用于控制风能设备的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于借助于风能设备或借助于风电厂将电能馈送到供电网中的方法。本发明还涉及一种用于将电能馈送到供电网中的风能设备以及本发明涉及一种用于将电能馈送到供电网中的风电厂。
【背景技术】
[0002]通常已知的是，借助于风能设备或借助于包括多个风能设备的风电厂将电能馈送到供电网中。对此也已知的是，风能设备或风电厂除了仅馈送能量以外还承担电网支持的任务。就此而言，在此以通常常见的作为交流电网的供电网为出发点。
[0003]关于借助于风能设备进行电网支持，早期的文献例如是US专利US6，965，174。所述文献还描述在借助于风能设备馈送时的相位角的设定。之后，例如在文献US 7，638，893中，也描述用于风电厂的方法。
[0004]这样的方法监控电网并且必要时对电网中的变化做出反应。现今，在一些国家或地区，电网中的风能的份额大幅增加，使得能量馈送进而必要时还有电网稳定性能够越来越多地与主导的风力条件相关。这个问题能够通过能量缓存来应对。当然，这种缓存器能够是昂贵的并且通常不存在的或不以足够的量存在。
[0005]德国专利和商标局检索到下述现有技术:DE 10 2010 006 142 A1、US 6 965 174B2、US 7 638 893 B2和US 2011/0148 114 Al。
【发明内容】
[0006]因此，本发明基于的目的是，解决所提及的问题中的至少一个。尤其应提出一种解决方案，所述解决方案能够实现通过风能设备更进一步改进电网支持。至少应提出一种替选的解决方案。
[0007]根据本发明，提出一种根据权利要求1所述的用于将电能馈送到供电网中的方法。所述方法使用风能设备或风电厂，并且风能设备或风电厂将来自具有可变的风速的风的动能转换为电能。要考虑的是，风速是可变的，其中在此不涉及瞬间值，而是涉及常用的平均值，如10秒、1分钟或10分钟的平均值。
[0008]现在还提出的是，根据风力预告预测风速。这样的风力预告或风速的预测能够根据已知的、气象学的方法进行。优选地，能够使用其他的风能设备或其他的风电厂的数值，从当前的风向观察，所述其他的风能设备或其他的风电厂的位置位于在此基于的风能设备或在此基于的风电厂之前。
[0009]然后，根据所述预测的风速来计算要馈送的无功功率作为预测的无功功率QP。
[0010]在此基于的认知是，风速的变化能够具有对供电网的特性或甚至对其稳定性的影响。然而，为了电网支持，风能设备或风电厂能够与风速相关地或至少取决于风速可预见地馈送无功功率。然而，这样的所期望的相关性不一定是明确清楚的并且尤其对于不同于风能设备的设备或装置，例如对于电网运营商而言是不太能预知的或甚至完全不可预知的。
[0011]如果现在由于变化的风力条件而实现风能设备的或风电厂的变化的特性，那么这能够引起补偿措施，例如电网运营商提供所述补偿措施。然而，风能设备或风电厂本身同样提供补偿措施并且这两种补偿措施可能难以相互配合或者甚至起相反作用。在风能设备或风电厂方面的重要的补偿措施能够是无功功率的馈送。因此，为了能够更好地协调这样的补偿措施而提出，风能设备或风电厂已经基于风力预告发送无功功率预测。由此，在根本上需要所述补偿措施之前，已经能够事先协调补偿措施。
[0012]因此，优选也提出，将预测的无功功率作为预告值传输给控制供电网的电网控制中心。换言之，电网运营商得到关于马上应由风能设备或风电厂馈送的无功功率的所述信息。由此，电网运营商，即电网控制中心能够更好地适应于此。
[0013]优选地，根据预测的风速也计算出要馈送的有功功率作为预测的有功功率PP。如果现在预告大于平均风暴风速的风速，那么预测的无功功率的幅值大于预测的有功功率的幅值。在此，观察风暴范围并且平均风暴风速位于有功功率开始降低
[0014]时的风暴起始风速和要馈送的有功功率达到数值0时的风暴终止风速之间。因此，在此有针对性地提出用于风暴范围的解决方案，所述风暴范围能够是对于电网稳定性特别重要的。这尤其在于，在风暴中风速也能够相对大地波动，并且现今多个设备在风暴中还设计且编程为，使得所述设备部分地将其功率立即降低到0以进行保护或甚至将风能设备从电网断开。因此，在风暴中预期通过风能设备和风电厂的特别大程度的馈送波动。
[0015]此外，有功功率的由风暴引起的降低能够造成，风能设备或风电厂的馈送单元通过减小的有功功率提供用于馈送无功功率的更多的能力。根据本发明，也充分利用所述效应进而提出，甚至将比有功功率更多的无功功率馈送到电网中。由此，至少能够对电网中的电压高度产生影响，并且电网运营商能够适应于所述影响。
[0016]根据一个实施方式提出，预测对于预告时间段的预测的无功功率。现在对于所述预告时间段提出，风能设备或风电厂也实际馈送预测的无功功率，即使应设定与预告的风速不同的风速时也如此。由此，通过计算和尤其转发预测的无功功率产生可靠的量值。其他，尤其电网运营商能够不仅与所述量值相适应，而且甚至依赖所述量值。这提高电网中的稳定性。
[0017]这引起，所述实施方式也基于下述认知，能馈送的无功功率仅轻微程度地与风速相关或甚至完全不与风速相关。即由此可能的是，尽管风具有其他的值，也提供这种预测的无功功率。唯一成问题可能是，风能设备或风电厂的馈送单元的能力由于馈送不期望的高的有功功率而无法馈送预测的无功功率。在此情况下，一方面要注意的是，通过参与各方的约定，尤其通过电网运营商的约定，不馈送所述无功功率，或在紧急情况下为了保持预测的进而基本上承诺的无功功率而降低有功功率馈送，以便能够保持无功功率馈送的预测的进而承诺的数值。
[0018]优选地，仅在预测的风速大于风暴起始风速时，才进行预测的无功功率的计算和必要时作为预告值的预测的无功功率到电网控制中心的传输。由此，有针对性地提出，仅对于风暴情况执行无功功率的预测。由此，特别考虑的认知是，尤其在风暴情况下无功功率的预测是重要的，以便提供所述无功功率作为用于稳定电网的量值。
[0019]此外，这也避免不必要的计算或可能的在不太重要的状态下的不必要的传输。由此也能够实现，当风速低于风暴情况时，避免对预测的无功功率的可能的确定。在低于风暴情况时，通常预期较小强度的和较小自发波动的风速，尤其当用下述风电厂馈送时是如此，在所述风电厂中小幅的波动分布在电厂上并且在馈送时不太能觉察出。由此，在这种小的风速下预期整体上更稳定的情况，所述情况能够不借助于无功功率预测来应对并且为此能够使馈送更精确地针对瞬时电网需求、尤其瞬时电网状态。当不预测无功功率时，仍能够例如根据当前电网状态馈送无功功率。
[0020]根据一个实施方式提出，经由无功功率函数设定无功功率。这优选对于在风暴起始风速和风暴终止风速之间的风速提出。对于该范围，无功功率函数限定在要馈送的无功功率和风速之间的相关性。所述无功功率函数优选是一阶的或二阶的多项式函数，即具有斜率的直线或者甚至抛物线函数。优选地，能够应用滞后函数，所述滞后函数就其而言为升高的风速限定与在风速再次降低的情况下不同的、在无功功率和风速之间的其他相关性。优选地，这样的滞后函数能够通过两个不同的二阶的抛物线函数来实现。优选应用这种函数，然而也能够应用其他函数，例如更高阶的多项式函数、三角函数，例如正弦函数的部段或者还有样条函数，其描述在多个支撑部位上所描述的函数的相关性。
[0021]优选地，应用其他风能设备和/或其他风电厂的信息以便建立风力预告。对此，也能够考虑已知的气象服务的信息，尤其是关于高压和低压地区和相应的大空间的大范围的气象情况和空气运动的信息。然而，有利的是，应用至少一个其他风能设备和/或至少一个其他风电厂的信息，因为风能设备和风电厂能够经由信息系统，尤其经由所谓的SCADA(数据采集与监视控制系统)连接。由此可能的是，构成联网的系统，所述系统也能够基于同类的气象信息。尤其，风速的测量能够与多个因素相关，尤其与测量传感器和在所述测量传感器中所测量到的高度相关。如果风能设备例如通过其空气动力学的转子检测风速，那么所述风速测量基于非常高的测量高度，所述测量高度现今通常能够高于100米并且风速测量基于非常均匀的量值，因为至少与已知的掠过大的面积的风速计相比，空气动力学的转子是相对缓慢的。通过应用其他风能设备或其他风电厂的风力数据最终有针对性地