用于運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備、風(fēng)電廠等和與其電連接的電產(chǎn)氣單元的方法。風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠在充足的風(fēng)的情況下產(chǎn)生電功率并且將所述電功率饋送到連接于風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠的電網(wǎng)中。每個(gè)風(fēng)能設(shè)備以預(yù)定的功率曲線運(yùn)行。電功率通過風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠從達(dá)到第一風(fēng)速(起始風(fēng))起產(chǎn)生。只要風(fēng)速處于第一風(fēng)速(起始風(fēng))和第二風(fēng)速(額定風(fēng))之間，風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠處于部分負(fù)荷運(yùn)行中。當(dāng)風(fēng)速處于大于第二風(fēng)速(額定風(fēng)速)的范圍中時(shí)，風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠處于額定功率范圍。由風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠產(chǎn)生的電功率、優(yōu)選電功率的至少預(yù)定部分在電產(chǎn)氣單元中消耗，使得在電產(chǎn)氣單元中產(chǎn)生可燃的氣體、尤其是氫氣和/或沼氣等。由風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠在部分負(fù)荷運(yùn)行中產(chǎn)生并且沒有在電產(chǎn)氣單元中消耗的電功率的部分對(duì)預(yù)定的時(shí)間間隔、例如10分鐘或更久、例如一個(gè)小時(shí)設(shè)定成是幾乎恒定的。
【專利說明】用于運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠的方法
【背景技術(shù)】
[0001]風(fēng)能設(shè)備和由多個(gè)風(fēng)能設(shè)備構(gòu)成的發(fā)電廠長(zhǎng)久以來已知并且更確切地說以不同的形式、實(shí)施方案、大小和變型形式已知。
[0002]在此，風(fēng)能設(shè)備是將在風(fēng)中存在的能量通過轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備。所述電能尤其饋送到電網(wǎng)中。
[0003]風(fēng)能的已知的缺點(diǎn)在于，所述風(fēng)能隨著風(fēng)波動(dòng)，也就是說風(fēng)能設(shè)備產(chǎn)生的電能能夠與當(dāng)前的風(fēng)速相關(guān)地波動(dòng)。然而，這嚴(yán)格地說僅適合于部分負(fù)荷范圍，即風(fēng)能設(shè)備的在第一風(fēng)速(起始風(fēng))和第二風(fēng)速(額定風(fēng))之間的范圍。如果風(fēng)力大于額定風(fēng)速，那么風(fēng)速的在額定風(fēng)速之上出現(xiàn)的波動(dòng)不引起產(chǎn)生電能時(shí)的波動(dòng)，因?yàn)槔缤ㄟ^調(diào)整風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片對(duì)風(fēng)能設(shè)備進(jìn)行控制，使得轉(zhuǎn)速和/或所產(chǎn)生的電功率近似保持恒定。
[0004]當(dāng)然，風(fēng)能設(shè)備在其運(yùn)行的大部分中處于部分負(fù)荷范圍中，并且在所述部分負(fù)荷范圍中，風(fēng)能設(shè)備產(chǎn)生的電功率也始終直接隨著風(fēng)速而波動(dòng)，即隨著波動(dòng)的風(fēng)速也持續(xù)波動(dòng)的功率、即電功率(也就是有效功率)的波動(dòng)的數(shù)值被饋送到網(wǎng)絡(luò)中。
[0005]因此，風(fēng)能設(shè)備在更多地考慮網(wǎng)絡(luò)管理時(shí)作為用于基本負(fù)荷的產(chǎn)生器而失效，因?yàn)椴荒軌蛞宰銐虻母怕暑A(yù)測(cè)風(fēng)能設(shè)備提供給網(wǎng)絡(luò)的功率份額。
[0006]雖然現(xiàn)在理論上可能的是，風(fēng)能設(shè)備始終次優(yōu)地開動(dòng)，例如在部分負(fù)荷范圍中從不以最大功率開動(dòng)，而是以次優(yōu)的功率收益運(yùn)行，使得在風(fēng)速波動(dòng)時(shí)在部分負(fù)荷運(yùn)行范圍中風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片始終控制成，使得風(fēng)速的波動(dòng)得到補(bǔ)償進(jìn)而風(fēng)能設(shè)備將近似恒定的功率份額饋送到網(wǎng)絡(luò)中。
[0007]但是，這種解決方案的缺點(diǎn)在于，隨后也必須在風(fēng)能設(shè)備的部分負(fù)荷范圍中始終并且持續(xù)地再控制風(fēng)能設(shè)備的風(fēng)能收益，例如通過傾斜(調(diào)節(jié))轉(zhuǎn)子葉片或者通過控制適當(dāng)?shù)陌l(fā)電機(jī)平衡力矩或相應(yīng)的其他措施，這一方面對(duì)于風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行而言附加地消耗能量并且另一方面持續(xù)占用相應(yīng)的構(gòu)件，使得加速其老化和磨損。
[0008]但是，尤其地，在這種運(yùn)行方式中，功率的有價(jià)值的份額消失進(jìn)而整個(gè)風(fēng)能設(shè)備僅具有相對(duì)低的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，提高由風(fēng)能設(shè)備輸出到網(wǎng)絡(luò)上的電功率，而在此沒有由現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺點(diǎn)。
[0010]現(xiàn)有技術(shù):
[0011]德國專利和商標(biāo)局已經(jīng)在優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)中對(duì)本申請(qǐng)檢索下述現(xiàn)有技術(shù):DE 27 51341 Al、GB 2 263 734 A、DE 197 16 645 Al 和 US2004/0267466A1。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述目的尤其借助權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中描述。
[0013]本發(fā)明提出，如期望的那樣，實(shí)際上能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)能設(shè)備的電功率的穩(wěn)定。對(duì)此，風(fēng)能設(shè)備或(具有多個(gè)風(fēng)能設(shè)備的)風(fēng)電廠能夠與電產(chǎn)氣單元(功率至氣體的轉(zhuǎn)換單元)一起運(yùn)行。電產(chǎn)氣單元例如將電功率轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w(氫氣、沼氣等)。
[0014]要理解的是，對(duì)風(fēng)能設(shè)備的電功率的輸出的預(yù)測(cè)不能夠在所有時(shí)間可靠地預(yù)告，因?yàn)轱L(fēng)還波動(dòng)并且在完全不同的天時(shí)間波動(dòng)、在完全不同的年時(shí)間波動(dòng)，根據(jù)本發(fā)明尤其重要的是，選擇可靠的預(yù)測(cè)時(shí)間段并且在所述預(yù)測(cè)時(shí)間段之內(nèi)饋送到網(wǎng)絡(luò)中的功率具有期望的值(預(yù)測(cè)功率)，然而在每種情況下不低于所期望的值。
[0015]在此，首先不重要的是，是否將風(fēng)能設(shè)備的或風(fēng)電廠的全部電功率饋送到網(wǎng)絡(luò)中，而是一方面風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠并且另一方面電產(chǎn)氣單元必須從網(wǎng)絡(luò)側(cè)看去作為整體單元。
[0016]也就是始終重要的是，將哪些電功率提供給連接于網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，并且當(dāng)電產(chǎn)氣單元也連接于網(wǎng)絡(luò)時(shí)，所述電產(chǎn)氣單元在這樣考慮時(shí)不視為常規(guī)的負(fù)載，而是作為工具，風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠提供給網(wǎng)絡(luò)的電功率借助所述工具保持恒定。
[0017]因此，也不重要的是，當(dāng)首先將風(fēng)能設(shè)備的或風(fēng)電廠的全部功率饋送到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，電產(chǎn)氣單元得到的電功率是否從風(fēng)能設(shè)備的中間電路中或者直接由風(fēng)能設(shè)備的輸出端或風(fēng)電廠的輸出端得到或者功率從網(wǎng)絡(luò)中得到。
[0018]最后，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)重要的僅是饋送到網(wǎng)絡(luò)中并且沒有由電產(chǎn)氣單元消耗的電功率。如果也稱作“預(yù)測(cè)功率”或“基本負(fù)荷”的所述電功率(近似)恒定，那么由風(fēng)能設(shè)備和電產(chǎn)氣單元組成的單元能夠?qū)⒑愣ǖ墓β署佀偷骄W(wǎng)絡(luò)中，這明顯地簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的使用者對(duì)其網(wǎng)絡(luò)的控制。
[0019]即當(dāng)風(fēng)能設(shè)備的或風(fēng)電廠的從風(fēng)波動(dòng)中得出的所有的功率波動(dòng)在電產(chǎn)氣單元中消耗時(shí)，這些最終沒有提供給網(wǎng)絡(luò)的電功率可能沒有消失，而是這些電功率僅轉(zhuǎn)換成其他的形式，即轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w，例如氫氣、沼氣等。換言之:電產(chǎn)氣單元是用于將電功率轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w的轉(zhuǎn)換單元。
[0020]所述可燃?xì)怏w能夠以不同的類型和方式被繼續(xù)處理，可能的是，將所述可燃?xì)怏w存儲(chǔ)或者饋送到氣體網(wǎng)絡(luò)中。也可能的是，電產(chǎn)氣單元具有可控的內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)在輸出側(cè)上連接有發(fā)電機(jī)，使得借助之前由電產(chǎn)氣單元生成并且中間存儲(chǔ)的可燃?xì)怏w也又能夠產(chǎn)生電功率并且所述電功率隨后在發(fā)電機(jī)連接到電網(wǎng)上時(shí)能夠在期望時(shí)饋送到電網(wǎng)中。
[0021]為了能夠以期望的類型和方式控制電產(chǎn)氣單元的消耗，電產(chǎn)氣單元與風(fēng)電廠或風(fēng)能設(shè)備也能夠經(jīng)由數(shù)據(jù)線路連接。
[0022]現(xiàn)在，在風(fēng)能設(shè)備中或在風(fēng)電廠中，風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)例如由氣象中心、氣象站等處理并且基于所述風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)建立功率預(yù)測(cè)。
[0023]例如當(dāng)存在風(fēng)預(yù)測(cè)時(shí)，根據(jù)所述風(fēng)預(yù)測(cè)，風(fēng)對(duì)于接下來的30分鐘持續(xù)地在6和Sm/sec之間波動(dòng),也就是根據(jù)預(yù)測(cè)不低于6m/sec但是也不高于8m/sec,例如能夠建立可靠的預(yù)測(cè)，根據(jù)所述預(yù)測(cè)，能夠?qū)τ诮酉聛淼?0分鐘可靠地產(chǎn)生電功率，所述電功率基于風(fēng)能設(shè)備的或風(fēng)電廠的功率曲線相應(yīng)于下述電功率，所述電功率例如在6m/sec時(shí)或者當(dāng)期望一定的安全距離時(shí)在例如5.7m/sec的風(fēng)速時(shí)是可能的。
[0024]所述預(yù)測(cè)值作為預(yù)測(cè)功率來測(cè)定并且所述值也能夠經(jīng)由數(shù)據(jù)線路傳遞到電產(chǎn)氣站點(diǎn)和/或用于控制電網(wǎng)的控制裝置或中心上。
[0025]現(xiàn)在，在風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠運(yùn)行時(shí)，也持續(xù)地檢測(cè)當(dāng)前的分別通過風(fēng)預(yù)設(shè)的功率。
[0026]例如如果對(duì)預(yù)定的時(shí)間段、例如30分鐘基于每秒5.7m的風(fēng)速得出恒定的預(yù)測(cè)功率并且當(dāng)前的風(fēng)速為7.7m，那么因此差值2m/sec為等價(jià)電功率、當(dāng)前提供給電產(chǎn)氣單元的電功率，因此所述電功率在那里也作為消耗輸出。
[0027]因?yàn)槌掷m(xù)地檢測(cè)風(fēng)能設(shè)備的或風(fēng)電廠的當(dāng)前的輸出功率，也能夠相應(yīng)地將高于預(yù)測(cè)功率的功率作為值持續(xù)地輸送給電產(chǎn)氣單元，也就是除了預(yù)測(cè)之外的由風(fēng)能設(shè)備和/或風(fēng)電廠產(chǎn)生的電功率能夠輸送給電產(chǎn)氣單元，并且相應(yīng)地控制所述電產(chǎn)氣單元，使得所述電產(chǎn)氣單元始終消耗不再提供給網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載、而是應(yīng)當(dāng)在電產(chǎn)氣單元中消耗的電功率，因此由一方面風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠和另一方面電產(chǎn)氣單元組成的單元從網(wǎng)絡(luò)看去將近似恒定的電功率饋送到網(wǎng)絡(luò)中。
[0028]因此，在風(fēng)能設(shè)備的或風(fēng)電廠的數(shù)據(jù)處理裝置中，持續(xù)地始終再次為特定的(新的)預(yù)測(cè)時(shí)間段測(cè)定新的預(yù)測(cè)功率并且在預(yù)測(cè)時(shí)間段結(jié)束時(shí)，運(yùn)行在接下來的預(yù)測(cè)時(shí)間段中繼續(xù)，在所述接下來的預(yù)測(cè)時(shí)間段中，隨后根據(jù)存在的風(fēng)預(yù)測(cè)重新設(shè)定功率。
[0029]與存在風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)地，預(yù)測(cè)時(shí)間段本身也能夠改變，例如根據(jù)提供的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可靠的程度從30分鐘改變成20分鐘或者從30分鐘改變成40分鐘。
[0030]風(fēng)能設(shè)備與電產(chǎn)氣單元電連接。電連接裝置在本實(shí)施例中由電線路組成，所述電線路同樣也能夠構(gòu)成為電網(wǎng)的一部分。
[0031]如所描述的那樣，電產(chǎn)氣單兀能夠從電流中產(chǎn)生氣體，例如氫氣或沼氣等，即適合于燃燒、但是尤其也作為適合于馬達(dá)的燃料的氣體。對(duì)于安裝風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠而言總歸需要大的設(shè)備，例如起重機(jī)、載重汽車等，所述設(shè)備迄今通常借助柴油、汽油等運(yùn)行?，F(xiàn)在當(dāng)這種設(shè)備適應(yīng)燃燒氣體，例如CH4(沼氣)時(shí)，借助電產(chǎn)氣單元產(chǎn)生的氣體也能夠用于驅(qū)動(dòng)用于建立風(fēng)能設(shè)備的設(shè)備。
[0032]例如當(dāng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)建立風(fēng)能設(shè)備時(shí)，所述第一風(fēng)能設(shè)備產(chǎn)生的電能能夠在電產(chǎn)氣單元中用于產(chǎn)生氣體，使得借助氣體通過下述方式建立風(fēng)電廠的其他的風(fēng)能設(shè)備:將氣體提供給對(duì)于建立風(fēng)電廠的風(fēng)能設(shè)備是必需的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，即起重機(jī)、載重汽車、車輛等。因此，風(fēng)電廠不需要化石燃料以用于建立，而能夠借助“綠色氣體”、即例如所述方式的風(fēng)氣體來建立，這整體上改進(jìn)了風(fēng)電廠的生態(tài)平衡。在偏遠(yuǎn)地區(qū)中購進(jìn)燃料通?？倸w是費(fèi)事的，通常任何情況下是困難的進(jìn)而燃料本身也是非常貴的并且通過立即產(chǎn)生燃料能夠在一定程度上減少燃料購進(jìn)成本，所述燃料購進(jìn)成本對(duì)于用于建立風(fēng)電廠的設(shè)備是必需的。那么，當(dāng)電產(chǎn)氣單元安置在容器等中時(shí)，在建立風(fēng)電廠之后能夠?qū)⑷萜鬟B同電產(chǎn)氣單元運(yùn)輸至最近的建筑工地。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]在下文中根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。
[0034]圖1示出風(fēng)能設(shè)備的示意圖，
[0035]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)能設(shè)備和電產(chǎn)氣單元的示意概覽圖，
[0036]圖3示出電流網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載的示意圖，
[0037]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備或電產(chǎn)氣單元的方法的示例性概覽的示意圖并且
[0038]圖5示出風(fēng)能設(shè)備的功率曲線。
[0039]相同的附圖標(biāo)記能夠在下文中表示相同的、但是也能夠表示相似的不相同的元件。在下文中，由于完整性闡述具有同步發(fā)電機(jī)和無變速器具有全額變流器的無變速器的構(gòu)造的風(fēng)能設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0040]圖1示出風(fēng)能設(shè)備I的示意圖。尤其地，作為示例示出無變速器的風(fēng)能設(shè)備的吊艙。轂2由于部分打開示出的覆蓋物(整流罩)而可見。在轂2上固定三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片4，其中轉(zhuǎn)子葉片4僅在其靠近轂的區(qū)域中示出。轂2連同轉(zhuǎn)子葉片4形成氣動(dòng)的轉(zhuǎn)子7。轂2與發(fā)電機(jī)的也能夠稱作旋轉(zhuǎn)體6并且在下文中稱作旋轉(zhuǎn)體6的轉(zhuǎn)子6機(jī)械固定連接。旋轉(zhuǎn)體6相對(duì)于定子8可旋轉(zhuǎn)地支承。
[0041]旋轉(zhuǎn)體6在其相對(duì)于定子8轉(zhuǎn)動(dòng)期間通電，通常由直流電流通電，以便由此產(chǎn)生磁場(chǎng)并且生成發(fā)電機(jī)力矩或發(fā)電機(jī)平衡力矩，也能夠通過所述激勵(lì)電流相應(yīng)地設(shè)定和改變所述發(fā)電機(jī)力矩或發(fā)電機(jī)平衡力矩。如果旋轉(zhuǎn)體6因此被電激勵(lì)，那么其相對(duì)于定子8的轉(zhuǎn)動(dòng)在定子8中產(chǎn)生電場(chǎng)進(jìn)而產(chǎn)生交流電流。
[0042]本發(fā)明不僅能夠借助無變速器的風(fēng)能設(shè)備、而且也能夠借助可傳動(dòng)的風(fēng)能設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。
[0043]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)能設(shè)備和電產(chǎn)氣單元的示意概覽圖。尤其地，概覽圖借助在風(fēng)能設(shè)備連同與其連接的電產(chǎn)氣單元中的具有頻率測(cè)量裝置的無變速器的轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)稱合裝置來示出。
[0044]在基本上由旋轉(zhuǎn)體6和定子8構(gòu)造的發(fā)電機(jī)10中產(chǎn)生的交流電流根據(jù)在圖2中示出的構(gòu)造經(jīng)由整流器12整流。經(jīng)過整流的電流或經(jīng)過整流的電壓那么借助于逆變器14轉(zhuǎn)換成具有期望頻率的三相系統(tǒng)。這樣產(chǎn)生的三相電流電壓系統(tǒng)借助于變壓器16尤其轉(zhuǎn)變成更高的電壓，以便饋送到連接的電流網(wǎng)絡(luò)18中。理論上，能夠棄用變壓器16或者所述變壓器能夠由扼流圈所替代。通常，但是，電流網(wǎng)絡(luò)18中的電壓要求為使得需要借助于變壓器16向高壓變換。
[0045]為了控制而使用主控制裝置20，所述主控制裝置也能夠稱作主控制單元并且形成風(fēng)能設(shè)備的最高級(jí)的調(diào)節(jié)和控制單元。主控制裝置20此外經(jīng)由下級(jí)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量單元22的網(wǎng)絡(luò)頻率(但是例如還有網(wǎng)絡(luò)電壓、相位角)獲得其信息。主控制裝置20控制逆變器14以及整流器12。原則上，當(dāng)然也能夠使用不受控的整流器。此外，主控制裝置20能夠控制直流調(diào)節(jié)器24以用于將激勵(lì)電流饋送到旋轉(zhuǎn)體6中，所述旋轉(zhuǎn)體是發(fā)電機(jī)10的一部分。主控制裝置20此外在低于預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)頻率極限值的情況下改變發(fā)電機(jī)10的工作點(diǎn)或饋送。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)10以轉(zhuǎn)速可變的方式運(yùn)行，所以到網(wǎng)絡(luò)中的饋送如所描述的那樣借助全額變流器進(jìn)行，所述全額變流器基本上通過整流器12和逆變器14來形成。
[0046]在運(yùn)行中，由網(wǎng)絡(luò)測(cè)量單元22長(zhǎng)期三相地測(cè)量網(wǎng)絡(luò)電壓和網(wǎng)絡(luò)頻率。從測(cè)量中一在網(wǎng)絡(luò)頻率為50Hz的情況下在任何情況下一全部3.3ms得出用于三相電壓中的一相的新的值。因此，網(wǎng)絡(luò)頻率根據(jù)電壓半波來檢測(cè)、過濾并且與預(yù)先設(shè)定的邊界值比較。對(duì)于60Hz的系統(tǒng)而言，例如對(duì)于全部2.7ms、即例如對(duì)于每次交零，用于三相電壓中的一相的值可用。
[0047]在圖2中也示出，風(fēng)能設(shè)備I與電產(chǎn)氣單元23電連接。電產(chǎn)氣單元23能夠在變壓器16下游(或替選地在其上游)連接。
[0048]這種電產(chǎn)氣單元23 (用于將電功率轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w的轉(zhuǎn)換單元)本身已經(jīng)以不同的形式已知，例如也從W02009/065577中已知。這種電產(chǎn)氣單元23也從SolarFuel公司(www.SolarFuel.de)中已知并且也在圖3中示意示出。在這種電產(chǎn)氣單元23上能夠例如借助于電解首先產(chǎn)生氫氣，對(duì)此(在具有電產(chǎn)生的情況下)涉及風(fēng)能設(shè)備I的、日光源的或生物源的電功率。電產(chǎn)氣單元23也能夠具有沼氣化單元，所述沼氣化單元利用CO2源將產(chǎn)生的氫氣用于制造沼氣(CH4)?？赡転闅錃饣蛘託獾乃a(chǎn)生的氣體能夠被引導(dǎo)到氣體存儲(chǔ)器中或者饋送到氣體管道網(wǎng)絡(luò)、例如天然氣網(wǎng)絡(luò)中。
[0049]最后，電產(chǎn)氣單元23也能夠具有控制裝置24，所述控制裝置經(jīng)由通信線路26 (它可能是有線的、例如光導(dǎo)體)或無線地與風(fēng)能設(shè)備的主控制裝置20連接。
[0050]對(duì)于電產(chǎn)氣單元23中的電解而言需要直流電流，所述直流電流能夠借助于例如與電網(wǎng)18連接的整流器產(chǎn)生或者所述整流器將來自電網(wǎng)18中的電功率轉(zhuǎn)換成直流電流進(jìn)而將電功率提供給電產(chǎn)氣單元23的電解裝置。在此，整流器例如能夠具有IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)開關(guān)、晶閘管或二極管并且具有控制單元。以常用的方式控制開關(guān)，以便從由網(wǎng)絡(luò)18得到的交流電流中產(chǎn)生直流電流。
[0051]電產(chǎn)氣單元是單元23，在所述單元23中消耗電能或電功率，以便最終生成氣體(可燃?xì)怏w)。
[0052]圖3示出電流網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)和負(fù)載的示意圖。在示出的示例中，也構(gòu)成燃?xì)夂驼羝麖S或中央供暖站28，在所述燃?xì)夂驼羝麖S或中央供暖站中，可燃?xì)怏w在內(nèi)燃機(jī)中燃燒，使得在連接于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)中又能夠產(chǎn)生電功率，所述電功率隨后又能夠提供給電網(wǎng)。
[0053]風(fēng)能設(shè)備I能夠是單個(gè)設(shè)備，但是所述風(fēng)能設(shè)備也能夠代表性地為風(fēng)電廠存在，所述風(fēng)電廠由多個(gè)風(fēng)能設(shè)備構(gòu)成。
[0054]風(fēng)能設(shè)備具有帶有數(shù)據(jù)處理裝置DV的主控制裝置20。所述數(shù)據(jù)處理裝置DV此外具有數(shù)據(jù)輸入端25，經(jīng)由所述數(shù)據(jù)輸入端將風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理裝置DV。數(shù)據(jù)處理裝置DV從對(duì)于預(yù)定的預(yù)測(cè)時(shí)間段，例如20、30、40、50或60分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間的所述風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中建立功率預(yù)測(cè)并且基于建立的功率預(yù)測(cè)基于對(duì)風(fēng)能設(shè)備I或風(fēng)電廠的功率曲線的處理一對(duì)此的一個(gè)示例在圖5中示出一也能夠非?？煽康販y(cè)定預(yù)測(cè)功率，即最小電功率，所述最小電功率最后能夠可靠地在可選的預(yù)測(cè)時(shí)間段中可靠恒定地提供給網(wǎng)絡(luò)。
[0055]同時(shí)，風(fēng)能設(shè)備I或風(fēng)電廠當(dāng)前始終重新例如以5至10秒(或更短的)間距測(cè)定風(fēng)能設(shè)備I的當(dāng)前的電功率，所述電能率與當(dāng)前的風(fēng)相關(guān)。
[0056]風(fēng)能的當(dāng)前的功率的在此高于預(yù)測(cè)功率(最小功率)的值例如作為信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)等輸送給電產(chǎn)氣單元23的控制和數(shù)據(jù)處理裝置24，使得為電產(chǎn)氣單元23預(yù)設(shè)電消耗。
[0057]因此，例如如果在風(fēng)能設(shè)備I中或在風(fēng)電場(chǎng)中確定為I兆瓦(MW)的預(yù)測(cè)功率，那么但是風(fēng)能設(shè)備I或風(fēng)電廠當(dāng)前產(chǎn)生為1.3MW的功率，因此將差值、即300kW作為值測(cè)定并且電產(chǎn)氣單元23的控制和數(shù)據(jù)處理裝置24獲得所述值作為控制值，使得隨后相應(yīng)地借助300kff的消耗運(yùn)行電產(chǎn)氣單元23。
[0058]如果風(fēng)稍微減弱并且隨后僅仍出現(xiàn)為1.2麗的當(dāng)前的功率，那么相應(yīng)地，電產(chǎn)氣單元23的電消耗也下降到200kW，如果風(fēng)增強(qiáng)，使得風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠產(chǎn)生1.4MW，那么電產(chǎn)氣單元的消耗相應(yīng)地升高到400kW等。
[0059]在預(yù)測(cè)時(shí)間段結(jié)束之前，建立新的預(yù)測(cè)并且對(duì)于所述新的預(yù)測(cè)時(shí)間段又確定新的恒定的功率(新的預(yù)測(cè)功率)，使得總的來說，預(yù)測(cè)功率在從一個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)間段過渡到下一個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)間段時(shí)改變。
[0060]通過在一方面風(fēng)能設(shè)備I的或風(fēng)電廠的主控制裝置20和另一方面電產(chǎn)氣單元的控制和數(shù)據(jù)處理裝置24之間的共同的通信線路26，當(dāng)前的風(fēng)數(shù)據(jù)或關(guān)于電產(chǎn)氣單元的消耗功率的數(shù)據(jù)也能夠交換，以便因此確保恒定地提供饋送到電流網(wǎng)絡(luò)18中的恒定的最小功率。
[0061]此外，主控制裝置20也還能夠與用于控制電流網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)的控制裝置27或中心連接，使得在那里始終能夠輸出或存在到電網(wǎng)中的恒定的電饋送的值。
[0062]如果當(dāng)前的風(fēng)速進(jìn)而風(fēng)能設(shè)備I的或風(fēng)電廠的當(dāng)前的產(chǎn)生的電功率下降到預(yù)測(cè)功率之下，那么電產(chǎn)氣單元的電消耗轉(zhuǎn)變成“零”(或者轉(zhuǎn)變成盡可能小的值)并且同時(shí)可能開動(dòng)蒸汽和燃?xì)庹羝l(fā)電廠或BHKW28，以便附加地提供不能夠由風(fēng)能設(shè)備I或風(fēng)電廠提供的電功率，使得結(jié)果仍能夠始終將預(yù)測(cè)電功率可靠地提供給電流網(wǎng)絡(luò)，在需要時(shí)甚至提供更多，其方式在于，通過相應(yīng)地比必要時(shí)以更高的功率運(yùn)行GuD/BHKW。
[0063]圖4以示例性的概覽圖并且尤其如本發(fā)明的風(fēng)能設(shè)備I的功率份額能夠被分配的那樣示出根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備I或電產(chǎn)氣單元23的方法的示意圖。
[0064]在圖4的示例性的概覽圖中示出，風(fēng)能設(shè)備I在30分鐘中產(chǎn)生哪些功率并且為了簡(jiǎn)化而假設(shè)，產(chǎn)生的功率精確地對(duì)應(yīng)于也通過預(yù)測(cè)來預(yù)報(bào)的功率。
[0065]由于預(yù)測(cè)，已經(jīng)確定預(yù)定的預(yù)測(cè)電功率。所述預(yù)測(cè)電功率也由風(fēng)能設(shè)備I在整個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)間段期間產(chǎn)生并且所述預(yù)測(cè)電功率作為恒定的功率提供給電流網(wǎng)絡(luò)18。
[0066]由于風(fēng)在預(yù)測(cè)時(shí)間段之內(nèi)的波動(dòng)，但是，風(fēng)能設(shè)備I產(chǎn)生下述電功率，所述電功率高于預(yù)測(cè)電功率進(jìn)而風(fēng)能設(shè)備I的高于預(yù)測(cè)電功率的功率在電產(chǎn)氣單元23中消耗，使得在整個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)間段期間由風(fēng)能設(shè)備饋送到電流網(wǎng)絡(luò)18中的電功率能夠始終保持恒定。
[0067]本身要理解的是，在示出的示例中，例如在選擇更短的預(yù)測(cè)時(shí)間段、例如20分鐘P20時(shí)，預(yù)測(cè)功率也能夠設(shè)計(jì)成更高，使得隨后根據(jù)點(diǎn)劃線能夠設(shè)定更高的預(yù)測(cè)電功率。
[0068]最終是否設(shè)定更高的預(yù)測(cè)電功率P20或更低的預(yù)測(cè)電功率P30決定性地也與在網(wǎng)絡(luò)控制裝置27方面預(yù)設(shè)的要求相關(guān)。
[0069]如果要求更長(zhǎng)的預(yù)測(cè)時(shí)間段，那么如在示出的示例中那樣，當(dāng)要求30分鐘的預(yù)測(cè)時(shí)間段時(shí)，僅設(shè)定相對(duì)小的可靠的預(yù)測(cè)電功率。如果相反地，要求盡可能高的恒定的預(yù)測(cè)功率并且在此預(yù)測(cè)時(shí)間段能夠縮短，那么這也借助于確定預(yù)測(cè)功率P20來實(shí)現(xiàn)。
[0070]圖5如所示出的那樣示出風(fēng)能設(shè)備I的典型的功率特征曲線(功率曲線)。風(fēng)能設(shè)備I以在達(dá)到例如大約為3m/s起始風(fēng)時(shí)產(chǎn)生功率開始。在風(fēng)速繼續(xù)增大時(shí)，那么，風(fēng)能設(shè)備I處于所述的“部分負(fù)荷運(yùn)行”中，直至達(dá)到例如大約為13.5m/s的額定風(fēng)速。在風(fēng)速高于額定運(yùn)行時(shí)，風(fēng)能設(shè)備處于額定運(yùn)行中，即在此產(chǎn)生其最大電功率。
[0071]尤其感興趣的是部分負(fù)荷運(yùn)行，因?yàn)樵谀抢铮a(chǎn)生的電功率與風(fēng)速相關(guān)并且當(dāng)風(fēng)在特定的時(shí)間段中波動(dòng)時(shí)，風(fēng)能設(shè)備I的或風(fēng)電廠的產(chǎn)生的電功率也波動(dòng)。通過相應(yīng)的控制線路也可能的是，電產(chǎn)氣單元23由網(wǎng)絡(luò)控制裝置27直接控制，例如實(shí)現(xiàn)關(guān)于減小的進(jìn)而在電產(chǎn)氣單元23中消耗的電功率的規(guī)定。
[0072]本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)能設(shè)備或風(fēng)電廠和電產(chǎn)氣單元的方法。當(dāng)風(fēng)能設(shè)備與其當(dāng)前能夠饋送到電源網(wǎng)絡(luò)中的能量相比產(chǎn)生更多的能量時(shí)，那么能夠使用這些多余的能量以便用電能供給電產(chǎn)氣單元，所述電能隨后用于轉(zhuǎn)換或產(chǎn)生可燃?xì)怏w。此外，基于風(fēng)預(yù)測(cè)，同樣能夠確定關(guān)于風(fēng)能設(shè)備的或風(fēng)電廠的推測(cè)地可實(shí)現(xiàn)的電功率的預(yù)測(cè)。然而，如果在預(yù)測(cè)時(shí)間段期間存在多于原始預(yù)測(cè)的風(fēng)，那么通過風(fēng)能設(shè)備基于更高的風(fēng)速附加產(chǎn)生的電功率例如不能夠饋送到電源網(wǎng)絡(luò)中，而是傳遞到電產(chǎn)氣單元上，所述電產(chǎn)氣單元將電能用于產(chǎn)生可燃?xì)怏w。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，對(duì)于風(fēng)能設(shè)備在部分負(fù)荷運(yùn)行中(也就是說，風(fēng)速高于起始風(fēng)速但是小于額定風(fēng)速)運(yùn)行的情況而言，將在預(yù)測(cè)的電功率之外生成的電功率傳遞給電產(chǎn)氣單元。
【權(quán)利要求】
1.一種用于運(yùn)行風(fēng)能設(shè)備、由多個(gè)風(fēng)能設(shè)備構(gòu)成的風(fēng)電廠等和與其電連接的電產(chǎn)氣單元的方法， 其中所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠在風(fēng)充足的情況下產(chǎn)生電功率并且將所述電功率饋送到連接到所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠上的電網(wǎng)中， 其中所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠的風(fēng)能設(shè)備借助預(yù)定的功率曲線運(yùn)行， 其中從達(dá)到第一風(fēng)速(起始風(fēng))起通過所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠產(chǎn)生電功率， 其中只要風(fēng)速位于所述第一風(fēng)速(起始風(fēng))和第二風(fēng)速(額定風(fēng))之間，所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠就處于部分負(fù)荷運(yùn)行中并且 其中在風(fēng)速位于高于所述第二風(fēng)速(額定風(fēng)速)的范圍中時(shí)，所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠處于額定功率范圍中， 其中由所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠產(chǎn)生的電功率的僅僅預(yù)定部分在所述電產(chǎn)氣單元中消耗，使得在所述電產(chǎn)氣單元中產(chǎn)生可燃?xì)怏w，尤其是氫氣和/或沼氣等并且 其中對(duì)于預(yù)定的時(shí)間間隔、例如10分鐘或更多、例如I小時(shí)近似恒定地設(shè)定由所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠在部分負(fù)荷運(yùn)行中產(chǎn)生并且沒有在所述電產(chǎn)氣單元中消耗、而是饋送到連接的電網(wǎng)中的電功率的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的方法， 其中所述風(fēng)能設(shè)備和所述電產(chǎn)氣單元經(jīng)由數(shù)據(jù)通信裝置彼此連接并且所述風(fēng)能設(shè)備的數(shù)據(jù)、例如風(fēng)速數(shù)據(jù)、當(dāng)前的電生產(chǎn)能力、風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)等傳遞到所述電產(chǎn)氣單元上并且在那里被處理用于控制所述電產(chǎn)氣單元。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述風(fēng)能設(shè)備和所述電產(chǎn)氣單元在空間上彼此靠近地設(shè)置，例如以500m至20km的間距。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述風(fēng)能設(shè)備和/或所述風(fēng)電廠將數(shù)據(jù)在將近似恒定的功率饋送到網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間段中傳遞到用于控制電網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 依據(jù)預(yù)報(bào)和當(dāng)前的風(fēng)情況進(jìn)而依據(jù)當(dāng)前通過所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠產(chǎn)生電能或電功率來控制所述電產(chǎn)氣單元。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中在所述風(fēng)能設(shè)備中或在所述風(fēng)電廠中構(gòu)成或者配設(shè)數(shù)據(jù)處理裝置，在所述數(shù)據(jù)處理裝置中處理適用于特定的時(shí)間段的風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，基于所述風(fēng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)確定功率的預(yù)測(cè)值(恒定的預(yù)測(cè)功率)，所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠能夠在預(yù)測(cè)時(shí)間段上可靠地或以大的可靠性、例如以大于90%、優(yōu)選95%的概率產(chǎn)生所述功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法， 其中所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠持續(xù)地確定在一方面所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠的當(dāng)前的通過風(fēng)預(yù)設(shè)的功率和另一方面當(dāng)前的預(yù)測(cè)值之間的差并且將所確定的差值作為控制信號(hào)傳遞給所述電產(chǎn)氣單元，在所述電產(chǎn)氣單元中，為了控制所述電產(chǎn)氣單元而處理所確定的值，使得所述電產(chǎn)氣單元始終接收下述功率，所述功率對(duì)應(yīng)于在一方面所述風(fēng)能設(shè)備的或所述風(fēng)電廠的當(dāng)前的通過風(fēng)預(yù)設(shè)的功率和另一方面預(yù)測(cè)值之間的所確定的差值。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述預(yù)測(cè)時(shí)間段多于10分鐘，優(yōu)選多于20分鐘或者多于30分鐘或多于I小時(shí)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠具有數(shù)據(jù)輸入端，所述數(shù)據(jù)輸入端與所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接， 其中所述數(shù)據(jù)輸入端與用于控制所連接的網(wǎng)絡(luò)的控制裝置或中心連接并且在那里能夠預(yù)設(shè)能夠替代所確定的差值的值，并且經(jīng)由數(shù)據(jù)線路將所確定的差值傳遞到用于控制電網(wǎng)的所述控制裝置或中心上。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述電產(chǎn)氣單元具有內(nèi)燃機(jī)，通過所述電產(chǎn)氣單元產(chǎn)生的氣體輸送給所述內(nèi)燃機(jī)，在所述內(nèi)燃機(jī)的下游設(shè)置有發(fā)電機(jī)，借助所述發(fā)電機(jī)能夠產(chǎn)生能夠饋送到所連接的電網(wǎng)中的電能或電功率，并且如果所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電廠對(duì)于預(yù)定的時(shí)間段產(chǎn)生的功率保持低于預(yù)測(cè)功率，所述內(nèi)燃機(jī)或所連接的所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電功率。
11.一種組合發(fā)電廠，所述組合發(fā)電廠由一方面風(fēng)能設(shè)備、風(fēng)電廠或類似裝置(例如光電設(shè)備)和另一方面與其電連接的電產(chǎn)氣單元組成以用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法。
【文檔編號(hào)】F03D9/02GK103987961SQ201280061452
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月12日
【發(fā)明者】約阿希姆·德布爾 申請(qǐng)人:烏本產(chǎn)權(quán)有限公司