. The sizes P1 to P5 have the meaning given above, while PN the nominal power of the wind energy installation, E the instantaneous state of charge of the store27 and Emax the maximum storage capacity of the store27 . The ordinate values are also normalized to the associated maximum values of the nominal power or the maximum storage capacity.
Es wird im folgenden zunächst das Zustandekommen eines konstanten ersten Istwerts P5 für die Übertragung an das Energieversorgungsunternehmen49 während eines ersten Zeitintervalls von 6 : 00 Uhr bis 9 : 00 Uhr geschildert.In the following, the creation of a constant first actual value P5 for the transmission to the energy supply company49 is first described during a first time interval from 6:00 a.m. to 9:00 a.m.
Aus dem unruhigen, nicht konstanten Verlauf von P1 im wesentlichen oberhalb der 50%-Marke zwischen 3 : 00 Uhr und 6 : 00 Uhr berechnet die Prognosevorrichtung21 einen konstanten, mittleren Wert für P2, der bei etwa 59% liegt (zweiter Kasten von oben inFig. 4) und im wesentlichen durch die Annahme gestützt wird, daß sich der relativ hohe Verlauf von P1 so fortsetzt, wie er bereits im berücksichtigten Intervall von 3 : 00 Uhr bis 6 : 00 Uhr war. Zweckmäßig ist die Annahme eines Mittelwerts aus diesem Intervall für die prognostizierte Leistung im neuen Intervall.From the restless, non-constant course of P1 essentially above the 50% mark between 3:00 a.m. and 6:00 a.m., the forecasting device21 calculates a constant, mean value for P2 , which is approximately 59% (second box from above inFig. 4) and is essentially supported by the assumption that the relatively high course of P1 continues as it was in the interval from 3:00 a.m. to 6:00 a.m. It is advisable to assume an average value from this interval for the forecast performance in the new interval.
Der Sollwertermittler25 geht von diesem Ergebnis aus, kalkuliert jedoch ein, daß der Ladezustand des Speichers27 kurz vor 6 : 00 Uhr etwas - ca. 10% - oberhalb eines als optimal angenommenen Ladezustands liegt, der im dritten Kasten von oben inFig. 4 durch eine gestrichelte Linie65 dargestellt ist und z. B. einem Wert von 60% der Kapazität entspricht. Dabei nimmt der Sollwertermittler25 an, daß der Speicher27 in den nächsten drei Stunden eines nachfolgenden Anmeldeintervalls noch bis zur Linie65 entladen und der Sollwert P3 daher um ein gewisses Maß höher als P2 gewählt werden kann. Im Ausführungsbeispiel liegt der Wert P3 z. B. bei ca. 66%. Infolgedessen wird dieser Wert dem Energieversorgungsunternehmen49 bei einem konstanten Verlauf der Übertragungsleistung auf diesem Wert garantiert.The setpoint value determiner25 assumes this result, but calculates that the state of charge of the memory27 shortly before 6:00 a.m. is somewhat - approximately 10% - above an optimally assumed state of charge, which is shown in the third box from above inFIG. 4 is represented by a dashed line65 and z. B. corresponds to a value of 60% of the capacity. The target value determiner25 assumes that the memory27 is still discharged up to the line65 in the next three hours of a subsequent logon interval and that the target value P3 can therefore be selected to a certain extent higher than P2 . In the exemplary embodiment, the value P3 is z. B. at about 66%. As a result, this value is guaranteed to the energy supply company49 with a constant course of the transmission power at this value.
Im Intervall zwischen 6 : 00 Uhr und 9 : 00 Uhr ist der tatsächliche Verlauf der Leistung P1 jedoch im Mittel nicht so hoch, wie prognostiziert wurde. Um das Regelziel dennoch zu erreichen, entzieht der Regler35 dem Speicher27 während dieses Intervalls kontinuierlich Leistung P4 entsprechend einer Entladeleistung (vierter Kasten von oben), die im wesentlichen in derselben Weise schwankt, wie die Schwankungen der tatsächlich erzielten Leistung P1 vorgeben. Dabei nähert sich der Ladezustand der gewählten Tiefentladungsgrenze von ca. 20%, die als gestrichelte Linie67 eingezeichnet ist und nur in besonderen Ausnahmefällen unterschritten werden sollte. Am Ende des Intervalls, d. h. um 9 : 00 Uhr, beträgt der Füllungsgrad noch etwa 30%. Der Speicher27 müßte daher im folgenden Intervall stärker aufgeladen werden.In the interval between 6:00 a.m. and 9:00 a.m., however, the actual course of the power P1 is on average not as high as was forecast. In order to achieve the control goal nevertheless, the controller35 continuously withdraws power P4 from the memory27 during this interval in accordance with a discharge power (fourth box from above), which fluctuates essentially in the same manner as the fluctuations in the power P1 actually achieved . The state of charge approaches the selected deep discharge limit of approx. 20%, which is shown as broken line67 and should only be undercut in exceptional cases. At the end of the interval, ie at 9:00 a.m., the degree of filling is still around 30%. The memory27 should therefore be charged more heavily in the following interval.
Ein Vergleich der Kurven von P5 (unterster Kasten inFig. 4) und P3 zeigt, daß das Regelziel - Istwert gleich Sollwert - im Intervall von 6 : 00 bis 9 : 00 Uhr exakt erreicht wurde.A comparison of the curves of P5 (bottom box inFig. 4) and P3 shows that the control target - actual value equal to setpoint - was exactly achieved in the interval from 6:00 a.m. to 9:00 a.m.
Als nächstes folgt die Beschreibung der Übertragung einer zeitlich konstanten Gesamtenergie P5 während eines nachfolgenden Zeitintervalls von 9 : 00 Uhr bis 12 : 00 Uhr. Dabei ist der Einfachheit halber wie im obigen Beispiel abweichend vonFig. 3 angenommen, daß die Zeitintervalle, in denen garantierte Energie geliefert wird, unmittelbar an diejenigen Zeitabschnitte anschließen, die zur Prognose der Werte P2 verwendet wurden.Next follows the description of the transmission of a time-constant total energy P5 during a subsequent time interval from 9:00 a.m. to 12:00 p.m. It is assumed for the sake of simplicity, as in the example above, deviating fromFIG. 3, that the time intervals in which guaranteed energy is supplied immediately follow those periods that were used to predict the values P2 .
Aus dem Verlauf von P1 im wesentlichen unterhalb der 50%-Marke zwischen 6 : 00 Uhr und 9 : 00 Uhr berechnet die Prognosevorrichtung21 einen mittleren konstanten Wert für P2 von etwa 35%, wiederum aufgrund der Annahme, daß sich der relativ niedrige Verlauf von P1 so fortsetzt, wie er im berücksichtigten Intervall von 6 : 00 Uhr bis 9 : 00 Uhr war. Im speziellen Fall geht die Prognosevorrichtung21 allerdings anhand von zusätzlichen Daten, z. B. den über die Leitungen63,64 zugeführten Daten oder zusätzlichen, einer Langzeitstatistik entnommenen Daten, davon aus, daß im Zeitintervall von 9 : 00 Uhr bis 12 : 00 Uhr eine größere Leistung von z. B. 55% zu realisieren ist.From the course of P1 substantially below the 50% mark between 6:00 a.m. and 9:00 a.m., the forecasting device21 calculates an average constant value for P2 of approximately 35%, again on the assumption that the relatively low one P1 continues as it was in the interval from 6:00 a.m. to 9:00 a.m. In the special case, however, the forecasting device21 is based on additional data, e.g. B. the data supplied via lines63 ,64 or additional data taken from long-term statistics, assume that in the time interval from 9:00 a.m. to 12:00 p.m. a greater output of e.g. B. 55% can be realized.
Der Sollwertermittler25 geht von diesem Ergebnis aus, kalkuliert jedoch ein, daß der Ladezustand des Speichers27 kurz vor 9 : 00 Uhr, dem Beginn des zweiten Anmelde-Intervalls, weit unterhalb des optimalen Ladezustands von 60% liegt und der Speicher27 daher in den nächsten drei Stunden wieder auf seinen optimalen Ladezustand von 60% aufgeladen werden müßte. Um dieses Ziel zu erreichen, legt er den Sollwert P3 auf einen Wert fest, der erheblich niedriger als P2 ist und etwa bei 35% liegt. Weiter garantiert er dem Energieversorgungsunternehmen49 wiederum einen konstanten Verlauf der Übertragungsleistung auf diesem Wert.The target value determiner25 assumes this result, but calculates that the state of charge of the memory27 shortly before 9:00 a.m., the start of the second registration interval, is far below the optimal state of charge of 60% and the memory27 is therefore in the should be recharged to its optimal charge level of 60% in the next three hours. In order to achieve this goal, he sets the target value P3 to a value that is considerably lower than P2 and is approximately 35%. Furthermore, it in turn guarantees the energy supply company49 that the transmission power will remain constant at this value.
Im Intervall zwischen 9 : 00 Uhr und 12 : 00 Uhr ist der tatsächliche Verlauf der Leistung P1 im Mittel jedoch höher, als prognostiziert wurde. Um das Regelziel zu erreichen, lädt der Regler35 daher den Speicher27 während dieses Intervall kontinuierlich mit einer gewissen, schwankenden Leistung auf, die der Differenz zwischen den Werten P1 und P3 entspricht. Als Folge davon überschreitet der Speicher27 seinen optimalen Füllungszustand, und am Ende des Intervalls, d. h. um 12 : 00 Uhr, befindet sich sein Ladezustand bei etwa 80%, was eine stärkere Entladung im folgenden Intervall erforderlich macht.However, in the interval between 9:00 a.m. and 12:00 p.m., the actual course of the power P1 is higher on average than was forecast. In order to achieve the control goal, the controller35 therefore continuously charges the memory27 during this interval with a certain, fluctuating power which corresponds to the difference between the values P1 and P3 . As a result, the memory27 exceeds its optimal filling state, and at the end of the interval, ie at 12:00 p.m., its state of charge is around 80%, which necessitates a greater discharge in the following interval.
Ein erneuter Vergleich der Kurven P5 und P3 zeigt, daß das Regelziel auch im Intervall zwischen 9 : 00 Uhr und 12 : 00 Uhr optimal erreicht wurde.A renewed comparison of the curves P5 and P3 shows that the control target was optimally achieved even in the interval between 9:00 a.m. and 12:00 p.m.
Der Übergang der Übertragungsleistung P5 von irgendeinem Intervall auf ein folgendes Intervall ist häufig mit einem Leistungssprung verbunden, wie die Linie P5 im untersten Kasten vonFig. 4 bei ca. 9 : 00 Uhr erkennbar macht. Da derartige Leistungssprünge bei der Einspeisung von Leistung in das Stromnetz15 vermieden werden sollten, sieht die Erfindung für einen solchen Fall am Anfang des betreffenden Intervalls einen Verlauf für die Gesamtleistung vor, der einer im untersten Kasten derFig. 4 angedeuteten Linie69 folgt und einen allmählichen und stetigen Übergang zwischen den konstanten Leistungen in den beiden aufeinander folgenden Zeitintervallen bewirkt. Dieser stetige Übergang kann ebenfalls mit Hilfe der beschriebenen Regelvorrichtung realisiert werden, da sich abrupte Übergänge dieser Art häufig bereits in der vom Stromerzeuger5 abgegebenen Leistung abbilden und daher von der Prognosevorrichtung21 berücksichtigt und vom Sollwertermittler25 in einen entsprechenden Verlauf des Sollwerts umgerechnet werden können, wie inFig. 4 im zweiten Kasten von oben durch Linien71 und73 angedeutet ist.The transition of the transmission power P5 from any interval to a subsequent interval is often associated with a jump in performance, as the line P5 in the bottom box ofFIG. 4 reveals at approximately 9:00 a.m. Since such jumps in power should be avoided when feeding power into the power grid15 , the invention provides for such a case at the beginning of the relevant interval a course for the total power that follows a line69 indicated in the bottom box ofFIG. 4 and one gradual and steady transition between the constant powers in the two successive time intervals. This steady transition can also be realized with the aid of the control device described, since abrupt transitions of this type are often already reflected in the power output by the power generator5 and can therefore be taken into account by the forecasting device21 and converted by the setpoint mean25 into a corresponding course of the setpoint , as indicated inFig. 4 in the second box from above by lines71 and73 .
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die in vielfacher Weise abgewandelt werden können. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die verschiedenen Bauelemente der Regelvorrichtung, die Art der Prognostizierung und die Art der deterministischen Festlegung der Sollwerte.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described, which are described incan be modified in many ways. This applies in particular with regard to thevarious components of the control device, the type of forecasting and theType of deterministic determination of the target values.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19716645ADE19716645A1 (en) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | Power transmission method used between fluctuating current generator and supply network |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19716645ADE19716645A1 (en) | 1997-04-21 | 1997-04-21 | Power transmission method used between fluctuating current generator and supply network |
| Publication Number | Publication Date |
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| DE19716645A1true DE19716645A1 (en) | 1998-10-22 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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