用于控制電發(fā)生器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于控制在電網(wǎng)連接點處連接到電的供應(yīng)電網(wǎng)上的電能發(fā)生器 的方法。此外，本發(fā)明涉及一種連接于電的供應(yīng)電網(wǎng)的電能發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002] 將電能饋入到電的供應(yīng)電網(wǎng)、例如歐洲聯(lián)合電網(wǎng)或美國電網(wǎng)中通常是已知的。在 此，下面將電的供應(yīng)電網(wǎng)理解為交流電壓電網(wǎng)，如其普遍貫徹的那樣。這不排除在電網(wǎng)中存 在直流電壓部段。同樣地，在任何情況下，與頻率無關(guān)的方面原則上也能夠與直流電壓電網(wǎng) 相關(guān)。歷史上，到電的供應(yīng)電網(wǎng)中的饋入借助由例如煤炭、核能或氣體的初級能源驅(qū)動同步 發(fā)電機(jī)的大型電廠來進(jìn)行。與同步發(fā)電機(jī)的極對數(shù)和同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)，所述同步發(fā) 電機(jī)以特定的頻率饋入到供應(yīng)電網(wǎng)中。同步發(fā)電機(jī)能夠以控制的方式受到影響，以便例如 設(shè)定功率。但是這種調(diào)節(jié)過程能夠是緩慢的。
[0003] 在要饋入的供應(yīng)電網(wǎng)中的情形發(fā)生變化的情況下，同步發(fā)電機(jī)的物理反應(yīng)通常在 任何情況下都短暫地影響電網(wǎng)狀態(tài)的變化。例如，當(dāng)供應(yīng)電網(wǎng)不能夠完全地接收由同步發(fā) 電機(jī)所提供的或可提供的功率時，同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高。因此，多余的功率然后加速同步 發(fā)電機(jī)，這造成饋入頻率的提高。相應(yīng)地，供應(yīng)電網(wǎng)中的頻率能夠提高。
[0004] 在饋入到供應(yīng)電網(wǎng)中時，還能夠考慮電網(wǎng)穩(wěn)定性。電網(wǎng)穩(wěn)定性的損失、即供應(yīng)電網(wǎng) 的穩(wěn)定性的損失能夠引起切斷用于饋入的發(fā)生器。這種也在德語語言使用中在專業(yè)領(lǐng)域稱 作"Loss of Stability，失去穩(wěn)定性"或縮寫為"LOS"的這種失穩(wěn)描述物理性質(zhì)的過程，所 述過程不再允許繼續(xù)運(yùn)行并且必須通過切斷來結(jié)束。在電廠的情況下，所述電廠的功率此 后受到影響并且由此能夠有助于所謂的虧損功率的加重。在最差的情況下，所述失穩(wěn)由于 赤字累積和故障加重引起能量系統(tǒng)的完全失效。這種完全失效是極其罕見的，但是例如在 2004年9月24日在意大利出現(xiàn)過。
[0005] 能夠?qū)适щ娋W(wǎng)穩(wěn)定性、即所謂的失穩(wěn)理解為如下現(xiàn)象，其中首先失去角度穩(wěn)定 性，這最后能夠引起喪失電壓穩(wěn)定性。
[0006] 尤其將要達(dá)到的過電流規(guī)定為穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，在出現(xiàn)失穩(wěn)的情況下必須能夠提供所 述過電流。這是相應(yīng)設(shè)計系統(tǒng)的前提條件。因此，新的電廠、尤其要新構(gòu)建的電廠與供應(yīng)電 網(wǎng)相協(xié)調(diào)，如這在電網(wǎng)連接點處表現(xiàn)出來，應(yīng)當(dāng)將電廠連接到所述電網(wǎng)連接點處。
[0007] 在將大型電廠連接到電的供應(yīng)電網(wǎng)上時的重要的標(biāo)準(zhǔn)是短路電流比，所述短路電 流比也在德語語言使用中在專業(yè)領(lǐng)域稱作為"Short circuit ratio,短路比"并且縮寫成 "Scr"。所述短路電流比是短路電流功率與連接功率的比。在此，將短路功率理解為如下功 率，相關(guān)的供應(yīng)電網(wǎng)在所觀察的應(yīng)連接有電廠的電網(wǎng)連接點處當(dāng)在那里出現(xiàn)短路時能夠提 供所述功率。連接功率是要連接的電廠的連接功率，尤其是要連接的發(fā)電機(jī)的額定功率。
[0008] 為了確保安全運(yùn)行，即為了盡可能地排除失穩(wěn)（失去穩(wěn)定性），電廠通常針對相關(guān) 的電網(wǎng)連接點設(shè)計成，使得短路電流比大于數(shù)值10、通常甚至大于數(shù)值15。供應(yīng)電網(wǎng)因此 于是能夠在電網(wǎng)連接點處提供高的短路功率。這表示，電網(wǎng)具有小的電網(wǎng)阻抗并且稱作為 強(qiáng)電網(wǎng)。
[0009] 在弱電網(wǎng)的情況下，即當(dāng)存在高的電網(wǎng)阻抗時，相應(yīng)地僅能夠以小的連接功率進(jìn) 行饋入，或者僅能夠連接具有小的連接功率的電廠。這通常引起：要么在這種電網(wǎng)連接點處 不連接新的電廠，要么電網(wǎng)必須尤其通過設(shè)置另外的性能更強(qiáng)的線路來改變。這通常也稱 作為電網(wǎng)加強(qiáng)。
[0010] 為了通過分散的發(fā)生單元、尤其是風(fēng)能設(shè)施饋入電能，電網(wǎng)的失穩(wěn)的問題、即所謂 的失去穩(wěn)定性基本上是未知的。盡管在90年代結(jié)束時已經(jīng)首次提出風(fēng)能設(shè)施也能夠貢獻(xiàn) 于對電網(wǎng)的電支持，然而這沒有考慮失穩(wěn)的原因，尤其是由于到供應(yīng)電網(wǎng)中的饋入所引起 的失穩(wěn)的原因。
[0011] 因此，例如德國專利申請US 6, 891，281描述如下方法，其中風(fēng)能設(shè)施根據(jù)電網(wǎng)頻 率改變其功率饋入、尤其是能夠節(jié)流。US 7, 462, 946提出：在電網(wǎng)干擾的情況下、即尤其在 短路的情況下，代替與電網(wǎng)分離，風(fēng)能設(shè)施限制其饋入的電流，以便由此也實現(xiàn)電網(wǎng)支持。 從US 6, 965, 174中，為了通過風(fēng)能設(shè)施進(jìn)行電網(wǎng)支持，描述如下方法，所述方法根據(jù)電網(wǎng) 電壓設(shè)定所饋入的電流的相位角進(jìn)而與電壓相關(guān)地將無功功率饋入到電網(wǎng)中，以便由此支 持電網(wǎng)。US 6, 984, 898同樣涉及用于借助于風(fēng)能設(shè)施進(jìn)行電網(wǎng)支持的方法，其中風(fēng)能設(shè)施 必要時根據(jù)電網(wǎng)電壓降低要饋入到電網(wǎng)中的功率，以便由此尤其避免與電網(wǎng)分開，以便由 此也通過風(fēng)能設(shè)施實現(xiàn)對電網(wǎng)的支持。
[0012] 這種能夠為電網(wǎng)中的失穩(wěn)（失去穩(wěn)定性）的原本的原因的分散的發(fā)生單元、如風(fēng) 能設(shè)施不被考慮。由 V. Diedrichs 等為 "10th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms，奧爾胡斯（丹麥），2011年10月25至26日"提交和演講了論 文"Loss of(Angle)Stability of Wind Power Plants"。在那里，基本上指出如下問題： 電網(wǎng)中的失穩(wěn)（失去穩(wěn)定性的損失）基本上也能夠針對為了饋入連接到供應(yīng)電網(wǎng)上的風(fēng)能 設(shè)施出現(xiàn)。該論文在此基本上描述針對該問題的敏感性。明確引用該論文和其內(nèi)容，特別 是其技術(shù)闡述內(nèi)容也適用于本申請。
[0013] 原則上，電的供應(yīng)電網(wǎng)上的大型電廠的運(yùn)行和連接的了解、經(jīng)驗或其他的知識不 能夠轉(zhuǎn)用到包括具有多個為了饋入連接到供應(yīng)電網(wǎng)上的風(fēng)能設(shè)施的大型的風(fēng)電廠在內(nèi)的 風(fēng)能設(shè)施上。已經(jīng)負(fù)責(zé)將電廠連接到供應(yīng)電網(wǎng)上并且希望在其上運(yùn)行的技術(shù)人員與將風(fēng) 能設(shè)施連接到供應(yīng)電網(wǎng)上并且期望在其上運(yùn)行的專業(yè)人員不同。風(fēng)能設(shè)施（并且大量下 述內(nèi)容也適用于其他的分散的發(fā)生單元）與風(fēng)相關(guān)進(jìn)而必須考慮波動的能量源；所述風(fēng)能 設(shè)施通常不借助直接與電網(wǎng)耦聯(lián)的同步發(fā)電機(jī)饋入到供應(yīng)電網(wǎng)中，而是應(yīng)用基于電壓的逆 變器；所述風(fēng)能設(shè)施具有不同于大型電廠的尺寸布置，其中所述風(fēng)能設(shè)施的額定功率通常 比大型電廠的額定功率小大約30個百分點；所述風(fēng)能設(shè)施通常經(jīng)受不同的政治法規(guī)，所述 政治法規(guī)通常通過電的供應(yīng)電網(wǎng)的運(yùn)營商來保證功率的接收；所述風(fēng)能設(shè)施通常分散地設(shè) 立；所述風(fēng)能設(shè)施通常饋入到中壓電網(wǎng)中，相反地，大型電廠通常饋入到最高電壓電網(wǎng)中。
[0014] 此外，有問題的是如下情形：其中盡管全面注意和預(yù)備最后還出現(xiàn)要避免的失穩(wěn)。 如果出現(xiàn)這種失穩(wěn)，那么針對相關(guān)的電網(wǎng)連接點切斷電能發(fā)生器。這種切斷根據(jù)預(yù)設(shè)的標(biāo) 準(zhǔn)觸發(fā)并且分別相關(guān)的發(fā)生器監(jiān)控該標(biāo)準(zhǔn)并且當(dāng)所述發(fā)生器識別到存在該標(biāo)準(zhǔn)時切斷。但 是因此，饋入到電網(wǎng)中的功率進(jìn)而存在于電網(wǎng)中的功率立即發(fā)生變化。所述發(fā)生器的所述 功率的損失能夠引起：附近的其他的電網(wǎng)連接點具有用于切斷的標(biāo)準(zhǔn)并且相應(yīng)地其他的發(fā) 生器切斷，這又能夠帶來切斷更其他的發(fā)生器，直到整個供應(yīng)電網(wǎng)完全斷電。
[0015] 德國專利商標(biāo)局在本申請的在先申請中檢索到如下現(xiàn)有技術(shù)：DE 102009027981B4、DE 102008062356A1、W0 2011/050807A2 和 DE 102008045938A1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 因此，本申請基于如下目的：處理上述問題中的至少一個。特別地，應(yīng)當(dāng)提出如下 解決方案，所述解決方案在供應(yīng)電網(wǎng)中的所描述的失穩(wěn)的情況下或在至少一個正面臨的失 穩(wěn)的情況下將所面臨的危害保持得盡可能小。至少應(yīng)當(dāng)提出一種替選的解決方案。
[0017] 因此，根據(jù)本發(fā)明，提出一種根據(jù)權(quán)利要求