电流。在此各个风能设备100的分别 所产生的电流或功率相加并且通常设置有变压器116,所述变压器将场中的电压转换为高 压，W便随后在馈入点118上给供电网120馈电，所述馈入点通常也称为共同的电网连接点 或者简称为PCC。图2仅是风电场112的简化视图，所述视图例如没有示出控制装置，虽然控 制装置自然是存在的。场电网113例如也能够不同地设计，其中例如也在每个风能设备100 的输出端上存在变压器，仅W-个不同的实施例为例。
[0032] 图3图解说明根据在复平面中的图表中的表现形式所提出的4象限运行，即，所述 复平面沿着横坐标方向代表有功功率而沿着纵坐标方向代表无功功率Q。在该图表中，因此 也描绘角度巧，所述角度就此而言是被馈入的电流和电压之间的相位角。在此为了图解说 明，在图形上从复平面的该图表中分开地示出四个区域，所述区域分别示出一个象限，其方 式是:在坐标系的区域中加入间距。因此，所述图表示出四个象限，所述四个象限WQI至QIV 来标记。因此在运种情况下标出四个象限，其中在其它情况下WQ来标记无功功率。
[0033] 根据图3的第一象限QI示出如下情况，其中馈入有功功率和无功功率。被馈入的有 功功率标记为Pg(生成的功率)而无功功率标记为Qig(生成的、感性的无功功率）。从被馈入 的有功功率Pg和被馈入的感性的无功功率Qig中得出视在功率|。
[0034] 所述第一象限也能够代表馈电的正常情况。为了再一次说明馈入感性的无功功 率，运恰好引起Pg、Qig和；I的矢量图，在第一象限中也标明感应率的符号。通过本领域技术 人员所使用的术语"滞后"，运与落后表示相同含义，此外表明：在运种运行中被馈入的电流 落后于电压，即恰好相差所示出的角度Φ。
[0035] 在第二象限Qn中，从供电网中提取有功功率，也就是说消耗并且不生成有功功 率，运通过符号化（功率消耗(consumed))来表明。无功功率分量Qcc为正。但是因为提取有 功功率，所W在此无功功率也被标记为提取山〇113皿6(1)，然而被用作为容性无功功率，由此 使用标记Qcc。电流在此领先于电压，运称为"超前"并且通过第二象限QII中的（电容器）的 电容的符号来说明。
[0036] 所提取的容性无功功率化C至少在理论上也能够称为生成的感性无功功率Qig，但 是运从技术视角来看可能是困惑的，至少根据所选择的视图，因为超前的电流和所示出的 角度帶相应地表示容性无功功率。
[0037] 此外，平行于横坐标示出两个电阻，所述电阻由此W符号的方式表现该复杂视图 的实际轴线。
[0038] 在第Ξ象限QIII中，同样提取有功功率化，即消耗有功功率。但是无功功率Qic的 份额在此为负。由此消耗感性无功功率并且电流滞后（lag)于电压，由此在此也再次使用所 示出的电感的符号。
[0039] 第四象限QIV最后示出如下情况:馈入有功功率Pg并且提取(感性)无功功率Qcg， 运对应于馈入(生成)容性无功功率Qcg，使得选择标记化g，因为在此电流再次超前于电压。 运在此也通过电容说明。
[0040] 由此实现如下解决方案，所述解决方案提出风能设备或者风电场的4象限运行并 且该特性通过图3说明。
[0041] 在此基于如下考虑:在德国的能量变革中风能就算不是全部主流也是主流之一。 在技术含量上来说，所述建议当然不局限于德国。通过在此所介绍的解决方案也考虑如下 主题，如市场直销、控制储量和分钟储备，所述主题形成用于构造所谓的绿色发电厂的组成 部分。提出:所提供的能量被组织为，使得能够关闭传统的发电厂、尤其核能发电厂。尽管如 此，但是必须能够在无需运些大的并且部分地处于领导地位的并且稳定电网的发电厂的情 况下实现和运行稳定的电网。已认识到：关键问题在此是配电电网中的负载流控制W及上 一级的在传输电网中的负载流控制，运两者均形成供电网的一部分。该负载流控制是供电 网的稳定性的参数。
[0042] 传统的发电厂通常设计用于提供能量。运种传统的发电厂的系统服务功率仅局限 于提供所需的能量、提供用于维持电压的无功功率和控制供电网中的负载流。运种发电厂 仅在发电操作(也称为"生成操作"）中提供所述服务功率，即在输出能量时提供所述服务功 率。
[0043] 在特别提出的4象限发电厂、即能够W4象限运行来运行的风能设备或者风电场的 4象限发电厂，是即使在消耗性的操作（"消耗操作"）中也提供系统服务功率的可行性，即即 使在从供电网中获取能量时也是如此。对此提出通过消耗能量来控制负载流的可行性。
[0044] 除了将馈电降低到0之外也能够从供电网中提取功率。
[0045] 作为实例，应当指出的是:在德国北部多风从而提供大量风能用于向供电网馈电， 也就是说，因此也向欧洲联合电网馈电。由此产生的过量供应可能显著提高从德国北部向 德国南部的负载流，运在联合电网中可能会引起问题。为了控制联合电网中的负载流使得 不会出现问题，受控地接通德国内大量分布式风能设备中的大量大的消耗器(例如热消耗 器）。消耗器可能是发电机加热装置、叶片加热装置W及W马达运行方式运行的发电机。除 了受控的参考功率外也能够引入服务，如用于负载流控制的无功功率。该方法虽然在全球 的能量平衡方面具有缺点，但是在大量广泛散布的执行器、即能够相对短期地激活和去激 活的风能设备中具有优点。也就是说，能够对电网中的过程快速地做出响应，其中本发明此 外针对所描述的4象限运行给出运种建议。
[0046] 作为用于图解说明的另一实例，应当指出的是，能量在现货市场上进行交易。存在 电流价格能够跌至负3000欧元/MWh的时间。运种地域性的能量过量供应和由此引起的负的 价格此时能够被调节，其方式是：导致运种所描述的价格特性的过剩能量在地域性的风能 设备中通过接通大的消耗器、尤其热消耗器来降低或者甚至完全消除。
【主权项】
1. 一种用于控制至少一个风能设备（100)的方法，其中 至少一个所述风能设备（100)配置为用于将电功率馈入到供电网（120)中，并且 根据所述供电网（120)中的功率供应 -将电有功功率馈入到所述供电网（120)中，或者 -从所述供电网（120)中提取电有功功率并且将所述电有功功率输送给至少一个所述 风能设备（100)的至少一个电消耗器，以及 根据所述供电网（120)的另外的状态变量 -将电无功功率馈入到所述供电网（120)中，或者 -从所述供电网（120)中提取电无功功率。2. 根据权利要求1所述的方法， 其中至少一个、多个或者所有的所述电消耗器不具有电阻组和/或配置为用于执行不 仅仅以将电能转换为热能为目的的功能。3. 根据权利要求1或2所述的方法， 其中所述电消耗器中的至少一个电消耗器选自： -用于加热转子叶片（108)的叶片加热装置， -用于加热发电机的发电机加热装置， -用于加热吊舱（104)的吊舱加热装置， -用于加热风能设备塔（102)或其部段的塔加热装置，和 -在马达驱动的运行中相应的所述风能设备（100)的发电机。4. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， -至少一个所述消耗器设置用于执行消耗器功能，以及 -将从所述供电网（120)中提取的所述电功率用于与在此刻是否存在对所述消耗器的 消耗器功能的当前需求无关地运行相应的、至少一个所述电消耗器。5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 将从所述供电网（120)中提取的所述电功率用于 -与是否存在除冰的需求无关地、尤其与是否存在结冰、是否预期结冰或者究竟是否可 能结冰无关地运行至少一个除冰设备、尤其叶片加热装置，和/或 -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所述风能设备 (100)的另一功能单元的至少一个干燥装置。6. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 根据所述供电网（120)中的所述功率供应和所述供电网（120)的另外的所述状态变量， 从所述供电网（120)中提取电功率并且同时将电无功功率馈入到所述供电网（120)中或者 从所述供电网（120)中提取电无功功率。7. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 另外的所述状态变量包括从下述组中选择的变量： -所述供电网（120)的电网频率，和 -所述供电网（120)的电网电压。8. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于，电有功功率的馈入或者提取以及电无功功率的馈入或者提取借助于至少 一个频率逆变器来实行，尤其为此以全逆变器运行的方式运行至少一个所述风能设备 (100)。9. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 设有多个风能设备（1〇〇)，所述风能设备形成风电场（112)并且经由共同的电网连接点 (PCC)向所述供电网（120)馈电。10. -种风能设备（100)，所述风能设备配置为用于使用根据权利要求1至8中任一项所 述的方法。11. 一种具有多个风能设备（1〇〇)的风电场（112)，所述风能设备经由共同的电网连接 点(PCC)向供电网（120)馈电并且使用根据权利要求1至9中任一项所述的方法。12. 根据权利要求11所述的风电场(112)， 其特征在于，存在用于控制至少一个所述风能设备（100)的中央的控制装置。
【专利摘要】本发明涉及一种用于控制至少一个风能设备(100)的方法，其中至少一个风能设备(100)配置为用于将电功率馈入到供电网(120)中，以及根据所述供电网(120)中的功率供应将电有功功率馈入到所述供电网(120)中，或者从所述供电网(120)中提取电有功功率并且将所述电有功功率输送给至少一个所述风能设备(100)的至少一个电消耗器，根据所述供电网(120)的另外的状态变量将电无功功率馈入到所述供电网(120)中，或者从所述供电网(120)中提取电无功功率。
【IPC分类】F03D7/02, H02J3/38, F03D9/25
【公开号】CN105705785
【申请号】CN201480060725
【发明人】黑尔格·吉茨
【申请人】乌本产权有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2014年9月26日
【公告号】CA2926728A1, DE102013222452A1, WO2015067408A1