用于運(yùn)行組合發(fā)電廠的方法或組合發(fā)電廠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行電產(chǎn)氣裝置、即從電能中產(chǎn)生氣體例如氫氣和/或甲烷和/或類似物的裝置的方法，其中電產(chǎn)氣單元從電網(wǎng)中獲取電能用于產(chǎn)生氣體，所述電產(chǎn)氣單元連接到所述電網(wǎng)上，其中所述電網(wǎng)具有預(yù)定的額定頻率或者額定頻率范圍，其中如果所述電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率比所述電網(wǎng)的所期望的額定頻率低了預(yù)定的頻率值和/或如果所述電網(wǎng)頻率以頻率梯度下降、所述頻率梯度的量超過預(yù)定的改變量，那么所述電產(chǎn)氣單元將電功率的獲取降低預(yù)定的值或者甚至不獲取電功率，頻率梯度即單位時(shí)間的改變(Δf/Δt)。
【專利說明】用于運(yùn)行組合發(fā)電廠的方法或組合發(fā)電廠

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 風(fēng)能設(shè)備已知許久并且廣泛使用。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能設(shè)備在此作為單獨(dú)設(shè)備或者作為由多個(gè)單個(gè)風(fēng)能設(shè)備組成的風(fēng)電場出現(xiàn)。對 于這些能量產(chǎn)生裝置如風(fēng)能設(shè)備以及太陽能設(shè)備等日益提出如下要求：在風(fēng)能設(shè)備、風(fēng)電 場或者太陽能設(shè)備將其電功率饋入到其中的電網(wǎng)的頻率低于在額定值之下的確定的電網(wǎng) 頻率值時(shí)，這些能量產(chǎn)生裝置于是將提高的功率量饋入到電網(wǎng)中，以便以該方式支持電網(wǎng)。
[0003] 已知的是，在德國或者歐洲的聯(lián)合電網(wǎng)中電網(wǎng)的額定頻率為50Hz，在美國為 60Hz。其它國家采用相應(yīng)的規(guī)定。
[0004] 在由連接到電網(wǎng)上的用電器所獲取的功率近似與通過產(chǎn)生單元所產(chǎn)生并且饋入 到電網(wǎng)中的電功率一樣大時(shí)，可以相對好地達(dá)到該額定頻率。
[0005] 因此，電網(wǎng)頻率的值總是一方面是用于平衡發(fā)電的標(biāo)尺并且另一方面是用于平衡 耗電的標(biāo)尺。
[0006] 但是，如果消耗超過產(chǎn)出，也就是說從電網(wǎng)中獲取的電功率多于饋入到電網(wǎng)中的 電功率，那么電網(wǎng)頻率下降。
[0007] 對此，對電網(wǎng)的控制和電網(wǎng)管理設(shè)置各種措施，以便支持電網(wǎng)、尤其是抵抗電網(wǎng)頻 率的下降，使得頻率的值又到達(dá)額定值的范圍中。
[0008] 但是，如果電網(wǎng)頻率低于預(yù)定的第一電網(wǎng)頻率值、例如49Hz或者48Hz (該預(yù)定的 第一電網(wǎng)頻率值可以具有完全不同的通常與電網(wǎng)的具體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎嚓P(guān)的具體值），那么從 電網(wǎng)管理方面采取確定的措施，例如也使可控的大型用電器的功率獲取降低或者甚至使其 完全與電網(wǎng)分開和/或使確定的備用發(fā)電廠進(jìn)入運(yùn)行并且使其功率提高。
[0009] 產(chǎn)生電功率的風(fēng)能設(shè)備或者也為太陽能設(shè)施雖然能夠在欠頻率的情況下以特別 的方式進(jìn)行支持電網(wǎng)，但是這通常并不足夠。
[0010] 雖然已提出：使風(fēng)能設(shè)備在其最佳條件之下運(yùn)行，也就是說在其功率曲線之下運(yùn) 行，使得在欠頻率的情況下能夠接通儲(chǔ)備功率，然而這樣的解決方案收效甚微，因?yàn)檫@也意 味著，在不低于預(yù)定的第一電網(wǎng)頻率的時(shí)間段中，風(fēng)能設(shè)備的能量或者功率產(chǎn)出僅是次優(yōu) 的，并進(jìn)而甚至不產(chǎn)生風(fēng)能可提供的電功率的一大部分，這整體上極大地降低了風(fēng)能設(shè)備 的效率。
[0011] 也已提出：在確定的欠頻率的情況下，對于一些確定的時(shí)間、例如幾百毫秒或者幾 秒，從風(fēng)能設(shè)備的發(fā)電機(jī)中獲得的電功率可以短時(shí)多于通過風(fēng)可產(chǎn)生的電功率。這由于發(fā) 電機(jī)的慣性（Inertia)完全是可能的，但是這也導(dǎo)致：發(fā)電機(jī)在功率輸出（慣性運(yùn)行）提高 之后輸出明顯更少的電功率。風(fēng)能設(shè)備的借助于慣性仿真（Inertia-Emulation)的有功功 率曲線的一個(gè)典型的示例在圖1中示出（"Windblatt 03/2010"，第8和9頁）。
[0012] 與在上述源中公開的解決方案類似的一種解決方案也從W0 2010/108910或者TO 01/86143中獲悉。
[0013] 因此，最終使用來自風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)質(zhì)量中的瞬時(shí)儲(chǔ)備的迄 今為止的方案至多使得在10秒至20秒的范圍內(nèi)可將提高的功率饋入到電網(wǎng)中。
[0014] 但是在此也有問題的是，需要幾百毫秒（否則甚至數(shù)秒）至在觸發(fā)開關(guān)事件之后 (例如低于預(yù)定的例如49. 7Hz的第一電網(wǎng)頻率值和/或超過預(yù)定的頻率梯度（Λ F/At)之 后能提供提1?的功耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 因此本發(fā)明的目的是，以慣性仿真的形式改進(jìn)迄今為止的對電網(wǎng)的支持，尤其是 減小在低于預(yù)定的電網(wǎng)頻率值時(shí)的和/或在超過確定的頻率下降梯度時(shí)的反應(yīng)時(shí)間并且 尤其是也在這樣的情況下在與之前相比更長的時(shí)間段內(nèi)提供電功率提高，以便因此對于欠 頻率或者確定的頻率下降（頻率梯度）的情況而言與之前相比更好地支持電網(wǎng)、尤其是有 助于頻率穩(wěn)定性。
[0016] 所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法或者根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。有利的 改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中描述。
[0017] 在借助于風(fēng)能設(shè)備的已知的慣性仿真中，反應(yīng)時(shí)間、即在觸發(fā)事件之間的時(shí)間為 大約200毫秒至500毫秒或者甚至600毫秒，觸發(fā)事件例如是低于預(yù)定的電網(wǎng)頻率值或者 超過預(yù)定的電網(wǎng)頻率下降（頻率梯度）。
[0018] 通過本發(fā)明可以急劇地減小該反應(yīng)時(shí)間，例如減小到幾毫秒的范圍中的值，例如5 毫秒至10毫秒、小于20毫秒或者小于100毫秒。
[0019] 因此與之前相比在欠頻率的情況下和/或在預(yù)定的電網(wǎng)頻率下降的情況下明顯 更快地提供附加的功率。
[0020] 明顯更快的反應(yīng)時(shí)間的原因是：如之前那樣持續(xù)地測量電網(wǎng)頻率以及電網(wǎng)頻率梯 度，例如每200微秒（μ s)檢測電網(wǎng)頻率一次并且也可以同樣快地、可能略慢地檢測頻率下 降、即頻率梯度。
[0021] 在該開關(guān)或觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、即低于預(yù)定的例如49. 8Hz的電網(wǎng)頻率和/或超過預(yù)定的例 如20mHz/s至30mHz/s的電網(wǎng)頻率下降（頻率梯度）被確定時(shí)，那么在檢測和確定之前所 提到的值的控制和數(shù)據(jù)處理裝置中產(chǎn)生控制信號并且該控制信號用于立即轉(zhuǎn)發(fā)給電產(chǎn)氣 單元的控制裝置，在該處從電產(chǎn)氣單元的電網(wǎng)中的功率獲取通過阻斷和/或斷開整流器的 開關(guān)、例如IGBT(絕緣柵雙極型晶體管）來停止（從電網(wǎng)獲取電能），其中對此不需要將電 產(chǎn)氣單元與電網(wǎng)電流隔離。對于尤其直流電的電解而言需要電產(chǎn)氣單元，所述直流電在連 接到電網(wǎng)上時(shí)能夠通過整流器提供。該整流器具有前述的開關(guān)、例如IGBT型的開關(guān)并且當(dāng) 該開關(guān)斷開時(shí)或者關(guān)斷時(shí)，立即停止電功率從電網(wǎng)中流出并進(jìn)而也附加地相應(yīng)快速地給電 網(wǎng)提供電產(chǎn)氣單元的之前所消耗的電功率。
[0022] 因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對欠頻率情況或者對預(yù)定的電網(wǎng)頻率下降（頻率梯度）的情 況的反應(yīng)，其中反應(yīng)時(shí)間與之前（200ms至600ms)相比快了多于一個(gè)十的冪并進(jìn)而尤其能 夠在例如由于1000MW的大型電廠故障而引起的劇烈頻率下降的情況下立即抵消該頻率下 降，以便避免達(dá)到確定的欠頻率值。也就是說，如果達(dá)到確定的欠頻率值、例如49Hz的頻率 值，那么通過電網(wǎng)控制自動(dòng)地產(chǎn)出確定的負(fù)載并且從而整體上產(chǎn)生整個(gè)電網(wǎng)的另一不穩(wěn)定 性，使得必須采取其它措施以便穩(wěn)定整個(gè)電網(wǎng)。
[0023] 對于欠頻率所設(shè)定的具體值，因此如所提出地停止通過電產(chǎn)氣單元獲取電功率那 樣，在每個(gè)項(xiàng)目中都單獨(dú)地確定。在聯(lián)合電網(wǎng)中例如允許優(yōu)選的大約49. 8Hz的欠頻率值。
[0024] 而在孤島式電網(wǎng)中該欠頻率值應(yīng)較小地設(shè)計(jì)，例如為49Hz或者甚至48Hz。
[0025] 頻率下降的值、即負(fù)頻率梯度的值也能夠單獨(dú)地設(shè)定。在此，所期望的是，該頻率 下降或者負(fù)頻率梯度在每秒20mHz至50mHz或者直至lHz/s至2Hz/s的范圍中。雖然較高 的頻率梯度值的值是可行的，但是這導(dǎo)致：常常達(dá)不到該觸發(fā)/開關(guān)事件。
[0026] 如所描述的那樣，通過與電網(wǎng)中存在預(yù)定的頻率事件相關(guān)地控制電產(chǎn)氣單元的方 式，能夠在很大程度上有助于支持電網(wǎng)。
[0027] 在此特別有利的是，使電產(chǎn)氣單元作為組合發(fā)電廠的部分來運(yùn)行，其中在組合發(fā) 電廠內(nèi)產(chǎn)生電功率，所述電功率也由電產(chǎn)氣單元消耗并且其中在組合發(fā)電廠內(nèi)產(chǎn)生的但是 不是由電產(chǎn)氣單元消耗的功率被饋入到所連接的電網(wǎng)中，例如也作為持續(xù)的功率。
[0028] 在此有利的是，電產(chǎn)氣單元在正常運(yùn)行情況中的消耗為組合發(fā)電廠的電產(chǎn)生器的 設(shè)備功率的大約2%至10%，優(yōu)選為大約5%。
[0029] 如果組合發(fā)電廠例如具有5MW的標(biāo)稱功率為的風(fēng)能設(shè)備，那么于是電產(chǎn)氣單元的 標(biāo)稱消耗應(yīng)在大約300kW至500kW的范圍中。
[0030] 電產(chǎn)氣單元能夠以不同的方式與組合發(fā)電廠的電產(chǎn)生器連接。例如可能的是，鋪 設(shè)電產(chǎn)氣單元到風(fēng)能設(shè)備的、風(fēng)電場的或者太陽能裝置（光伏打）的輸出端子的電連接。 但是也可能的是，在風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場具有直流中間電路時(shí)，將電產(chǎn)氣單元的電連接部 置于該中間電路中，這具有如下優(yōu)點(diǎn)：不再必須進(jìn)行變換方向。但是也可能的是，電產(chǎn)氣單 元連接到電網(wǎng)上并且從該處獲取電功率，并且因?yàn)榻M合發(fā)電廠的電產(chǎn)生單元將其電功率饋 入到該電網(wǎng)中，所以由此在生產(chǎn)單元以及電產(chǎn)氣單元連接到電網(wǎng)上并且除此之外生產(chǎn)單元 和電產(chǎn)氣單元經(jīng)由相應(yīng)的控制線路、數(shù)據(jù)線路或者通信線路彼此連接時(shí)，也完全會(huì)在組合 發(fā)電廠（即風(fēng)能設(shè)備）的產(chǎn)生單元、風(fēng)電場或者太陽能裝置和電產(chǎn)氣單元之間產(chǎn)生一定空 間距離，以便在低于預(yù)定的欠頻率的情況下或者在超過預(yù)定的電網(wǎng)頻率下降的情況下根據(jù) 本發(fā)明提出：提高提供給電網(wǎng)的功率，所述控制線路、數(shù)據(jù)線路或者通信線路應(yīng)是有線的 (LWL，光波帶）或者無線的。
[0031] 只要不存在欠頻率情況或者也不存在預(yù)定的電網(wǎng)頻率下降（頻率梯度），那么電 產(chǎn)氣單元以受控的方式獲取電功率并且由此產(chǎn)生氣體，所述氣體應(yīng)是氫氣或者甲烷等。這 樣的由電能產(chǎn)生氣體的電產(chǎn)氣單元例如從SolarFuel公司是已知的并且也在圖1中概覽地 示出。
[0032] 在此，電產(chǎn)氣單元的能量獲取、即該電產(chǎn)氣單元的電能獲取也可以被設(shè)定和控制 為，使得在風(fēng)能設(shè)備中在預(yù)定的時(shí)間段（預(yù)測時(shí)間段）上由于風(fēng)的持續(xù)波動(dòng)而產(chǎn)生的波動(dòng) 份額在電產(chǎn)氣單元中被消耗，以便因此產(chǎn)生氣體。
[0033] 在此可以不同的方式和方法對電產(chǎn)氣單元進(jìn)行控制。
[0034] 例如可能的是，電產(chǎn)氣單元始終并且持續(xù)地獲取完全確定的電功率、例如其標(biāo)稱 功率，例如在標(biāo)稱功率為1MW的電產(chǎn)氣單元中因此始終獲取1MW的電功率并且由該電功率 持續(xù)地產(chǎn)生相應(yīng)量的氣體。
[0035] 但也可能的是，將功率的獲取控制為，使得獲取與通過組合發(fā)電廠中的生產(chǎn)單元 產(chǎn)生的電功率有關(guān)。
[0036] 因此，也可將產(chǎn)生設(shè)定為，使得在相對于電產(chǎn)氣單元相應(yīng)地設(shè)計(jì)產(chǎn)生單元時(shí)電產(chǎn) 氣單元始終獲取產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的確定百分比的功率，例如10%或者20%或者甚至多于 所產(chǎn)生的功率。
[0037] 因此，隨后在欠頻率情況下或者在超過預(yù)定的頻率梯度的情況下可能的是，通過 停止電解或甲烷化幾乎立即地、在任何情況下在幾毫秒內(nèi)給電網(wǎng)提供較大的電功率、即產(chǎn) 生單元所產(chǎn)生的功率的10%或者20%或者更多的百分比。
[0038] 也可能的是，電產(chǎn)氣單元從生產(chǎn)單元獲取這么多的電能，使得該電產(chǎn)氣單元在預(yù) 定的時(shí)間（預(yù)測時(shí)間）內(nèi)恒定地將預(yù)定量的電功率提供給電網(wǎng)中的用電器，而反之產(chǎn)生單 元未提供給電網(wǎng)中的用電器的電功率在電產(chǎn)氣單元中被消耗。
[0039] 因此，根據(jù)本發(fā)明不僅可在欠頻率情況下支持電網(wǎng)，而且對于電網(wǎng)在額定頻率的 范圍中的正常運(yùn)行而言，恒定的電基本負(fù)載也可被饋入到電網(wǎng)中并且從而例如由于風(fēng)的持 續(xù)波動(dòng)而產(chǎn)生的或者在光伏打設(shè)備中由于波動(dòng)的亮度而產(chǎn)生的波動(dòng)的電負(fù)載完全未首先 提供給電網(wǎng)中的用電器并從而尤其是產(chǎn)生單元的電功率中的波動(dòng)的份額完全不提供到電 網(wǎng)中或其用電器中。由此，組合發(fā)電廠關(guān)于所描述的穩(wěn)定電網(wǎng)的欠頻率情況或者在超過預(yù) 定的電網(wǎng)梯度的情況下也是有基本負(fù)載能力的并且從而提高了其電網(wǎng)饋入性能。
[0040] 本發(fā)明提出：運(yùn)行電產(chǎn)氣單元,使得在低于第一電網(wǎng)頻率值、例如49Hz的值時(shí)，電 產(chǎn)氣單元減少或者甚至完全停止從電網(wǎng)中獲取功率，通過電產(chǎn)氣單元甚至與電網(wǎng)分離的方 式。因此，幾毫秒并且持久地給電網(wǎng)提供與至今仍由電產(chǎn)氣單元從網(wǎng)絡(luò)所獲取的電功率量 相比明顯更高的電功率量。
[0041] 如已經(jīng)提到的那樣，也可能的是，因此風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場或者光伏打設(shè)備運(yùn)行 為，使得所述風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場或者光伏打設(shè)備在設(shè)定的確定的時(shí)長內(nèi)、例如10分鐘至 30分鐘，始終以確定的恒定功率將電能饋入到電網(wǎng)中并且由風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場或者光伏 打設(shè)備產(chǎn)生的超過恒定的量的電能隨后被電產(chǎn)氣單元接收，使得從電網(wǎng)方面來看組合發(fā)電 廠在任何情況下在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)都產(chǎn)生恒定的電功率，其中該時(shí)間段能夠通過電網(wǎng)運(yùn)營 商經(jīng)由相應(yīng)的數(shù)據(jù)線路來設(shè)定或者能夠通過風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場或者光伏打設(shè)備的操作 者經(jīng)由相應(yīng)的數(shù)據(jù)線路來設(shè)定，并且在低于或者達(dá)到第一電網(wǎng)頻率值的情況下和/或在超 過頻率下降的情況下因此如之前所描述的那樣降低或者完全停止電產(chǎn)氣單元獲取電功率， 使得將之前由電產(chǎn)氣單元所接收的電功率作為功率量來提供。
[0042] 之前所提出的解決方案的優(yōu)點(diǎn)不僅在于由此能夠始終從組合發(fā)電廠中提取"近似 慣性量"，而且也可以同時(shí)使饋入的電功率持續(xù)從而組合發(fā)電廠甚至能夠在一定的邊界內(nèi) 給電網(wǎng)提供基本負(fù)載。
[0043] 為了確定恒定地待饋入的功率的時(shí)長也使用氣象數(shù)據(jù)。
[0044] 一個(gè)示例可以對此予以說明：
[0045] 如果當(dāng)前風(fēng)速例如為7m/s并且氣象預(yù)測為：在接下來的30分鐘內(nèi)風(fēng)速不低于 5m/s，那么將5m/s的值（可能具有安全裕度，例如4. 5m/s)作為用于待輸出的恒定的電功 率的標(biāo)尺輸入。電功率、即從4. 5m/s的風(fēng)速中所獲取的電功率在例如30分鐘內(nèi)始終恒定 地饋入到電網(wǎng)中。
[0046] 如果風(fēng)在30分鐘的預(yù)測時(shí)間段內(nèi)、即在接下來的30分鐘內(nèi)，總是以多于4. 5m/s 的強(qiáng)度吹，那么伴隨其的提高的風(fēng)力如通常一樣同樣由風(fēng)能設(shè)備"收獲"，但是超過4. 5m/s 的待成為電功率的能量直接或者間接被提供給電產(chǎn)氣單元。
[0047] 如果通過減小電產(chǎn)氣單元的功率獲取并進(jìn)而通過提高伴隨其的電功率到電網(wǎng)中 的饋入（未獲取的功率等于提高的饋入功率）并從而由此電網(wǎng)頻率與之前相比更快回升， 那么在超過第一電網(wǎng)頻率值時(shí)電產(chǎn)氣單元不被立即又被接通或者能量獲取不立即又升高， 而是由此等待，至電網(wǎng)頻率值又具有與額定值對應(yīng)的值或者近似相應(yīng)于額定值的值或者完 全超過額定值的值、即具有大于50Hz的值。
[0048] 也就是說，電產(chǎn)氣單元的功率獲取僅在電網(wǎng)頻率已經(jīng)回升并且進(jìn)而又存在相對高 的電網(wǎng)穩(wěn)定性時(shí)才又升高。
[0049] 也已知的是：如果電網(wǎng)頻率超過確定的值、例如超過其額定值5%。、即大約為 50. 25Hz，那么降低風(fēng)能的電饋入的并且隨著電網(wǎng)頻率進(jìn)一步提高進(jìn)一步降低風(fēng)能設(shè)備的 所饋入的功率。
[0050] 這在現(xiàn)有技術(shù)中通常通過葉片的俯仰來實(shí)現(xiàn)或者通過由發(fā)電機(jī)提供的電功率在 斬波器、即電阻中消耗的方式來實(shí)現(xiàn)，使得最后降低的電功率饋入到電網(wǎng)中。
[0051] 借助于組合發(fā)電廠現(xiàn)在也可能的是，風(fēng)能設(shè)備的功率降低通過電產(chǎn)氣單元的最后 提高的功率獲取來描述。
[0052] 也就是說，因此在超過過頻率的情況下，風(fēng)能設(shè)備不減少電功率的輸出，而是電產(chǎn) 氣單元接收更高的功率獲取，使得從電網(wǎng)方面看組合發(fā)電廠將更低的功率饋入到電網(wǎng)中。 在此僅通過控制電產(chǎn)氣單元的獲取功率就能夠設(shè)定組合發(fā)電廠的功率降低。因此，通過風(fēng) 能設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片的所使用的俯仰或者通過遮蓋光伏打設(shè)備能夠更明顯地提高功率的降 低，以便因此也在過頻率情況下產(chǎn)生用于頻率穩(wěn)定性的適當(dāng)?shù)牧坎⑦M(jìn)而產(chǎn)生用于電網(wǎng)穩(wěn)定 性的適當(dāng)?shù)牧俊?br> [0053] 如所描述的那樣，電產(chǎn)氣單元能夠從電流中產(chǎn)生氣體、例如氫氣或者甲烷等、即適 于燃燒的、但尤其適于作為用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的氣體。在安裝大型風(fēng)電場時(shí)本來就需要大 型設(shè)備，所述大型設(shè)備迄今通常通過柴油、汽油等來運(yùn)行。如果此時(shí)這樣的設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵?氣體、例如CH 4 (甲烷），那么由電產(chǎn)氣單元產(chǎn)生的氣體也用于驅(qū)動(dòng)借助于其建立風(fēng)電場的電 機(jī)組。
[0054] 如果例如在偏遠(yuǎn)的地區(qū)中建立風(fēng)能設(shè)備，那么該第一風(fēng)能設(shè)備產(chǎn)生的電能在電產(chǎn) 氣單元中能夠用于產(chǎn)生氣體，使得通過將氣體提供給對于建立風(fēng)電場的風(fēng)能設(shè)備必需的動(dòng) 力設(shè)備、即起重機(jī)、卡車、汽車等的方式，借助于所述氣體建立風(fēng)電場的其它風(fēng)能設(shè)備。因 此，風(fēng)電場完全不需要化石燃料來用于建立，而是能夠以所描述的方式借助于"綠色氣體"、 即例如風(fēng)氣來建立，這整體上改進(jìn)了風(fēng)電場的生態(tài)平衡。恰好通常在偏遠(yuǎn)地區(qū)中獲取燃料 本來也是麻煩的、在任何情況下通常是困難的，進(jìn)而燃料本身也是非常昂貴的，并且通過就 地產(chǎn)生燃料就此而言也能夠降低燃料獲取成本，所述燃料獲取成本對于用于建立風(fēng)電場的 設(shè)備是必需的。如果電產(chǎn)氣單元因此安置在容器等中，那么在建立風(fēng)電場之后容器能夠與 電產(chǎn)氣單元一起被運(yùn)送到下一個(gè)安裝地點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055] 下面根據(jù)附圖中的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。
[0056] 圖la示出風(fēng)能設(shè)備的視圖，
[0057] 圖lb示出風(fēng)能設(shè)備的典型的構(gòu)造和連接，
[0058] 圖2示出由風(fēng)能設(shè)備和電產(chǎn)氣單元構(gòu)成的組合發(fā)電廠的視圖，
[0059] 圖3示出在能量系統(tǒng)中電產(chǎn)氣單元的典型的構(gòu)造（現(xiàn)有技術(shù)；SolarFuel)，
[0060] 圖4示出在低于預(yù)定的欠頻率值之前和之后的功率分配的一個(gè)示例，
[0061] 圖5示出在超過預(yù)定的頻率下降之前和之后的組合發(fā)電廠的功率的分配，
[0062] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明的變型形式。
[0063] 下面，相同的附圖標(biāo)記可以表示相同的但也相似的、不完全一樣的元件。接下來， 處于完整性闡述具有同步發(fā)電機(jī)和無傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案的風(fēng)能設(shè)備，所述無傳動(dòng)裝置的 設(shè)計(jì)方案具有全功率變流器。

【具體實(shí)施方式】
[0064] 圖la示意性地示出無傳動(dòng)裝置的風(fēng)能設(shè)備的吊艙1。轂2由于部分打開地示出的 外罩（導(dǎo)流罩）而可見。在轂上固定有三個(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。具有轉(zhuǎn)子葉片4的轂2形成空氣動(dòng)力學(xué)的轉(zhuǎn)子7。轂2與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子6在機(jī) 械上牢固地連接，所述轉(zhuǎn)子也可以被稱為電樞6并且在下文中稱為電樞6。電樞6相對于定 子8能轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。
[0065] 電樞6在其轉(zhuǎn)動(dòng)期間相對于定子8通電，通常以直流來通電，以便由此產(chǎn)生磁場并 且構(gòu)建發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩或者發(fā)電機(jī)反抗轉(zhuǎn)矩，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩或發(fā)電機(jī)反抗轉(zhuǎn)矩也可以通過該 勵(lì)磁電流來相應(yīng)地調(diào)節(jié)和改變。如果電樞6因此被電激勵(lì)，那么其相對于定子8的轉(zhuǎn)動(dòng)在 定子8中產(chǎn)生電場并進(jìn)而產(chǎn)生電交變電流。
[0066] 在基本由電樞6和定子8構(gòu)造的發(fā)電機(jī)10中產(chǎn)生的交變電流根據(jù)在圖lb中示出 的構(gòu)造經(jīng)由整流器12整流。整流后的電流或者整流后的電壓隨后借助于逆變器14轉(zhuǎn)換為 具有所期望的頻率的3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在電壓中 特別是升壓變換，以便被饋入到所連接的電網(wǎng)18中。理論上可以省去變壓器或者該變壓器 通過扼流圈來代替。但是通常電網(wǎng)18中的電壓要求使得借助于變壓器的升壓變換是必需 的。
[0067] 為了控制，使用主控制部20,所述主控制部也可以被稱為主控制單元并且形成風(fēng) 能設(shè)備的最上級的調(diào)節(jié)和控制單元。主控制部20獲得尤其關(guān)于下級的電網(wǎng)測量單元22的 電網(wǎng)頻率的信息。主控制部控制逆變器14以及整流器12。基本上自然也可以使用不受控 的整流器。此外，主控制部20控制直流調(diào)節(jié)器24，用于將勵(lì)磁電流饋入到電樞6中，所述電 樞是發(fā)電機(jī)10的部件。在低于預(yù)先給出的電網(wǎng)頻率極限值的情況下，主控制部20此外調(diào) 整饋入或者發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)以轉(zhuǎn)速可變的方式來運(yùn)行，所以到電網(wǎng)中的饋入 如所描述的那樣借助于全功率變流器來實(shí)現(xiàn)，所述全功率變流器基本上通過整流器12和 逆變器14形成。
[0068] 在運(yùn)行中，電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)頻率通過電網(wǎng)測量單元22持續(xù)三相地測量。從測量中 (在電網(wǎng)頻率為50Hz的情況下總是）每隔3. 3ms產(chǎn)生三相電壓中的一個(gè)的新值。因此每個(gè) 電壓半波對電網(wǎng)頻率進(jìn)行測量，濾進(jìn)行波并且與預(yù)設(shè)的極限值進(jìn)行比較。對于60Hz的系統(tǒng) 而言，例如對于每隔2. 7ms、即例如對于每次過零，有三相電壓中的一個(gè)的值可用。
[0069] 在圖2中也示出：風(fēng)能設(shè)備與電產(chǎn)氣單元23電連接。
[0070] 這樣的電產(chǎn)氣單元23已經(jīng)以不同的形式已知，例如也從WO 2009/065577中已知。 這樣的電產(chǎn)氣單元也從SolarFuel公司已知（www. SolarFuel. de)并且也在圖3中示意性 地示出。在這樣的電產(chǎn)氣單元上借助于電解首先產(chǎn)生氫氣并且該電產(chǎn)氣單元23優(yōu)選也具 有甲烷化單元，所述甲烷化單元在使用另一種C0 2源的情況下使用所產(chǎn)生的氫氣以制造甲 烷氣（CH4)，其中用于電解的電功率從風(fēng)能設(shè)備、太陽能能源或者生物量能源（伴隨電產(chǎn) 生）獲取。所產(chǎn)生的應(yīng)為氫氣或者甲烷的氣體能夠被導(dǎo)入到氣體儲(chǔ)存器中或者被饋入到燃 氣管網(wǎng)中、例如天然氣網(wǎng)。
[0071] 最后，電產(chǎn)氣單元23也具有控制部24,所述控制部經(jīng)由通信線路與風(fēng)能設(shè)備的主 控制部20連接，所述通信線路應(yīng)是有線的（例如光波帶，LWL)或者無線的。
[0072] 電產(chǎn)氣單元是如下單元，在所述單元中電能被消耗，以便最終制造燃?xì)狻?br> [0073] 為了產(chǎn)生氫氣例如通常需要電解，使得電產(chǎn)氣單元對此具有電解器，所述電解器 消耗電能并且因此制造氫氣。
[0074] 在電產(chǎn)氣單元中也可以制造甲烷，通過氫氣和二氧化碳在甲烷化單元中制造甲烷 氣（CH4)的方式，所述二氧化碳例如從空氣中獲得或者由0) 2罐提供或者由所連接的沼氣設(shè) 備提供。
[0075] 該甲烷氣能夠被提供給所連接的氣體儲(chǔ)存器或者也能夠饋入到燃?xì)饩W(wǎng)中。
[0076] 在圖3示出的示例中也構(gòu)成有燃?xì)鈴S和蒸汽廠或者熱電共生廠，在所述燃?xì)鈴S和 蒸汽廠或者熱電共生廠中燃?xì)庠趦?nèi)燃機(jī)中燃燒，使得在連接到內(nèi)燃機(jī)上的電發(fā)電機(jī)中能夠 又產(chǎn)生電功率，所述電功率隨后能夠又被提供給電網(wǎng)。
[0077] 風(fēng)能設(shè)備能夠是單個(gè)設(shè)備，但是所述單個(gè)設(shè)備對于風(fēng)電場而言也能夠是代表性 的，所述風(fēng)電場由多個(gè)風(fēng)能設(shè)備組成。
[0078] 風(fēng)能設(shè)備具有主控制部20,所述主控制部具有數(shù)據(jù)處理和控制裝置。此外，該數(shù)據(jù) 處理裝置具有數(shù)據(jù)輸入端25,經(jīng)由所述數(shù)據(jù)輸入端，風(fēng)力預(yù)測數(shù)據(jù)被提供給數(shù)據(jù)處理裝置。 數(shù)據(jù)處理裝置20在預(yù)定的預(yù)測時(shí)間間期內(nèi)、例如20、30、40、50或者60分鐘或者更長的時(shí) 間內(nèi)從這些風(fēng)力預(yù)測數(shù)據(jù)中做出風(fēng)力預(yù)測并且也能夠根據(jù)所做出的風(fēng)力預(yù)測基于對風(fēng)能 設(shè)備或者風(fēng)電場的功率曲線的處理非?？煽康卮_定預(yù)測功率、即最終能夠可靠恒定地提供 給電網(wǎng)的最小電功率。
[0079] 同時(shí)，風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場當(dāng)前始終重新確定風(fēng)能設(shè)備的當(dāng)前的電功率，例如以5 秒至10秒的間隔確定，所述當(dāng)前的電功率與當(dāng)前的風(fēng)有關(guān)。
[0080] 風(fēng)能的在此高于預(yù)測功率（最小功率）的當(dāng)前功率作為信息、數(shù)據(jù)、信號等被輸送 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)先確定電消耗。
[0081] 也就是說，如果例如在風(fēng)能設(shè)備中或者在風(fēng)電場中確定1兆瓦（MW)的預(yù)測功率， 但是風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場當(dāng)前產(chǎn)生1. 3MW的功率，那么差量、即300kW作為值來確定并且電 產(chǎn)氣單元23的控制和數(shù)據(jù)處理裝置24獲取該值作為控制值，使得隨后電產(chǎn)氣單元23相應(yīng) 地以300kW的消耗來運(yùn)行。
[0082] 如果風(fēng)稍微減弱并且接下來僅形成1. 2MW的當(dāng)前功率，那么電產(chǎn)氣單元的電消耗 也相應(yīng)地降低到200kW，如果風(fēng)增強(qiáng)，使得風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場產(chǎn)生1. 4MW，那么電產(chǎn)氣單 元的消耗相應(yīng)地提高到400kW，以此類推。
[0083] 在經(jīng)過預(yù)測時(shí)間段之后，做出新的預(yù)測并且對于該新的預(yù)測再次確定新的恒定的 功率（新的預(yù)測功率）。
[0084] 通過一方面為風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場的控制和數(shù)據(jù)處理裝置與另一方面為電產(chǎn)氣 單元的控制和數(shù)據(jù)處理裝置之間的共同的數(shù)據(jù)線路26也能夠交換當(dāng)前的風(fēng)力數(shù)據(jù)或者關(guān) 于電產(chǎn)氣單元的消耗功率的數(shù)據(jù)，以便因此確保恒定地提供饋入到電網(wǎng)中的恒定的最小功 率。
[0085] 除此之外，控制和數(shù)據(jù)處理裝置20還與電網(wǎng)的用于控制電網(wǎng)的控制部27或者中 心連接，使得在該處始終存在或者能夠提取恒定的、到電網(wǎng)中的電饋入的值。
[0086] 若當(dāng)前的風(fēng)速下降并進(jìn)而風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場當(dāng)前產(chǎn)生的電功率下降低到預(yù)測 功率下，那么電產(chǎn)氣單元的電消耗趨于"零"（或者最低可能的值）上并且同時(shí)可能能夠啟 動(dòng)蒸汽廠和燃?xì)鈴S或者熱電共生廠（BHKW) 28,以便附加地提供不能夠由風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電 場提供的電功率，使得最終仍能夠總是可靠地將電預(yù)測功率提供給電網(wǎng)，在需要時(shí)甚至還 提供更多，其方式是：GuD/BHKW相應(yīng)地以比所需更高的功率來運(yùn)行。
[0087] 如在圖lb中所示，在一方面為組合發(fā)電廠的生產(chǎn)單元例如風(fēng)電場和另一方面為 電產(chǎn)氣單元之間存在通信和/或數(shù)據(jù)線路。經(jīng)由該通信和數(shù)據(jù)線路能夠在組合發(fā)電廠的單 元之間交換下述數(shù)據(jù)，以便因此一方面控制風(fēng)電場和/或另一方面控制電產(chǎn)氣單元。
[0088] 如果風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場例如本來就持續(xù)地檢測和測量電網(wǎng)的頻率并且在此同 樣持續(xù)地檢測頻率下降、即負(fù)頻率梯度（頻率對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；df/dt)，那么用于電網(wǎng)頻率的 或者用于電網(wǎng)下降（頻率梯度）的相應(yīng)的值（絕對值）被傳輸給電產(chǎn)氣單元的控制裝置。 但是也可能的是，由于存在特定的預(yù)定的頻率值或者頻率梯度值，已經(jīng)在風(fēng)電場中產(chǎn)生相 應(yīng)的用于停止電產(chǎn)氣單元的開關(guān)指令并且隨后將該開關(guān)指令傳送給電產(chǎn)氣單元。也可能的 是，生產(chǎn)單元、即風(fēng)電場，將當(dāng)前所產(chǎn)生的電功率的當(dāng)前值傳輸給電產(chǎn)氣單元，使得該電產(chǎn) 氣單元始終運(yùn)行為，使得其消耗的電功率不多于生產(chǎn)單元所產(chǎn)生的電功率。
[0089] 也有利的是，電產(chǎn)氣單元就其而言始終將整個(gè)電產(chǎn)氣單元的當(dāng)前的電消耗功率的 值傳送給生產(chǎn)單元，以便該電產(chǎn)氣單元能夠被相應(yīng)地控制。
[0090] 也有利的是，風(fēng)電場和/或電產(chǎn)氣單元具有數(shù)據(jù)輸入端，使得通過控制部或者用 于控制電網(wǎng)的中心始終能夠預(yù)設(shè)電產(chǎn)氣單元應(yīng)獲取何種功率，使得若低于預(yù)定的電網(wǎng)頻率 值和/或存在預(yù)定的電網(wǎng)頻率下降、即預(yù)定的頻率梯度，那么該功率安全地被提供作為用 于電網(wǎng)支持的功率。
[0091] 在圖4中示出，只要電網(wǎng)頻率高于確定的值、例如高于49. 8Hz，那么電產(chǎn)氣單元 獲取確定的電功率（Ppk)。如果達(dá)到或者低于49. 8Hz的值，即達(dá)到預(yù)定的下欠頻率值，那 么通過關(guān)斷或斷開電產(chǎn)氣單元23的電解器的開關(guān)來停止電產(chǎn)氣單元的功率獲取并因此將 電產(chǎn)氣單元之前所消耗的電功率立即提供給電網(wǎng)，因?yàn)橹八牡墓β什辉購木W(wǎng)絡(luò)處提 取。因此，頻率能夠相對快速地再次回升，在任何情況下對于預(yù)定的上述欠頻率情況而言通 過停止電產(chǎn)氣單元的電消耗來支持電網(wǎng)。
[0092] 如果電產(chǎn)氣單元在此是組合發(fā)電廠的部件，其中組合發(fā)電廠具有例如由風(fēng)電場構(gòu) 成的生產(chǎn)單元，那么組合發(fā)電廠給電網(wǎng)提供功率，所述功率由生產(chǎn)單元所產(chǎn)生的功率、即例 如風(fēng)電場的功率和電產(chǎn)氣單元所消耗的功率之間的差來計(jì)算。也就是說，一旦達(dá)到49. 8Hz 的欠頻率值，那么電產(chǎn)氣單元的功率消耗降低到"零"。因?yàn)轱L(fēng)電場在所示出的示例中始終 產(chǎn)生電功率，所以在通過電產(chǎn)氣單元獲取電功率被停止時(shí)組合發(fā)電廠才停止的電功率等于 整個(gè)風(fēng)電場的電功率并進(jìn)而在達(dá)到電網(wǎng)的欠頻率值的情況下提供電功率的明顯更大的份 額。在圖4中通過虛線示出組合發(fā)電廠的功率。
[0093] 在圖5中示出一個(gè)示例，其中用于停止由電產(chǎn)氣單元獲取功率的觸發(fā)事件不是低 于預(yù)定的電網(wǎng)頻率值，而是其中觸發(fā)事件在存在預(yù)定的頻率下降、即頻率梯度時(shí)存在。如果 該頻率梯度超過lOmHz/s的值，也就是說頻率在一秒內(nèi)下降10毫赫茲以上，那么這被理解 為開關(guān)信號并進(jìn)而通過斷開電產(chǎn)氣單元的（整流器的）開關(guān)來停止由電產(chǎn)氣單元獲取功率 或者功率獲取減小了預(yù)定的值。因此在最短的時(shí)間中、即在幾毫秒內(nèi)、例如5ms至10ms，在 電網(wǎng)中提供明顯更多電功率，因?yàn)殡S著由電產(chǎn)氣單元獲取能量的停止，組合發(fā)電廠的全部 電功率能夠被提供給電網(wǎng)作為電功率，而在觸發(fā)開關(guān)事件之前電產(chǎn)氣單元仍獲取由生產(chǎn)單 元所產(chǎn)生的電功率的確定的功率量。
[0094] 圖5中的點(diǎn)線在此顯示：當(dāng)電產(chǎn)氣單元在存在確定的頻率下降 的情況下不停止時(shí)，也就是說當(dāng)電產(chǎn)氣單元不再進(jìn)一步獲取能量，而是繼續(xù)如之前那樣獲 取電能時(shí)，頻率會(huì)會(huì)如何變。如所看到的那樣，也就是說，電產(chǎn)氣單元獲取能量的停止顯著 地對電網(wǎng)進(jìn)行支持，因?yàn)橛纱朔乐沽松踔吝_(dá)到49Hz的極限，在該極限情況下最后通過電網(wǎng) 控制部"減少"或者切斷其它用電器，以便支持電網(wǎng)。
[0095] 不言而喻的是，根據(jù)圖4的開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和根據(jù)圖5的開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都能夠在同一個(gè)設(shè)備 (或者風(fēng)電場）中構(gòu)成，并且除此之外也可能的是，只要電產(chǎn)氣單元獲取電能，那么該電產(chǎn) 氣單元設(shè)置為，使得隨之出現(xiàn)組合風(fēng)電場的電能到電網(wǎng)中的饋入的穩(wěn)定。
[0096] 借助于所描述的電產(chǎn)氣裝置以及借助于其它任意電產(chǎn)氣裝置，也可能的是，通過 明顯少使用傳統(tǒng)能量例如油、柴油等來建立風(fēng)能設(shè)備。對此首先在一個(gè)位置處，也就是說在 風(fēng)能設(shè)備、風(fēng)電場等等建立的位置處，架設(shè)較小的風(fēng)能設(shè)備，并且該較小的風(fēng)能設(shè)備隨后連 接到電產(chǎn)氣單元上，使得在其運(yùn)行中持續(xù)地產(chǎn)生氣體。該氣體隨后在安裝地點(diǎn)上，也就是說 在風(fēng)能設(shè)備、風(fēng)電場等建立的地點(diǎn)上被提供給位于該處的設(shè)備、即例如起重機(jī)，所述設(shè)借助 于該氣體來運(yùn)行，使得最終幾乎不必再使用化石燃料來建立風(fēng)能設(shè)備、風(fēng)電場等，而是該設(shè) 備如起重器、卡車等借助于氣體來運(yùn)行、即借助于燃料來運(yùn)行，所述燃料在建立風(fēng)能設(shè)備的 位置處通過電產(chǎn)氣單元產(chǎn)生。
[0097]自然也可能的是，所需的燃料、即氣體借助于連接到安裝在附近的風(fēng)能設(shè)備上的 電產(chǎn)氣單元來產(chǎn)生。
[0098] 于是也為有利的是，在建立風(fēng)能設(shè)備的位置處構(gòu)成有氣體儲(chǔ)存器，所述氣體儲(chǔ)存 器持續(xù)地由氣體填充，使得也能夠持續(xù)地以所述氣體給能量消耗器如起重機(jī)、卡車等進(jìn)一 步加燃料并進(jìn)而通過電產(chǎn)氣單元再一次明顯地改進(jìn)風(fēng)能設(shè)備項(xiàng)目的能量平衡、尤其也是 co2平衡。
[0099] 根據(jù)本申請的權(quán)利要求1描述了 ：如果電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率比電網(wǎng)的所期望的額定頻 率低了預(yù)定的頻率值和/或如果電網(wǎng)頻率以頻率梯度（即單位時(shí)間的改變（△"△0)下 降，所述頻率梯度的數(shù)值超過預(yù)定的改變量，那么電產(chǎn)氣單元將電功率的獲取降低預(yù)定的 值或者甚至不獲取電功率。因此，也就是說電產(chǎn)氣單元的能量獲取根據(jù)電網(wǎng)中的電網(wǎng)參數(shù) "頻率"如何發(fā)展來控制。
[0100] 替選地并且超過權(quán)利要求1，借助于本發(fā)明也可能的是，根據(jù)其它電網(wǎng)參數(shù)來控制 能量獲取并進(jìn)而控制電產(chǎn)氣單元的運(yùn)行，所述電網(wǎng)參數(shù)例如是電網(wǎng)中過頻率、電網(wǎng)欠壓、電 網(wǎng)過壓、無功功率需求、短路、故障穿越、零穿越等。
[0101] 在這樣的所謂的"電網(wǎng)事件"中，也就是說當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)如頻率、電壓、無功功率等超 過或者低于確定的值時(shí)，通常降低風(fēng)能設(shè)備的功率。從現(xiàn)在起可以借助于本發(fā)明將風(fēng)能設(shè) 備的功率保持在其最大值上并且饋入到電網(wǎng)中的功率的降低根據(jù)本發(fā)明能夠通過如下方 式實(shí)現(xiàn)：電產(chǎn)氣單元使能量獲取并且進(jìn)而電產(chǎn)氣單元產(chǎn)生的氣體產(chǎn)品與上述電網(wǎng)參數(shù)、即 電網(wǎng)參數(shù)的提高或其超過確定的電網(wǎng)參數(shù)值有關(guān)，與超過或者低于確定的電網(wǎng)電壓、短路 或者超過電網(wǎng)頻率等有關(guān)。
[0102] 在電產(chǎn)氣單元被連接并且根據(jù)本發(fā)明以其標(biāo)稱功率的大約90% (±5% )來運(yùn)行 時(shí)，于是電產(chǎn)氣裝置的獲取功率再次根據(jù)上述電網(wǎng)參數(shù)來控制，使得風(fēng)能設(shè)備的更少電功 率被饋入到電網(wǎng)中，但是同時(shí)提高氣體產(chǎn)量，使得不像之前那樣降低風(fēng)能設(shè)備的功率并進(jìn) 而不提取潛在地待產(chǎn)生的電能的一部分并且不饋入到電網(wǎng)中。借助于本發(fā)明，于是能夠減 少對風(fēng)能設(shè)備的控制干預(yù)并且僅通過電產(chǎn)氣裝置的運(yùn)行和其較高的電功率消耗并進(jìn)而較 高的氣體生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)風(fēng)能設(shè)備的饋入到電網(wǎng)中的功率的電功率降低。這尤其導(dǎo)致：若確定 的電網(wǎng)參數(shù)位于其期望范圍之外并且需要降低饋入到電網(wǎng)中的電功率，那么風(fēng)能設(shè)備（或 者風(fēng)電場）能夠在沒有控制干預(yù)的情況下繼續(xù)運(yùn)行并且整個(gè)系統(tǒng)不產(chǎn)生能量損失。在短路 的情況下，風(fēng)能設(shè)備通常必需立即急劇降低其功率，可能甚至限制到"零"。這樣的干預(yù)對于 風(fēng)能設(shè)備意味著巨大的控制干預(yù)，所述控制干預(yù)很難應(yīng)付。在電產(chǎn)氣裝置連接到風(fēng)能設(shè)備 上時(shí)，在電網(wǎng)短路的情況下風(fēng)能設(shè)備的電功率盡可能完全地被輸送給電產(chǎn)氣裝置，使得風(fēng) 能設(shè)備首先能夠繼續(xù)運(yùn)行。
[0103] 例如在電產(chǎn)氣裝置運(yùn)行并且該電產(chǎn)氣裝置在正常運(yùn)行中不僅從風(fēng)能設(shè)備處獲取 其功率而且直接從電網(wǎng)中獲取其功率時(shí)，在短路情況下取消直接從電網(wǎng)中獲取電能，使得 充分地存在如下潛能，即從現(xiàn)在起電產(chǎn)氣單元能夠最佳地以其最佳功率繼續(xù)運(yùn)行并且電產(chǎn) 氣單元的全部功率隨后由風(fēng)能設(shè)備提供。
[0104] 在該示例上也可清楚地看出，在電網(wǎng)短路的情況下對風(fēng)能設(shè)備的非常高要求的控 制干預(yù)又可以被取消或者可以構(gòu)建得明顯更溫和，并且這最終提高了風(fēng)能設(shè)備的可靠性并 且也實(shí)現(xiàn)了不會(huì)不必要地扼制風(fēng)能設(shè)備的電功率。
[0105] 在隨后電網(wǎng)短路或者相應(yīng)的事件結(jié)束時(shí)，風(fēng)能設(shè)備于是可以立即又將電功率饋入 到電網(wǎng)中并進(jìn)而支持電網(wǎng)。對于轉(zhuǎn)變而言，也完全可能的是，風(fēng)能設(shè)備隨后主要首先再次支 持電網(wǎng)并且給電產(chǎn)氣單元提供較少的電功率，這最終不起作用，因?yàn)殡娋W(wǎng)的穩(wěn)定化通常始 終是重要的并且只要電網(wǎng)的該穩(wěn)定性恢復(fù)，那么電產(chǎn)氣單元以及風(fēng)能設(shè)備就又可以繼續(xù)其 正常的運(yùn)行。
[0106] 因此也就是說本發(fā)明也實(shí)現(xiàn)一種用于運(yùn)行電產(chǎn)氣裝置、即從電能中產(chǎn)生氣體例如 氫氣和/或甲烷等的裝置的方法，其中電產(chǎn)氣單元從如下電網(wǎng)中獲取電能來產(chǎn)生氣體，電 產(chǎn)氣單元連接到所述電網(wǎng)上，其中所述電網(wǎng)具有預(yù)定的額定頻率或者額定頻率范圍，其中 在電網(wǎng)短路的情況下電產(chǎn)氣單元從與所述電產(chǎn)氣單元連接的風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場、即風(fēng)能 設(shè)備的集合中獲取電功率，并且針對消除電網(wǎng)短路的情況，風(fēng)能設(shè)備隨后又將電能饋入到 電網(wǎng)中用于電網(wǎng)支持并且在需要時(shí)電產(chǎn)氣單元相對于對于其標(biāo)稱功率運(yùn)行所需的電功率 暫時(shí)獲取更少電功率，以便最終也因此最終有助于電網(wǎng)支持。
[0107] 本發(fā)明的上述描述不僅適用于電網(wǎng)短路而且適用于"故障穿越"、"零穿越"等等的 情況（電網(wǎng)"事件"）。
[0108] 最后，可以借助于本發(fā)明運(yùn)行電產(chǎn)氣裝置，使得風(fēng)電場最終僅持續(xù)地提供確定的 最小功率并進(jìn)而整個(gè)風(fēng)電場可以被視為對于電功率產(chǎn)量可靠的電網(wǎng)大小。風(fēng)電場超過最小 功率產(chǎn)生的其它任何電能于是隨后被輸送給電產(chǎn)氣單兀。
[0109] 在存在控制部時(shí)，前面對根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明的替選方案能夠容易地實(shí)行，電 網(wǎng)參數(shù)、即在電網(wǎng)中的頻率、電壓、電流等的參數(shù)（這些電網(wǎng)參數(shù)通常本來已經(jīng)持續(xù)地被測 量）被輸送給所述控制部并且所述控制部隨后承擔(dān)風(fēng)能設(shè)備（或者風(fēng)電場）的控制和能量 分配并且承擔(dān)電產(chǎn)氣單元的控制和能量分配。另一種甚至完全獨(dú)立的替選方案或者關(guān)于上 述發(fā)明的補(bǔ)充方案也可以在于：電產(chǎn)氣單元的氣體產(chǎn)量借助于STATC0M設(shè)備來控制。這樣 的STATC0M通常是靜止同步補(bǔ)償器、即整流器器脈沖運(yùn)行（Stromrichterimpulsbetrieb)， 所述整流器脈沖運(yùn)行生成具有可變的電壓幅值的三相電壓系統(tǒng)，所述三相電壓系統(tǒng)的電 壓相對于相應(yīng)的線電流相位偏移90°。因此，能夠交換STATC0M與電網(wǎng)之間的電感性或 者電容性無功功率。STATC0M在功率電子學(xué)的領(lǐng)域中屬于靈活交流傳輸系統(tǒng)（靈活A(yù)/C Transmission Systems (FATS))并且相對于在功能上類似的靜態(tài)無功功率補(bǔ)償提供穩(wěn)定交 流電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠錈o功功率與電網(wǎng)交流電壓的高低無關(guān)。
[0110] 也就是說，如果此時(shí)電產(chǎn)氣單元的運(yùn)行并且進(jìn)而該電產(chǎn)氣單元的氣體產(chǎn)量由 STATC0M設(shè)備來控制，那么電產(chǎn)氣裝置首先從STATC0M設(shè)備處獲取其電能，STATC0M設(shè)備同 時(shí)也可以與電網(wǎng)連接。因此，隨后能夠根據(jù)當(dāng)前的收費(fèi)表、即一方面根據(jù)饋入到電網(wǎng)中的電 功率的償付收費(fèi)表并且另一方面根據(jù)甲烷氣的當(dāng)前收費(fèi)表，決定：將風(fēng)電場的多少電功率 (所述風(fēng)電場將其功率經(jīng)由STATC0M設(shè)備饋入到電網(wǎng)中）饋入到電網(wǎng)中和將風(fēng)電場的多少 電功率引入到CH 4生產(chǎn)中。因此，借助于這樣的解決方案，用于運(yùn)行電產(chǎn)氣裝置的方法是可 行的，所述電產(chǎn)氣單元與STATC0M設(shè)備連接，所述STATC0M設(shè)備就其而言與風(fēng)電場并且與電 網(wǎng)連接，并且具有控制部，所述控制部一方面處理當(dāng)前收費(fèi)表，例如饋入到電網(wǎng)中的電功率 的償付收費(fèi)表，并且另一方面處理甲烷氣的當(dāng)前收費(fèi)表，并且所述控制部對此控制電能的 電網(wǎng)饋入或者電產(chǎn)氣單元中的氣體的生產(chǎn)，視如下情況而定：哪個(gè)收費(fèi)表恰好是更佳的，也 就是說要么是用于饋入到電網(wǎng)中的電功率的收費(fèi)表要么是用于甲烷氣生產(chǎn)的收費(fèi)表，使得 如下比例、即風(fēng)電場輸送多少電功率到電網(wǎng)中和風(fēng)電場輸送多少電功率到電產(chǎn)氣單元中并 進(jìn)而到CH 4生產(chǎn)中可根據(jù)各個(gè)當(dāng)前的收費(fèi)表并且根據(jù)其來設(shè)定。STATC0M設(shè)備因此是理想 的工具，所述工具隨時(shí)以變化的方式重新進(jìn)行電網(wǎng)饋入和電產(chǎn)氣單元運(yùn)行之間的功率分配 并進(jìn)而以變化的方式重新進(jìn)行將電功率輸送給電產(chǎn)氣單元，而不必干預(yù)風(fēng)能設(shè)備本身的功 率生產(chǎn)。此外也可能的是，STATC0M設(shè)備也與電儲(chǔ)存裝置、例如蓄電池等連接，使得因此產(chǎn) 生另一可能性：暫存電能，以便之后再次從電儲(chǔ)存器中提取該電能并且饋入到電網(wǎng)中或者 輸送給電產(chǎn)氣單元來產(chǎn)生CH 4。
[0111] 圖6示出借助于風(fēng)能設(shè)備1、電儲(chǔ)存器、控制部、電產(chǎn)氣單元和電網(wǎng)的這樣的 STATC0M應(yīng)用的框圖?？梢钥闯?，STATC0M設(shè)備與電儲(chǔ)存器和/或電產(chǎn)氣單元連接并且與風(fēng) 能設(shè)備1和電網(wǎng)1連接，并且具有控制部，所述控制部執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于運(yùn)行電產(chǎn)氣裝置、即從電能中產(chǎn)生氣體例如氫氣和/或甲烷和/或類似物 的裝置的方法， 其中電產(chǎn)氣單元從電網(wǎng)中獲取電能用于產(chǎn)生氣體，所述電產(chǎn)氣單元連接到所述電網(wǎng) 上， 其中所述電網(wǎng)具有預(yù)定的額定頻率或者額定頻率范圍， 其中如果所述電網(wǎng)的所述電網(wǎng)頻率比所述電網(wǎng)的所期望的額定頻率低了預(yù)定的頻率 值和/或如果所述電網(wǎng)頻率以頻率梯度下降，所述頻率梯度的量超過預(yù)定的改變量，那么 所述電產(chǎn)氣單元將電功率的獲取減小預(yù)定的值或者甚至不獲取電功率，所述頻率梯度即單 位時(shí)間的改變（Λ f/At)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，如果所述電網(wǎng)頻率達(dá)到特定的第一電網(wǎng)頻率值或者低于所述第一電網(wǎng)頻 率值，那么所述電產(chǎn)氣單元僅獲取最小功率或者完全不再從所述電網(wǎng)中獲取功率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于，預(yù)定的所述頻率值比所述電網(wǎng)額定頻率例如50Hz低1%。、優(yōu)選2%。、尤其 優(yōu)選3%。或者更多，和/或預(yù)定的所述改變量大于0. lHz/s、特別是在0. 2Hz/s至7Hz/s的 范圍中、優(yōu)選在〇. 5Hz/s至2Hz/s的范圍中。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，所述電產(chǎn)氣單元與風(fēng)能設(shè)備或者由例如由風(fēng)能設(shè)備組成的風(fēng)電場耦聯(lián)， 并且所述電產(chǎn)氣單元和所述風(fēng)能設(shè)備和/或所述風(fēng)電場形成組合發(fā)電廠并且優(yōu)選這樣來 運(yùn)行，使得所述電產(chǎn)氣單元獲取的電能由所述風(fēng)能設(shè)備和/或所述風(fēng)電場產(chǎn)生。
5. -種組合發(fā)電廠，所述組合發(fā)電廠由風(fēng)能設(shè)備和/或風(fēng)電場組成，所述風(fēng)電場一方 面由多個(gè)風(fēng)能設(shè)備而另一方面由電產(chǎn)氣單元組成， 其中所述風(fēng)能設(shè)備和/或所述風(fēng)電場在所給定的風(fēng)況中產(chǎn)生電能并且將其饋入到所 連接的電網(wǎng)中，并且所述電產(chǎn)氣單元接收通過所述風(fēng)能設(shè)備和/或風(fēng)電場產(chǎn)生的、確定的 預(yù)定份額的電能并且用于生產(chǎn)燃料、例如氫氣、甲烷或者類似物，所述電網(wǎng)具有預(yù)定的額定 頻率，并且 a) 如果達(dá)到和/或低于在所述額定頻率（50Hz)之下的預(yù)定的第一電網(wǎng)頻率值， 和/或 b) 如果所述電網(wǎng)頻率以頻率梯度下降，所述頻率梯度的量超過預(yù)定的改變量下降，所 述頻率梯度即單位時(shí)間的改變 那么降低和/或停止通過所述電產(chǎn)氣單元對電功率的獲取。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合發(fā)電廠， 其特征在于，所述電產(chǎn)氣單元與所述風(fēng)能設(shè)備和/或所述風(fēng)電場電例如通過電線耦 聯(lián)，并且所述電產(chǎn)氣單元對于其運(yùn)行所需的所述電能要么直接從所述風(fēng)能設(shè)備或所述風(fēng)電 場或其輸出端中獲取，要么所述電產(chǎn)氣單元從所述電網(wǎng)中獲取所述電能用于所述電產(chǎn)氣單 元的運(yùn)行，所述電產(chǎn)氣單元與所述電網(wǎng)連接并且風(fēng)能設(shè)備或者風(fēng)電場將所產(chǎn)生的所述電能 饋入到所述電網(wǎng)中。
7. 組合發(fā)電廠的一種應(yīng)用，優(yōu)選根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組合發(fā)電廠的一種 應(yīng)用，所述組合發(fā)電廠由風(fēng)能設(shè)備和/或風(fēng)電場或者光伏打設(shè)備構(gòu)成，所述應(yīng)用為用于對 電網(wǎng)進(jìn)行電網(wǎng)支持、尤其用于在電網(wǎng)頻率低于預(yù)定的第一電網(wǎng)頻率值例如49. 8Hz的情況 下提高在所述電網(wǎng)處饋入的功率，和/或?qū)τ谌缦虑闆r：所述電網(wǎng)頻率以頻率梯度下降、所 述頻率梯度的量超過預(yù)定的改變量，提高在所述電網(wǎng)處饋入的功率，所述頻率梯度即單位 時(shí)間的改變（Λ f/At)。
【文檔編號】H02J15/00GK104160575SQ201380012193
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月2日
【發(fā)明者】阿爾弗雷德·貝克曼 申請人:烏本產(chǎn)權(quán)有限公司