控制风能设备和/或风电场的控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种风能设备和/或风电场的控制装置以及一种用于控制这种风能设备和/或这种风电场的方法。本发明还涉及这样的风能设备和这样的风电场。

背景技术

风电场和集成在风电场中的风能设备通常具有如下技术特性，所述技术特性在软件方面例如受到风能设备的运行软件阻断。

对于其的实例是所谓的降噪运行(简称为降噪)，其中风能设备以声音优化而非功率优化地设定的转速运行。这尤其意味着，风能设备以风能设备具有低噪声水平的转速运行，也就是说，自特定的转速范围起被锁定。

在临界的电网状况中，即在供电网稳定性受威胁的状况下，但如此运行的风能设备无法或仅能不充分地参与供电网的稳定，或者当风能设备的夜间运行模式在夜间22:00点钟起动时。

这导致，在供电网的在份额上设置有特别多的风能设备的电网部段中，电网运营商只能够受限地对临界的电网状况做出反应。

发明内容

因此，本发明的目的是解决上述问题中的至少一个，尤其要提出一种控制装置或一种方法，所述控制装置或方法使得电网运营商能够随时并且全面地访问风能设备，尤其支持或者稳定供电网。尤其是，在临界电网状况中，要给电网运营商提供风能设备的最大的调节能力。

因此，根据本发明，提出一种风能设备和/或风电场的控制装置，其中所述控制装置包括接口和多个运行模式，尤其用于在临界电网状况中提供风能设备和/或风电场的最大调节能力，其中接口设立用于，接收电网运营商的信号，由此释放多个运行模式中的所有运行模式，用于供电网运营商使用。

所述控制装置例如能够是风能设备和/或风电场的控制单元，或者能够在风能设备和/或风电场的控制单元中实施。

控制装置优选是风电场的风电场控制单元。

此外，所述控制装置具有多个运行模式，所述运行模式例如能够经由软件或借助于接口通过设备制造商自动选择。

一种运行模式例如是降噪运行模式，在所述降噪运行模式中，风能设备或风电场以声音优化的方式运行，即尤其使得，风能设备或风电场的噪声排放低于法定极限值。

其他运行模式例如是夜间运行模式或有功功率运行模式。

运行模式优选以软件实现和/或存储在数据库中。

此外，控制装置具有一个接口，所述接口设立用于，接收电网运营商的信号。这例如能够通过无线电或线缆传输来进行，例如通过因特网或信号线缆进行。

此外，接口本身在此设立用于，为电网运营商释放风能设备和/或风电场的最大的调节能力。也就是说，接口设置用于，使得电网运营商获得风能设备或风电场的运行模式的全部的功能释放，尤其是在临界电网状况中，即至少总是在供电网连接到风能设备或风电场上时才面临不稳定。

也就是说，应将临界电网状况理解为所有如下状况，在所述状况中供电网面临不稳定和/或已经不稳定，例如在停电(blackout)或系统分离(system split)的情况下。原则上，始终当电网频率严重偏离额定电网频率时，即例如当电网频率为50.8Hz而额定电网频率为50Hz时，才存在临界电网状况。

为了控制装置能够执行上述或下述功能并且为了接口设立用于执行上述和下述功能，控制装置尤其具有控制软件，所述控制软件使电网运营商能够经由接口干预控制装置，并且以便由此尤其实现风能设备或风电场的完全的功能释放。

也就是说，尤其提出，电网运营商经由控制装置，尤其经由接口主动地干预风能设备或风电场的运行并从而获得对风能设备的所有运行模式的访问。

风电场例如通过风电场软件以降噪运行模式运行。在存在临界电网状况的情况中，电网运营商此时能够接通风电场并且例如选择另一运行模式。也就是说，电网运营商能够借助于控制系统控制风电场，使得该风电场其在必要时支持电网。

优选地，风电场的一个或多个风能设备具有调节范围，所述调节范围一方面通过物理调节范围限制，所述物理调节范围即用于风能设备的有功功率和无功功率的最大调节范围，并且所述调节范围在风能设备运行时通过风能设备控制装置，并且尤其通过运行模式限制。

也就是说，本发明尤其提出，电网运营商能够访问风能设备，使得该风能设备对于电网运营商而言仅通过物理极限来限制。

优选地，控制装置的一个或另一接口设立用于接收来自第三方的信号，并且此外或者替选地，如果已经经由接口从电网运营商接收到信号，那么在控制装置内给电网运营商分配最高优先级。

因此，控制装置也能够具有其他接口，所述其他接口例如具有其他功能，例如用于设备制造商的接口和/或用于设备运营商的接口。

在这种情况下，特别有利的是，具有不同权限的不同的组能够同时访问风电场或风能设备。

此外，控制装置也构成为，使得电网运营商在控制装置内具有最高优先级，尤其当已经经由接口从电网运营商接收到信号时。

也就是说，控制装置构成为，使得电网运营商优选在控制装置内始终具有最高优先级，即，例如如果设备运营商想要设定无功功率运行模式而电网运营商需要电网恢复模式，那么风电场或风能设备执行电网恢复模式。

优选地，控制装置包括例如用于风能设备运营商的另一接口，当已经由接口从电网运营商处接收到信号时，所述另一接口被禁用。

也就是说，如果控制装置具有其他接口，那么提出，只要电网运营商想要访问风电场或风能设备，就禁用这些其他接口。

优选地，为此使用位，尤其故障位，电网运营商经由接口将所述位发送给控制装置。

一旦控制装置获得故障位，其他接口就被禁用，即例如用于风电场运营商和/或风能设备运营商的接口。

优选地，控制装置的所述接口或另一接口设立用于至少参与以下开环控制和/或闭环控制方法中的一个：无功功率闭环控制、电压闭环控制、有功功率闭环控制；电力直销；分钟储备；次级储备；温度闭环控制；Cos-Phi闭环控制；Q(U)闭环控制；阴影开环控制(Schattenwurfsteuerung)；蝙蝠开环控制(Fledermaussteuerung)。

也就是说，接口设立用于接收第三方的至少一个信号，所述信号导致风电场或风能设备执行这些运行模式之一。

优选地，控制装置具有数据库，借助于所述数据库记录电网运营商对风能设备和/或风电场的访问。

也就是说，还提出，如果电网运营商经由控制装置的接口访问风电场或风能设备，那么这由控制装置方借助于数据库来记录，例如，访问时间，访问持续时间和电网运营商所请求和触发的运行模式。

如果文档化由电网运营商请求和触发的运行模式，那么同样提出，也文档化运行软件实际期望的运行模式。

优选地，控制装置具有至少一个安全的运行模式，所述运行模式被禁用并且所述运行模式可借助于接口，尤其是仅优选通过电网运营商来激活。

因此，控制装置至少还包括如下运行模式，所述运行模式按标准是禁用的，并且优选仅可由电网运营商来激活。

优选地，安全的运行模式包括以下列表中的至少一个功能：惯性仿真；主闭环控制功率；具有最大的调节范围的Q(U)闭环控制；故障闭环控制。

也就是说，尤其提出，这些功能只能由电网运营商来激活。

在惯性仿真中，风电场或风能设备从(多个)风能设备的转子-发电机系统的惯性中产生附加的电能。

在主闭环控制功率中，风电场或风能设备定向为，引起快速的功率变化，尤其更多地产生主闭环控制功率，电网运营商能够使用所述主闭环控制功率用于供电网的主闭环控制。

在具有最大的调节范围的Q(U)闭环控制中，风电场或风能设备根据在正常模式中静态或者根据在故障模式中的经调整的静态来闭环控制电压，其中为了进行设定或调整电压忽略调节范围限制。这在具有对应于最小的cos(Phi)(“V”)的调节范围限制的风电场中是特别有利的。在此，在下部的部分负载范围中，可能的无功功率调节范围也是非常小的。该限制能够借助于上述或下述控制装置或上述或下述方法来消除。

也就是说，尤其也提出，电网运营商能够消除调节范围的限制，尤其以便稳定供电网。

即使在没有STATCOM选项但是具有内置的STATCOM硬件的设备中，调节范围限制也能够在非常低的部分负载范围中并且在设备切断时被禁用，即使当客户例如未获得STATCOM选项时也如此。

这同样也适用于Q期望值的调整。在此，也尝试调整Q期望值接近调节范围极限。

在故障闭环控制的情况下，在风电场和/或风能设备闭环控制中激活故障参数集和/或控制器集，所述故障参数集和/或控制器集与正常运行不同。该故障参数集和/或控制器集适用于故障策略并且例如能够包含以下调整：

-经调整的功率-频率-静态；

-经调整的电压-无功功率-静态；

-禁用在电压和频率闭环控制中的死区；

-经调整的FRT策略，例如具有另一K因子。

优选地，控制装置具有至少一个另外的运行模式，所述至少一个另外的运行模式是激活的并且可借助于接口，尤其仅优选由电网运营商禁用。

因此，控制装置优选包括另外的运行模式，所述另外的运行模式尤其能够仅由电网运营商在风电场或风能设备持续运行时禁用。

优选地，所述另外的运行模式包括以下列表的至少一个功能：降噪运行模式；夜间运行模式。

因此，电网运营商还能够禁用例如通过法律准则规定的特定的运行模式，尤其以便能够确保供电网的稳定性和/或用于应急响应。

控制装置还能够包括另外的运行模式和/或功能。

优选地，多个运行模式包括以下列表中的至少一个模式：电网恢复模式；所述电网恢复模式尤其是可激活的，并且优选当已经经由接口接收到电网运营商的信号时被激活；STATCOM模式，所述STATCOM模式尤其是可激活的，并且优选当经由接口接收到电网运营商的信号时被激活；降噪模式，所述降噪模式尤其是可禁用的，并且优选当已经经由接口接收到电网运营商的信号时被禁用；蝙蝠识别模式，所述蝙蝠识别模式尤其是可禁用的，并且优选当经由接口接收到电网运营商的信号时被禁用。

因此，控制装置也设立用于，参与电网恢复和/或通过STATCOM模式支持供电网。

此外，控制装置也能够用于降噪或蝙蝠

根据本发明，还提出一种用于控制风能设备和/或风电场的方法，所述方法包括以下步骤：通过风能设备和/或风电场的控制装置接收信号；确定所述信号是否是电网运营商的信号，所述信号释放风能设备和/或风电场的多个运行模式中的所有运行模式供电网运营商使用；如果所述信号是电网运营商的信号，所述信号释放风能设备和/或风电场的多个运行模式中的所有运行模式供电网运营商使用，那么释放风能设备和/或风电场的多个运行模式。

优选地，所述方法还包括以下步骤：为电网运营商记录运行模式的释放。

优选地，通过与在数据库中保存的信号进行比较来确定所述信号是否是电网运营商的信号，所述信号释放风能设备和/或风电场的多个运行模式中的所有运行模式供电网运营商使用。

优选地，所述方法还包括以下步骤：通过电网运营商控制风能设备和/或风电场。

也就是说，尤其提出，电网运营商在临界的电网状况中接通风电场或风能设备，以便在该处改变运行模式，使得风电场或风能设备协助地稳定供电网。

优选地，上述和下述方法借助于上述或下述控制装置来执行。

根据本发明，还提出了一种风能设备，所述风能设备包括上述或下述控制装置和/或如下控制装置，所述控制装置设立用于执行上述或下述方法和/或参与这种方法。

根据本发明，还提出一种风电场，所述风电场包括上述或下述风能设备，并且此外/或者替选地，包括上述或下述控制装置和/或如下控制装置，所述控制装置设立用于执行上述或下述方法和/或参与这种方法。

附图说明

此时将在下文中示例性地并且根据实施例参考附图详细阐述本发明，其中对于相同或相似的组件使用相同的附图标记。

图1示出根据一个实施方式的风能设备的示意图。

图2示出根据一个实施方式的具有控制装置的风电场的示意性构造。

图3示出根据一个实施方式的方法的示意性流程。

具体实施方式

为此，风能设备100具有塔102和吊舱104。在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的空气动力学转子106。转子106在运行时被风置于旋转运动中并且从而驱动吊舱104中的发电机。

此外，风能设备具有上述或下述控制装置，所述控制装置与风电场控制单元和/或电网运营商连接。

图2示出根据一个实施方式的具有控制装置1400的风电场1000的示意性构造。

风电场1000包括多个风能设备1100，例如在图1中示出的那样，所述风能设备经由共同的风电场电网1200彼此连接。

风电场电网1200借助于风电场变压器1300连接到供电网2000上，以便例如馈入风电场电功率P

此外，风电场1000具有根据本发明的控制装置1400，所述控制装置构成为风电场控制单元，尤其用于控制风电场1000。

控制装置1400包括多个运行模式B1，B2，B3以及一个接口1410和另一接口1420。

接口1410设立用于接收电网运营商3000的信号，由此为电网运营商3000释放多个运行模式B1，B2，B3中的所有运行模式。该接口1410也能够称为电网运营商接口。

由此，电网运营商3000能够访问风电场1000的运行模式B1，B2，B3，并且尤其将其选择为，使得风电场1000协助稳定供电网2000。

另一接口1420例如是用于设备运营商4000的接口，所述设备运营商同样能够经由该接口1420访问风电场。该接口1420也能够被称为风电场运营商接口1420。

为了防止控制技术方面的问题，电网运营商的接口1410在控制装置1400内具有较高的优先级，也就是说，控制装置1400将电网运营商的查询和预设相对于第三方的其他查询或预设设为优先，所述第三方例如是设备运营商4000或内部的控制软件。优选地，这在控制软件中实现。

最终，经由控制接口1430操控各个风能设备1100，所述控制接口例如借助于不同控制信号S

优选地，控制装置1400还设立用于监控风电场1000到供电网2000中的馈电，尤其监控在风电场的电网连接点处的电压U

图3示出根据一个实施方式的方法5000的示意性流程。

在第一步骤5100中，通过风能设备和/或风电场的控制装置接收信号。

随后，在下一步骤5200中，确定该信号是否是电网运营商的信号，所述信号释放风能设备和/或风电场的多个运行模式中的所有运行模式供电网运营商使用。

如果信号是这样的信号，那么在下一步骤5300中为电网运营商释放风能设备和/或风电场的多个运行模式。

电网运营商现在被授权以选择对应的运行模式，例如电网恢复。

然后，在下一步骤5400中根据通过电网运营商选择的运行模式来控制风电场的风能设备。

也就是说，尤其提出，如果出现临界电网状况，例如电网恢复，那么电网运营商能够尤其立即访问风电场或风能设备。于是，电网运营商能够禁用风电场或风能设备内部的所有限制，并使风电场或风能设备以其最大的性能能力参与电网支持措施。

为此，尤其也提出，电网运营商能够禁用另外的接口和/或其他外部期望值，例如设备运营商的期望值。