用于运行风能设备的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于至少一个风能设备的方法。此外，本发明设及一种风能设备 并且本发明也设及一种具有多个风能设备的风电场。
【背景技术】
[0002] 风能设备通常是已知的。所述风能设备从风中产生电能并且将所述电能馈入到供 电网中。除此之外，在多年前就已经提出：风能设备向供电网中馈电，使得所述风能设备也 超出纯提供能量的范畴支持供电网。
[0003] US 6,784,564例如描述了一种方法，其中根据电网电压减小所馈入的有功功率。 设及与电网频率有关的功率调节的方法从US 6，891，281中已知。US 6，965，174描述了根据 电网电压设定相位角。
[0004] 运样的措施是重要的并且(尤其在分散式电网中）能够有助于改进电网质量并且 有时甚至首次能够实现或持久地保证供电网或其中至少一个部段的稳定的运行。但是，目 前至少在德意志联邦共和国中风能设施在电网中的份额日益增大，无疑仍有许多国家将跟 随德意志联邦共和国。因此，风能设施在今后对于稳定供电网而言也承担大的、可能越来越 多的责任。因此研发并且尽可能进一步改进其支持电网的能力。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明所基于的目的是:解决至少一个在上文中所提到的问题。尤其应提出 如下解决方案，所述解决方案有助于进一步改进通过风能设备对供电网的支持。至少应提 出关于已知的方法或者系统的替选的解决方案。
[0006] 德国专利商标局在对于本PCT申请的优先权申请中检索到下述现有技术:DE 10 2005 041 927 B4、DE 10 2005 049 426 B4、DE 10 2008 037 449 B4、DE 10 2011 007 037 A1和WO 2003/058 063 Al.。
[0007] 根据本发明提出根据权利要求1所述的方法。该方法控制至少一个风能设备，所述 风能设备配置成用于将电功率馈入到供电网中。只要在技术上是有意义的，那么结合单独 的风能设备的阐述也设及多个风能设备W及具有多个风能设备的风电场，即使运没有分别 关于每个单独的特征并且在每个单独的优点中提及时也如此。当从所述阐述中得出运同样 应用于风能设备或风电场时，运是尤其适用的。
[0008] 因此提出：至少一个风能设备根据供电网中的功率供应将电有功功率馈入到供电 网中，或者从供电网中提取电有功功率。特别地，在"正常运行"时，将电有功功率馈入到供 电网中，但是在电网中功率过量供应的情况下由至少一个风能设施从电网中提取电有功功 率。所述被提取的有功功率随后被输送给至少一个电消耗器，所述电消耗器存在于至少一 个风能设备或者风电场中。所述消耗器不一定必须在空间上设置在风能设备中，即使运通 常是运种情况。尤其在此提出:使用现有的消耗器。
[0009] 此外，根据供电网的另一状态变量，例如供电网的电网频率或电网电压将电无功 功率馈入到供电网中或者从该供电网中提取电无功功率。
[0010] 因此提出一种所谓的"4象限运行"，因此也就是说被馈入的有功功率和被馈入的 无功功率能够彼此无关地是正的或负的。所提出的方法因此也明确地包含运两个象限，其 中从供电网中提取电有功功率并且馈入无功功率，运是一个象限，并且其中从供电网中提 取电有功功率并且同样提取无功功率，运是另一象限。
[0011] 优选地，电消耗器中的至少一个不具有电阻组。也就是说，优选使用至少一个如下 消耗器，所述消耗器不仅仅设置作为电阻组等W用于消耗电能，即在技术上正确地表述在 没有其它目的情况下用于将电能转换为热能。相反提出：使用如下消耗器，所述消耗器本就 设置在风能设备和风电场中。因此仅通过所提出的用于运行至少一个风能设备的方法就已 经能够实现进步，而不必附加地设置设备。
[0012] 待用于接收在一种情况下从供电网中提取的电功率的一个或多个电消耗器例如 能够包括用于加热转子叶片的叶片加热装置。同样，能够使用用于加热发电机的发电机加 热装置。W吊舱加热装置作为其它实例，所述吊舱加热装置能够加热风能设备的吊舱的内 部。此外考虑用于加热风能设备塔的塔加热装置。尤其使用现有的加热装置或加热设备能 够实现将不可忽略的电能量转换为热能，所述热能能够放射到周围环境。
[0013] 但是尽管如此也可W考虑其它消耗器，例如相应的风能设备的发电机，所述发电 机能够W马达驱动运行的方式运行。由此能够将能量的一部分转化为空气运动。原则上也 可W考虑在此驱动发电机，使得所述发电机被加热并且就此而言用作为其它的消耗器W将 电能转换为热能。尽管如此在此需相应谨慎地进行，W便不损坏发电机。
[0014] 尤其提出：当存在功率下降的必要性时，消耗器才运行。所提到的在此也应被使用 的消耗器分别设置用于执行特定的功能、即消耗器功能，所述消耗器功能分别与所述消耗 器相关联。在叶片加热装置中运是加热叶片的功能。在发电机加热装置中运是加热发电机 的功能并且必要时也是干燥发电机的功能。所述相应的消耗器功能通常仅在特定的情况下 执行，也就是说，叶片加热装置尤其当识别到结冰并且应解冻冰时运行。但是在此提出：与 运种消耗器功能的需求无关地运行相应的消耗器，也就是说，例如在盛夏也运行叶片加热 装置。
[0015] 相应地也根据一个实施方式提出：从供电网中提取的电功率用于:与是否存在除 冰的需求无关地运行至少一个除冰设备、尤其叶片加热装置。尤其与是否存在结冰、是否预 期结冰或者究竟是否可能结冰无关。也就是说，即使在盛夏也运行除冰设备。优选地，即使 对于本身在任何时候从未预期会结冰的地点，风能设备也装配有除冰设备。
[0016] 此外或者替选地提出：借助于所提取的功率或者其一部分与是否存在进行干燥的 需求无关地运行用于干燥发电机或者用于干燥风能设备的另一功能单元的至少一个干燥 装置。本来就存在的发电机加热装置或者其它干燥装置因此能够在从供电网中提取功率的 情况下用作为消耗器。
[0017] 供电网中的功率供应能够视为供电网的状态变量。据此来馈入或者提取无功功率 的其它状态变量优选包括:供电网的电网频率和/或供电网的电网电压。也就是说，根据运 些实施方式，有功功率的馈入或者提取根据功率供应来设定而无功功率的馈入或者提取根 据电网频率和/或电压电压来实行。在此，无功功率的与电网频率和/或电网电压相关的馈 入或者提取不仅定性地而且定量地与所提到的状态变量相关。也就是说，无功功率的水平 w及动态的升高或者下降能够与所提到的电网状态变量相关。
[0018] 同样地，电网状态变量的水平和/或特性能够被认定为标准。
[0019] 优选地，所述方法使用频率逆变器，W便将有功功率和无功功率馈入到供电网中 或者从供电网中提取有功功率和无功功率。由此可行的是，将所述馈入或提取操作与风能 设备的、尤其发电机的工作方式完全去禪。每个设备控制装置都能够在匹配规定的情况下 首先不变地继续运行。当然，当需要较少的功率或者功率甚至为负时，控制装置才在必要时 调整风能设备的运行。但是，在馈入或者提取有功功率和/或无功功率时的立即响应能够首 先与变频器无关地执行。
[0020] 优选地，所述风能设备或所有相关的风能设备W所谓的全逆变器运行的方式运 行。在该全逆变器运行中，为了对正常的发电操作进行阐述，发电机的由发电机从风中提取 的全部能量被整流并且传输到相应的直流电压中间回路中。从该直流电压中间回路中，所 述频率逆变器或者多个相应共同作用的频率逆变器产生待馈入的功率，即根据频率、相位 和振幅待馈入的电流。
[0021 ]在功率提取的操作中，也仅简称为逆变器的所述频率逆变器将功率或能量从供电 网中导入到直流电压中间回路中。随后，相应的消耗器能够从该直流电压中间回路提取相 应的能量。有利的是，虽然在相应的消耗器上用于提取运种功率的指令信号从风能设备中 或者甚至风电场中的中央部位处进行，但是相应的消耗器自主地实行紧随其后的转换。最 后，相应的消耗器在其它情况下也自主地工作，也就是说，当所述消耗器不用于功率消耗而 是用于正规地运行消耗器功能时也自主地工作。
[0022] 优选地，在所提出的方法中使用多个风能设备，所述风能设备形成风电场并且在 此经由共同的电网连接点向供电网馈电。由此，能够将所提到的效果和所提到的特性组合。 运种在共同的电网连接点上向电网馈电的风电场由此就可馈入的和可提取的功率的量方 面而言与单独的风能设备相比通常也具有显著的价值，所述功率包括有功功率和无功功 率。优选地，因此运种风电场W所描述的4象限运行的方式运行从而从供电网的视角来看不 仅对于提供能量而且对于调节能力的潜力价值显著。所述风电场显著地满足了功率供应， 包括通常的功率需求。此外，所述风电场由此也有利地影响如下情形:在过去甚至在特定的 情况下必须为降低功率而付费。
[0023] 优选地，提出一种风能设备，所述风能设备配置为用于使用根据上述实施方式中 的至少一个实施方式所述的方法。
[0024] 更优选地提出一种风电场，所述风电场使用多个风能设备并且配置为用于使用根 据上述实施方式中的至少一个实施方式所述的方法。
[0025] 优选地，运种风电场具有用于控制风能设备的中央的控制装置，所述中央的控制 装置也控制所描述的4象限运行，使得风电场能够在电网连接点上作用为有效的馈入和调 节单元。
【附图说明】
[0026] 接下来根据实施方式参考附图示例性地详细阐述本发明。
[0027] 图1示意性地示出风能设备的立体视图。
[002引图2示意性地示出风电场。
[0029] 图討良据象征性的图表图解说明所提出的4象限运行。
【具体实施方式】
[0030] 图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106,所述 转子具有转子叶片108和导流罩110。转子106在运行时由于风而处于旋转运动中从而驱动 吊舱104中的发电机。
[0031] 图2示出示例性地具有Ξ个风能设备100的风电场112,所述风能设备能够是相同 的或者不同的。Ξ个风能设备100因此基本上代表风电场112的任意数量的风能设备。风能 设备100经由电场电网114提供其功率、即尤其所产生的