用于控制电发生器的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于控制在电网连接点处连接到电的供应电网上的电能发生器 的方法。此外，本发明涉及一种连接于电的供应电网的电能发生器。
【背景技术】
[0002] 将电能馈入到电的供应电网、例如欧洲联合电网或美国电网中通常是已知的。在 此，下面将电的供应电网理解为交流电压电网，如其普遍贯彻的那样。这不排除在电网中存 在直流电压部段。同样地，在任何情况下，与频率无关的方面原则上也能够与直流电压电网 相关。历史上，到电的供应电网中的馈入借助由例如煤炭、核能或气体的初级能源驱动同步 发电机的大型电厂来进行。与同步发电机的极对数和同步发电机的转速相关，所述同步发 电机以特定的频率馈入到供应电网中。同步发电机能够以控制的方式受到影响，以便例如 设定功率。但是这种调节过程能够是缓慢的。
[0003] 在要馈入的供应电网中的情形发生变化的情况下，同步发电机的物理反应通常在 任何情况下都短暂地影响电网状态的变化。例如，当供应电网不能够完全地接收由同步发 电机所提供的或可提供的功率时，同步发电机的转速提高。因此，多余的功率然后加速同步 发电机，这造成馈入频率的提高。相应地，供应电网中的频率能够提高。
[0004] 在馈入到供应电网中时，还能够考虑电网稳定性。电网稳定性的损失、即供应电网 的稳定性的损失能够引起切断用于馈入的发生器。这种也在德语语言使用中在专业领域称 作"Loss of Stability，失去稳定性"或缩写为"LOS"的这种失稳描述物理性质的过程，所 述过程不再允许继续运行并且必须通过切断来结束。在电厂的情况下，所述电厂的功率此 后受到影响并且由此能够有助于所谓的亏损功率的加重。在最差的情况下，所述失稳由于 赤字累积和故障加重引起能量系统的完全失效。这种完全失效是极其罕见的，但是例如在 2004年9月24日在意大利出现过。
[0005] 能够将丧失电网稳定性、即所谓的失稳理解为如下现象，其中首先失去角度稳定 性，这最后能够引起丧失电压稳定性。
[0006] 尤其将要达到的过电流规定为稳定性标准，在出现失稳的情况下必须能够提供所 述过电流。这是相应设计系统的前提条件。因此，新的电厂、尤其要新构建的电厂与供应电 网相协调，如这在电网连接点处表现出来，应当将电厂连接到所述电网连接点处。
[0007] 在将大型电厂连接到电的供应电网上时的重要的标准是短路电流比，所述短路电 流比也在德语语言使用中在专业领域称作为"Short circuit ratio,短路比"并且缩写成 "Scr"。所述短路电流比是短路电流功率与连接功率的比。在此，将短路功率理解为如下功 率，相关的供应电网在所观察的应连接有电厂的电网连接点处当在那里出现短路时能够提 供所述功率。连接功率是要连接的电厂的连接功率，尤其是要连接的发电机的额定功率。
[0008] 为了确保安全运行，即为了尽可能地排除失稳（失去稳定性），电厂通常针对相关 的电网连接点设计成，使得短路电流比大于数值10、通常甚至大于数值15。供应电网因此 于是能够在电网连接点处提供高的短路功率。这表示，电网具有小的电网阻抗并且称作为 强电网。
[0009] 在弱电网的情况下，即当存在高的电网阻抗时，相应地仅能够以小的连接功率进 行馈入，或者仅能够连接具有小的连接功率的电厂。这通常引起：要么在这种电网连接点处 不连接新的电厂，要么电网必须尤其通过设置另外的性能更强的线路来改变。这通常也称 作为电网加强。
[0010] 为了通过分散的发生单元、尤其是风能设施馈入电能，电网的失稳的问题、即所谓 的失去稳定性基本上是未知的。尽管在90年代结束时已经首次提出风能设施也能够贡献 于对电网的电支持，然而这没有考虑失稳的原因，尤其是由于到供应电网中的馈入所引起 的失稳的原因。
[0011] 因此，例如德国专利申请US 6, 891，281描述如下方法，其中风能设施根据电网频 率改变其功率馈入、尤其是能够节流。US 7, 462, 946提出：在电网干扰的情况下、即尤其在 短路的情况下，代替与电网分离，风能设施限制其馈入的电流，以便由此也实现电网支持。 从US 6, 965, 174中，为了通过风能设施进行电网支持，描述如下方法，所述方法根据电网 电压设定所馈入的电流的相位角进而与电压相关地将无功功率馈入到电网中，以便由此支 持电网。US 6, 984, 898同样涉及用于借助于风能设施进行电网支持的方法，其中风能设施 必要时根据电网电压降低要馈入到电网中的功率，以便由此尤其避免与电网分开，以便由 此也通过风能设施实现对电网的支持。
[0012] 这种能够为电网中的失稳（失去稳定性）的原本的原因的分散的发生单元、如风 能设施不被考虑。由 V. Diedrichs 等为 "10th International Workshop on Large-Scale Integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Farms，奥尔胡斯（丹麦），2011年10月25至26日"提交和演讲了论 文"Loss of(Angle)Stability of Wind Power Plants"。在那里，基本上指出如下问题： 电网中的失稳（失去稳定性的损失）基本上也能够针对为了馈入连接到供应电网上的风能 设施出现。该论文在此基本上描述针对该问题的敏感性。明确引用该论文和其内容，特别 是其技术阐述内容也适用于本申请。
[0013] 原则上，电的供应电网上的大型电厂的运行和连接的了解、经验或其他的知识不 能够转用到包括具有多个为了馈入连接到供应电网上的风能设施的大型的风电厂在内的 风能设施上。已经负责将电厂连接到供应电网上并且希望在其上运行的技术人员与将风 能设施连接到供应电网上并且期望在其上运行的专业人员不同。风能设施（并且大量下 述内容也适用于其他的分散的发生单元）与风相关进而必须考虑波动的能量源；所述风能 设施通常不借助直接与电网耦联的同步发电机馈入到供应电网中，而是应用基于电压的逆 变器；所述风能设施具有不同于大型电厂的尺寸布置，其中所述风能设施的额定功率通常 比大型电厂的额定功率小大约30个百分点；所述风能设施通常经受不同的政治法规，所述 政治法规通常通过电的供应电网的运营商来保证功率的接收；所述风能设施通常分散地设 立；所述风能设施通常馈入到中压电网中，相反地，大型电厂通常馈入到最高电压电网中。
[0014] 此外，有问题的是如下情形：其中尽管全面注意和预备最后还出现要避免的失稳。 如果出现这种失稳，那么针对相关的电网连接点切断电能发生器。这种切断根据预设的标 准触发并且分别相关的发生器监控该标准并且当所述发生器识别到存在该标准时切断。但 是因此，馈入到电网中的功率进而存在于电网中的功率立即发生变化。所述发生器的所述 功率的损失能够引起：附近的其他的电网连接点具有用于切断的标准并且相应地其他的发 生器切断，这又能够带来切断更其他的发生器，直到整个供应电网完全断电。
[0015] 德国专利商标局在本申请的在先申请中检索到如下现有技术：DE 102009027981B4、DE 102008062356A1、W0 2011/050807A2 和 DE 102008045938A1。
【发明内容】
[0016] 因此，本申请基于如下目的：处理上述问题中的至少一个。特别地，应当提出如下 解决方案，所述解决方案在供应电网中的所描述的失稳的情况下或在至少一个正面临的失 稳的情况下将所面临的危害保持得尽可能小。至少应当提出一种替选的解决方案。
[0017] 因此，根据本发明，提出一种根据权利要求