风能设施和用于运行风能设施的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风能设施以及一种用于运行风能设施的方法。
【背景技术】
[0002]风能设施具有能转动的转子，所述转子通过风的力置于旋转。转子直接地或经由传动装置与发电机连接，所述发电机将转子的转动运动转换为电功率。将产生的电功率馈入到供电网中。供电网由多个产生能量的单元(风能、火力发电厂、太阳能等)和大量消耗器构成。供电网络具有参数，例如电网频率、电网电压等。供电网的运营者的目的是，运行供电网，使得供电网的参数(电网电压和电网频率)不高于或低于一定的临界值。
[0003]在供电网中的特定的故障的情况下，即当参数高于或低于临界值时，影响风能设施的运行，使得向下调节风能设施，即降低风能设施的转子的转速并且必要时停止转子，使得电功率不再产生并且不馈入到供电网中。由于风能设施的转子的高的质量，不能立即停止风能设施的转子。换言之，如果在供电网中出现故障，那么例如通过转子叶片的桨距调节(通过改变桨距角)来降低风能设施的转子的转速。为此，能够调节转子叶片的桨距或转动转子叶片，使得存在相对于风的最小作用面。因为风能设施的转子在供电网中出现故障之后也一如既往地转动，所以尽管降低，电功率一如既往地在风能设施中产生并且输出给供电网。
[0004]在基于优先权的德国专利申请中，德国专利商标局检索到下述文件:DE 10 2005049 426 B4 ；US 2007/0100506 Al ；US 4,511, 807 A ；EP 2 075 890 Al ；W0 99/50945 Al ；US 2003/0193933 Al和 EP 2 621 070 Al。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，提出一种风能设施和一种用于运行风能设施的方法，其能够更好地对风能设施所连接的供电网中的故障作出反应。
[0006]所述目的通过根据权利要求1所述的风能设施以及通过根据权利要求4所述的方法来实现。
[0007]因此，提出一种风能设施，所述风能设施具有:带有至少两个转子叶片的转子；发电机，所述发电机直接地或间接地与风能设施的转子耦联并且在转子转动时产生电功率；和用于控制风能设施的运行的控制单元。当供电网的参数高于或低于临界值时，控制单元激活第一故障运行方式。控制单元在第一故障运行方式中构成为用于，将转子的转速降低到零并且激活斩波器，以便将在故障运行方式中由发电机产生的电功率通过斩波器消耗。
[0008]本发明同样涉及一种风能设施，所述风能设施具有:带有至少两个转子叶片的转子；发电机，所述发电机直接地或间接地与转子耦联并且在转子转动时产生电功率；和用于控制风能设施的运行的控制单元。控制单元构成为用于，当供电网的参数高于或低于临界值时，激活第二故障运行方式。控制单元在第二故障运行方式中构成为用于，控制风能设施，使得其吸收并且通过斩波器消耗来自供电网的功率。
[0009]本发明涉及一种思想，提出一种具有带有功率电子装置或逆变器的配电柜的风能设施。在配电柜中还设有斩波器，所述斩波器与负载电阻耦联。风能设施具有控制单元，当检测到供电网中的故障、例如过频时，所述控制单元通过改变转子叶片的桨距角来降低风能设施的转子的转速。因此，通过控制单元降低转子的转速。然而，由于风能设施的转子的高的质量，不能够直接且立即停止转子。更确切地说，风能设施例如需要几秒钟来完全停止转子。在该时间期间，与转子耦联的发电机还产生输出给供电网的电功率。
[0010]根据本发明，当在供电网中出现故障(超过或低于供电网的参数的临界值)时，控制单元能够切换成故障运行方式。在故障运行方式中，控制单元激活斩波器，以便将由发电机产生的功率经由斩波器和至少一个负载电阻转换为热量。通过发电机从检测到供电网中的故障起由风能设施在降低转子的转速时产生的电功率经由斩波器转换为热能。因此，能够实现，风能设施从检测到供电网中的故障起(即突然地)不再将功率馈入到供电网中。
[0011]这尤其在故障为电网中的过频时是有意义的，所述过频显示出，将过多的功率馈入到供电网中或消耗过少的功率。为了降低过频，必须将更少的能量馈入到供电网中或从供电网获取更多的能量。通过根据本发明地激活斩波器以转换风能设施在故障运行方式中产生的功率，风能设施能够非常快速地、即实际上从在供电网中出现故障起不再将功率馈入到供电网中，使得风能设施能够非常非常快速地对供电网中的故障、尤其在过频的情况下作出反应进而能够以支持电网的方式干涉。根据本发明，由风能设施产生的功率能够直接地或突然地不再馈入到供电网中。
[0012]根据本发明的一个方面，风能设施例如能够在无风时和在供电网中出现故障(例如过频)时用于，将来自供电网的功率吸收并且经由斩波器和与其耦联的负载电阻转换为热量，使得风能设施因此作为消耗器与供电网耦联。由此，通过风能设施能够非常快速地从供电网获取电功率。
[0013]根据本发明的另一个方面，供能公司能够对风能设施的运行产生影响。这尤其能够在供电网中出现故障时进行。根据本发明，根据供能公司EVU的要求，在供电网中出现故障时例如能够关闭风能设施，并且在关闭时产生的功率能够根据本发明经由斩波器转换为热量。因此，能够实现，非常快速地将风能设施从电网断开并且同时没有功率馈入到供电网中。
[0014]当检测到电网中的过压时，也能够应用根据本发明的用于运行风能设施的方法。
[0015]根据本发明的另一个方面，能够检测电网频率的频率变化，并且例如在超过频率变化的临界值时能够关闭风能设施，并且在此产生的功率能够借助于斩波器和负载电阻转换为热量。因此，在紧急情况下能够将输出的功率快速地降低到零。
[0016]本发明的其他设计方案是从属权利要求的主题。
【附图说明】
[0017]在下文中参照附图详细阐述本发明的实施例和优点。
[0018]图1A示出根据本发明的风能设施的示意图；
[0019]图1B示出根据本发明的风电厂的示意图；
[0020]图2示出用于说明根据第一实施例的方法的图形；
[0021]图3示出用于说明根据本发明的第二实施例的方法的图形；以及
[0022]图4示出用于说明根据本发明的方法的图形。
【具体实施方式】
[0023]图1示出根据本发明的风能设施的示意图。
[0024]图1示出根据本发明的风能设施的示意图。风能设施100具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动进而在吊舱104中具有发电机。转子叶片108的桨距能够通过在相应的转子叶片108的转子叶片根部上的桨距马达来改变。
[0025]风能设施100还具有用于控制风能设施的运行的控制单元120和例如呈斩波器400的形式的电消耗器。电消耗器400用于消耗风能设施产生的、但是不能输出到供电网上的能量并且尤其将其转换为热量。
[0026]图1B示出具有多个风能设施的风电厂的示意图。在图2中尤其示出具有三个风能设施100的风电厂112，所述风能设施能够是相同的或不同的。三个风能设施100基本上代表风电厂112的任意数量的风能设施100。风能设施100经由电厂网(Parknetz) 114提供其功率、即尤其产生的电流。在此，各个风能设施100的相应产生的电流或功率相加并且可选地能够设有变压器116，所述变压器能够对电厂网中的电压进行升压变换，以便因此在通常也称作(公共连接点，Point of Common Coupling)PCC的馈入点118处馈入到供电网130中。在图1B中仅示出风电厂112的例如未示出控制装置的简化的示图，尽管如此当然能够存在控制装置。可选地，在每个风能设施100的输出端处能够设有变压器。
[0027]根据本发明，提出至少一个根据本发明的实施例的风能设施100，即不一定必须提出风电厂。但是，本发明也能够应用于具有多个风能设施的风电厂。
[0028]可选地，测量单元140能够与供电网130耦联，以便检测电网频率、电网电压和/或电网频率的或电网电压的变化。
[0029]根据本发明，消耗器400设为用于将电能例如转换为热量。消耗器例如能够构成为斩波器400。消耗器能够可选地具有控制电子装置，以便控制消耗器的运行。
[0030]电消耗器400能够设在风能设施中。可选地，电消耗器400也能够在中央设置在发电厂中。
[0031]可选地，能够设有中央风电厂控制单元(Farm Control Unit) FCT，所述中央风电厂控制单元能够控制风电厂的运行和相应的风能设施的运行。根据本发明，中央风电厂控制单元FCU在此能够为每个风能设施激活第一和/或第二运行方式。可选地，中央风电厂控制单元FCU能够具有数据输入端，借助所述数据输入端，供能公司能够控制中央风电厂控制单元FCU，使得能够激活第一和/或第二故障运行方式。
[0032]图2示出用于说明根据第一实施例的方法的图形。在图2中示出由风能设施输出的电功率P关于时间的变化曲线以及电网频率f关于时间的变化曲线。根据第二实施例的风能设施能够基于在图1中示出的风能设施。在时间点tl，在供电网中出现故障。电网频率升高超过50赫兹的数值。从时间点tl起，由风能设施输出的功率典型地降低到零。
[0033]风能设施具有用于控制风能设施的运行