Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка

Авторы патента:


Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка
Способ функционирования комбинированной энергетической установки и комбинированная энергетическая установка

 


Владельцы патента RU 2597233:

ВОББЕН ПРОПЕРТИЗ ГМБХ (DE)

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение скорости реакции на изменение сетевой частоты и повышение электрической мощности. В способе эксплуатации устройства, которое из электрической энергии генерирует газ, например, водород, и/или метан, и/или тому подобное, блок преобразования мощности в газ для генерации газа получает электрическую энергию из электрической сети, к которой подключен блок преобразования мощности в газ. Сеть имеет предопределенную номинальную частоту или соответственно диапазон номинальных частот, при этом блок преобразования мощности в газ сокращает потребление электрической мощности на предопределенное значение или вообще не потребляет электрической мощности, если сетевая частота электрической сети лежит на предопределенное значение частоты ниже желательной номинальной частоты сети и/или сетевая частота снижается с градиентом частоты, а именно с изменением за время (Δf/Δt), величина которого превышает предопределенную величину изменения. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Ветроэнергетические установки известны уже давно и используются различным образом.

При этом ветроэнергетические установки встречаются как отдельные установки или как ветроэнергоцентры (ветровые парки), состоящие из множества отдельных ветроэнергетических установок. К таким устройствам генерации энергии, как ветроэнергетические установки, солнечные установки и тому подобное, все больше предъявляется требование, что они в том случае, когда частота электрической сети, в которую ветроэнергетическая установка, ветроэнергоцентр или солнечная установка вводит свою мощность, снижается ниже определенного значения сетевой частоты, которое лежит ниже номинального значения, подают в сеть повышенную долю мощности, чтобы таким способом стабилизировать сеть.

Как известно, номинальная частота электрической сети в немецкой или соответственно европейской объединенной энергосистеме имеет значение 50 Гц, в США - 60 Гц. Другие страны применяют соответствующие регулирования.

Эта номинальная частота может относительно хорошо реализовываться, если мощность, получаемая потребителями, подключенными к сети, примерно той же величины, что и электрическая мощность, которая генерируется генераторными блоками и которая вводится в сеть.

Таким образом, значение сетевой частоты всегда является также мерой для балансировки генерации электроэнергии, с одной стороны, и потребления электроэнергии, с другой стороны.

Если потребление превышает генерацию, то есть больше энергии отбирается из сети, чем подается в электрическую сеть, то сетевая частота снижается.

Поэтому управление и сетевое администрирование электрической сети предусматривает различные меры, чтобы стабилизировать сеть, в частности, противодействовать снижению сетевой частоты, так чтобы значение частоты вновь находилось в диапазоне номинальной частоты.

Если сетевая частота снижается ниже предопределенного первого значения сетевой частоты, например, 49 Гц или 48 Гц (это первое предопределенное значение сетевой частоты может принимать совершенно другое конкретное значение, которое, как правило, зависит от конкретной сетевой топологии сети), то со стороны сетевого администрирования принимаются определенные меры, например, регулируемые крупные потребители ограничиваются по их потреблению мощности или совсем отсоединяются от сети, и/или определенные резервные электростанции вводятся в эксплуатацию и их мощность увеличивается.

Ветроэнергетические установки или также солнечные установки, которые генерируют электрическую мощность, хотя и могут при пониженной частоте эксплуатироваться особым образом для стабильной работы сети, однако часто этого недостаточно.

Уже предлагалось, ветроэнергетические установки эксплуатировать ниже их оптимального режима, то есть ниже их кривой мощности, так что в случае пониженной частоты может подключаться резерв мощности, однако такое решение мало эффективно, потому что это также означает, что для временного интервала, в котором не происходит снижение ниже первой предопределенной сетевой частоты, выход по энергии или соответственно по мощности ветроэнергетической установки является не достаточно оптимальным, и, таким образом, большая доля электрической мощности, которую могла бы поставить ветровая энергия, совсем не вырабатывается, что в целом значительно уменьшает эффективность ветроэнергетической установки.

Также уже предлагалось, в случае определенной пониженной частоты, кратковременно, за некоторое определенное время, например, несколько сотен микросекунд или единиц секунд, больше мощности извлекать из генератора ветроэнергетической установки, чем он в состоянии выработать из ветра. Это вполне возможно ввиду инерции генератора, однако приводит к тому, что генератор после повышенной отдачи мощности (режим инерции) отдает заметно меньше электрической мощности. Типичный пример характеристики действительной мощности ветроэнергетической установки с эмуляцией инерции показан на фиг. 1 (“Windblatt 03/2010”, стр. 8-9).

Решение, подобное описанному в вышеназванном источнике, также раскрывается в WO 2010/108910 или WO 01/86143.

Кроме того, можно сослаться на документы DE 10 2009 018126 A1, WO 2010/048706 A1, CA 2,511,632 A1 и WO 2011/060953.

Таким образом, предыдущая концепция, состоящая в том, чтобы использовать в конечном счете мгновенный резерв из вращающейся инерционной массы ротора и генератора ветроэнергетической установки, в лучшем случае может привести к тому, что для диапазона от 10 до 20 секунд в сеть может быть введена повышенная мощность.

Однако при этом проблематичным является то, что несколько сотен миллисекунд, если не секунд, требуется для того, чтобы после инициирования события коммутации - например, снижение ниже первого предопределенного значения сетевой частоты, например, 49,7 Гц и/или превышение предопределенного градиента частоты (ΔF/Δt) - повышенное потребление мощности могло быть предоставлено в распоряжение.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является улучшить предшествующие условия стабильности работы сети в форме эмуляции инерции, в частности снизить время реакции при снижении ниже предопределенного значения сетевой частоты и/или при превышении определенного градиента убывания частоты, и, в частности, также в таком случае предоставить повышение электрической мощности для более длительного времени, чем до сих пор, чтобы, тем самым, для случая пониженной частоты или определенного снижения частоты (градиента частоты) обеспечивать стабильную работу сети лучше, чем это было до сих пор, в частности, способствовать стабильности частоты.

Указанная задача решается способом по пункту 1 формулы изобретения и устройством по пункту 5 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

При известной эмуляции инерции посредством ветроэнергетической установки, время реакции, то есть время от инициирующего события, например, снижения ниже предопределенного значения сетевой частоты или превышения предопределенного снижения сетевой частоты (градиента частоты) составляет примерно от 200 до 500 и даже 600 мс.

С помощью изобретения это время реакции можно существенно уменьшить, например, до значений в диапазоне нескольких миллисекунд, например, от 5 до 10 мс, менее чем 20 или менее чем 100 мс.

Тем самым предоставляется заметно быстрее, чем до сих пор, дополнительная мощность в случае пониженной частоты и/или в случае предопределенного снижения сетевой частоты (градиента частоты).

Причина заметно более быстрого времени реакции состоит в том, что, до сих пор, как сетевая частота, так и градиент сетевой частоты постоянно измеряется, например, каждые 200 мкс может регистрироваться сетевая частота, и также быстро, и при необходимости несколько более медленно, может также регистрироваться падение частоты, то есть градиент частоты.

Если устанавливаются эти критерии коммутации или соответственно инициирования, то есть снижение ниже предопределенной сетевой частоты, например, 49,8 Гц, и/или превышение предопределенного снижения сетевой частоты (градиента частоты), например, 20-30 мГц/с, в устройстве управления и обработки данных, которое зарегистрировало и установило представленные выше значения, генерируется управляющий сигнал, который используется для мгновенной его передачи на управляющее устройство блока преобразования мощности в газ, в котором получение мощности из сети блоком преобразования мощности в газ может останавливаться путем блокирования и/или размыкания переключателей, например IGBT (Insolated Gate Bipolar Transistor - биполярный транзистор с изолированным затвором), выпрямителя, причем для этого не требуется гальваническая развязка блока преобразования мощности в газ от сети. Блок преобразования мощности в газ для электролиза нуждается, в частности, в постоянном токе, который при подключении к сети может предоставляться через выпрямитель. Этот выпрямитель имеет вышеупомянутый переключатель, например IGBT-типа, и если этот переключатель размыкается или соответственно отключается, то поток электрической мощности из сети немедленно останавливается, и, таким образом, в распоряжение сети дополнительно также быстро предоставляется потребляемая перед этим электрическая мощность блока преобразования мощности в газ.

Тем самым изобретение обеспечивает возможность реакции на случай пониженной частоты или на предопределенное снижение сетевой частоты (градиент частоты), причем время реакции быстрее на более чем десятичный порядок, чем до сих пор (200-600 мс), и, тем самым, можно, особенно при сильном снижении частоты, например, ввиду выхода из строя крупной электростанции на 1000 МВт, немедленно принимать ответные меры, чтобы избежать определенных значений пониженной частоты. Если, например, достигаются определенные значения пониженной частоты, например, значение частоты 49 Гц, то за счет сетевого управления автоматически сбрасываются некоторые нагрузки, и в целом за счет этого возникает дополнительная нестабильность всей электрической сети, так что должны приниматься дополнительные меры, чтобы стабилизировать всю сеть.

Конкретное значение, которое устанавливается для пониженной частоты, чтобы, как предложено, останавливалось получение электрической мощности посредством блока преобразования мощности в газ, в каждом проекте устанавливается индивидуально. В объединенной энергосистеме, например, предпочтительное значение пониженной частоты могло бы составлять примерно 49,8 Гц.

В изолированной сети, напротив, это значение пониженной частоты могло бы выбираться меньшим, например, около 49 или даже 48 Гц.

Также значение снижения частоты, то есть для отрицательного градиента частоты, может устанавливаться индивидуально. При этом желательно, чтобы это снижение частоты или отрицательный градиент частоты лежал в диапазоне от 20 до 50 мГц в секунду или от 1 до 2 Гц/с. Значения для более высоких значений градиента частоты хотя и возможны, но приведут к тому, что это событие инициирования /переключения часто не достигается.

За счет того, что, как описано выше, блок преобразования мощности в газ управляется в зависимости от наличия предопределенного события частоты в электрической сети, можно в значительной степени содействовать стабилизации режима работы сети.

При этом особенно предпочтительно эксплуатировать блок преобразования мощности в газ как часть комбинированной электростанции, причем в комбинированной электростанции генерируется электрическая мощность, которая также потребляется блоком преобразования мощности в газ, и причем мощность, которая генерируется в комбинированной электростанции, но которая не потребляется блоком преобразования мощности в газ, подается в подключенную электрическую сеть, например, также как постоянная мощность.

При этом является предпочтительным, что потребление блока преобразования мощности в газ в нормальном режиме работы составляет от 2 до 10%, предпочтительно 5% от мощности установки электрического генератора комбинированной электростанции.

Если комбинированная электростанция имеет ветроэнергетическую установку с номинальной мощностью 5 МВт, то номинальное потребление блока преобразования мощности в газ должно лежать в диапазоне примерно от 300 до 500 кВт.

Блок преобразования мощности в газ может различными способами соединяться с электрическим генератором комбинированной электростанции. Например, возможно, электрический вывод блока преобразования мощности в газ подключить к выходной клемме ветроэнергетической установки, ветроэнергоцентра или солнечной (фотогальванической) установки. Но также возможно, что в случае, если ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр имеют промежуточный контур постоянного тока, электрический вывод блока преобразования мощности в газ присоединить к этому промежуточному контуру, что имеет преимущество, состоящее в том, что исключается необходимость в инвертировании. Но также возможно, что блок преобразования мощности в газ подключен к электрической сети и оттуда получает электрическую мощность, и так как электрический генераторный блок комбинированной электростанции свою электрическую мощность вводит в эту сеть, тем самым может иметься определенное пространственное расстояние между генераторным блоком комбинированной электростанции, то есть ветроэнергетической установкой, ветроэнергоцентром или солнечной установкой и блоком преобразования мощности в газ, если генераторный блок и блок преобразования мощности в газ подключены к сети, и к тому же генераторный блок и блок преобразования мощности в газ через соответствующие управляющие, информационные или коммуникационные линии, как проводные (LWL - световодные), так и беспроводные, соединены между собой, чтобы в случае снижения ниже предопределенной пониженной частоты или в случае превышения предопределенного снижения сетевой частоты в соответствии с изобретением повысить мощность, предоставляемую в распоряжение сети.

Пока не возникает случая пониженной частоты или также предопределенного снижения сетевой частоты (градиента частоты), блок преобразования мощности в газ получает электрическую мощность контролируемым образом и вырабатывает из нее газ, такой как водород или метан или тому подобное. Такой блок преобразования мощности в газ, в котором из электрической мощности вырабатывается газ, известен, например, из продукции фирмы SolarFuel, и представлен в общем виде на фиг. 1.

При этом получение энергии со стороны блока преобразования мощности в газ, то есть получение электрической энергии такого блока преобразования мощности в газ, устанавливается и управляется таким образом, что колеблющаяся в ветроэнергетической установке за предопределенный интервал времени (прогнозируемый интервал времени) составляющая, которая получается из постоянных колебаний ветра, потребляется в блоке преобразования мощности в газ, чтобы, таким образом, сгенерировать газ.

При этом управление блоком преобразования мощности в газ может осуществляться различными способами.

Например, возможно, что блок преобразования мощности в газ непрерывно и постоянно получает точно определенную электрическую мощность, например, свою номинальную мощность, например, в случае блока преобразования мощности в газ с номинальной мощностью 1 МВт постоянно потребляется электрическая мощность, равная 1 МВт, и из этой электрической мощности вырабатывается соответствующее количество газа.

Но также возможно регулировать получение мощности таким образом, что оно зависит от электрической мощности, которая генерируется генераторным блоком комбинированной электростанции.

Также генерацию можно устанавливать таким образом, что блок преобразования мощности в газ, при соответствующем выполнении генераторного блока по отношению к блоку преобразования мощности в газ, постоянно потребляет определенную процентную долю выработанной мощности генераторного блока, составляющую, например, 10% или 20% или даже больше от выработанной мощности.

Таким образом, в случае пониженной частоты или в случае превышения предопределенного градиента частоты, посредством остановки электролиза или соответственно превращения в метан, в электрическую сеть можно почти мгновенно, во всяком случае в пределах нескольких миллисекунд, предоставлять в распоряжение большую электрическую мощность, а именно 10 или 20 или больше процентов от выработанной мощности генераторного блока.

Также возможно, что блок преобразования мощности в газ получает от генераторного блока столько энергии, что он постоянно предоставляет потребителям в электрической сети предопределенную долю электрической энергии на предопределенное время (время прогнозирования), в то время как электрическая мощность, которую генераторный блок не предоставляет потребителям в электрической сети, потребляется в блоке преобразования мощности в газ.

Таким образом, в соответствии с изобретением возможно не только обеспечивать стабильный режим работы сети в случае пониженной частоты, но и для нормального режима работы сети в диапазоне номинальной частоты можно также подавать в сеть постоянную электрическую основную нагрузку и тем самым электрически колеблющаяся нагрузка, которая, например, устанавливается ввиду постоянных колебаний ветра или, в случае фотогальванической установки, ввиду колеблющейся освещенности, совсем не предоставляется потребителям в сети и, тем самым, в частности, колеблющаяся доля электрической мощности генераторного блока не предоставляется в сеть или соответственно ее потребителям. Таким образом, комбинированная электростанция посредством описанного случая пониженной частоты, обеспечивающего стабилизацию сети или соответственно при превышении предопределенного сетевого градиента, остается работоспособной в режиме основной нагрузки и повышает, таким образом, свою эффективность сетевого питания.

В изобретении предлагается эксплуатировать блок преобразования мощности в газ так, что когда произошло снижение ниже первого значения сетевой частоты, например, значения 49 Гц, блок преобразования мощности в газ сокращает или даже полностью прекращает получение мощности из сети, причем блок преобразования мощности в газ даже отсоединяется от сети. Тем самым в течение нескольких миллисекунд и более продолжительно в сеть подается заметно более высокая вводимая доля электрической мощности, которая до этого подавалась в блок преобразования мощности в газ от сети.

Как упоминалось, также возможно, что тем самым ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр или фотогальваническая установка эксплуатируется таким образом, что она постоянно в течение определенного предусмотренного периода, например, от 10 до 30 минут, с определенной постоянной мощностью вводит энергию в сеть, и электрическая энергия, которая генерируется выше постоянно вводимой доли ветроэнергетической установкой или ветроэнергоцентром или фотогальванической установкой, отбирается блоком преобразования мощности в газ, так что с точки зрения сети комбинированная электростанция вырабатывает постоянную электрическую мощность, во всяком случае, в течение предопределенного временного интервала, причем этот временной интервал может устанавливаться сетевым оператором через соответствующую линию передачи данных или оператором ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра или фотогальванической установки посредством соответствующей линии передачи данных, и в случае снижения ниже или достижения первого значения сетевой частоты и/или превышения снижения частоты, как описано выше, потребление электрической мощности блоком преобразования мощности в газ сокращается или полностью прекращается, так что в качестве вводимой доли мощности постоянно в распоряжение предоставляется электрическая мощность, которая перед этим отбиралась блоком преобразования мощности в газ.

Преимущество предложенного решения состоит не только в том, что тем самым постоянно из комбинированной электростанции может быть получена «квази-инерционная вводимая доля», но и в том, что также одновременно возможно обеспечить постоянный ввод электрической мощности и, тем самым, комбинированная электростанция в известных пределах может даже отдавать в сеть основную нагрузку.

Для установления продолжительности постоянно вводимой мощности также применяются метеорологические данные.

Это может быть показано на следующем примере.

Если, например, текущая скорость ветра составляет 7 м/с, и имеет место метеорологический прогноз, что в пределах следующих 30 минут скорость ветра не спадет ниже 5 м/с, то значение 5 м/с, при необходимости с запасом, например, 4,5 м/с, задается в качестве меры для отдаваемой постоянной электрической мощности. Электрическая энергия, которая, таким образом, получается из первой скорости ветра 4,5 м/с, вводится в электрическую сеть постоянно, например, в течение 30 минут.

Когда ветер в прогнозируемом временном интервале, составляющим 30 минут, то есть в течение следующих 30 минут, веет с силой более 4,5 м/с, то сопровождающая это повышенная мощность ветра, как обычно, также аккумулируется ветроэнергетической установкой, но энергия, приводящая к электрической мощности, превышающей получаемую при 4,5 м/с, прямо или косвенно предоставляется блоку преобразования мощности в газ.

Если за счет сокращения получения мощности блоком преобразования мощности в газ и, тем самым, за счет сопровождающего это повышенного ввода электрической мощности в сеть (не полученная мощность становится равной повышенной подаваемой мощности), и если за счет этого сетевая частота повышается быстрее, чем до сих пор, то блок преобразования мощности в газ не сразу же снова включается, или получение энергии не сразу же снова возрастает, если первое значение сетевой частоты превышается, а таким образом ожидается, пока значение сетевой частоты снова не примет значение, которое соответствует номинальному значению, или становится близким к номинальному значению или даже превышает номинальное значение, то есть принимает значение больше чем 50 Гц.

Таким образом, потребление мощности блоком преобразования мощности в газ только тогда вновь увеличивается, когда сетевая частота повысилась и, таким образом, снова имеет место относительно высокая степень стабильности режима работы сети.

Также известно, что когда сетевая частота превышает определенное значение, например, лежит выше своего номинального значения на 5%о, то есть примерно составляет 50,25 Гц, предпринимается снижение электрического ввода энергии ветра, и при дальнейшем повышении сетевой частоты, вводимая мощность ветроэнергетической установки продолжает снижаться.

Согласно уровню техники это осуществляется посредством настройки угла установки лопастей или тем, что предоставляемая генератором электрическая мощность потребляется в прерывателе, то есть в резисторе, так что в конечном счете меньшая электрическая мощность подается в сеть.

Посредством комбинированной электростанции также возможно выразить снижение мощности ветроэнергетической установки через повышенное в конечном счете потребление мощности блоком преобразования мощности в газ.

Таким образом, при превышении повышенной частоты ветроэнергетическая установка не сокращает отдачу электрической мощности, а блок преобразования мощности в газ берет на себя повышенное получение мощности, так что с точки зрения сети комбинированная электростанция вводит в сеть меньшую мощность. При этом только за счет управления получаемой мощностью блока преобразования мощности в газ может устанавливаться снижение мощности комбинированной электростанции. Посредством задействуемой настройки угла установки роторных лопастей ветроэнергетической установки или путем затенения фотогальванической установки снижение мощности может дополнительно повышаться, чтобы тем самым и при повышенной частоте внести адекватный вклад в стабилизацию частоты и, тем самым, в стабильный режим работы сети.

Как описано, блок преобразования мощности в газ может из электрического тока вырабатывать газ, например, водород или метан и тому подобное, то есть газ, который пригоден для сжигания, но прежде всего который пригоден для использования в качестве топлива для двигателя. При монтаже крупного ветроэнергоцентра необходимы большие агрегаты, которые до сих пор приводились в действие дизельным топливом, бензином и т.п. Если такие агрегаты переоборудовать на сжигание газа, например СН4 (метана), то газ, который вырабатывается блоком преобразования мощности в газ, можно также использовать для привода электрических агрегатов, с использованием которых сооружается ветроэнергоцентр.

Если, например, ветроэнергетическая установка сооружается в удаленной местности, то электрическая энергия, которую вырабатывает эта первая ветроэнергетическая установка, может применяться в блоке преобразования мощности в газ для генерации газа, так что с помощью газа могут сооружаться последующие ветроэнергетические установки ветроэнергоцентра, причем газ будет предоставляться для приводных агрегатов, то есть кранов, грузовых автомобилей, транспортных средств и тому подобного, которые необходимы для сооружения ветроэнергетических установок ветроэнергоцентра. Тем самым для сооружения ветроэнергоцентра практически не требуется горючее ископаемое топливо, а возможно сооружение с использованием «зеленого газа», то есть газа, получаемого из энергии ветра описанным способом, что в целом улучшает экологический баланс ветроэнергоцентра. Как раз в отдаленных местностях часто испытываются затруднения с обеспечением топлива, и тем самым также само топливо является дорогостоящим, а за счет получения топлива на месте можно снизить затраты на получение топлива, которое необходимо для агрегатов для сооружения ветроэнергоцентра. Если блок преобразования мощности в газ размещается в контейнере или тому подобном, то можно после сооружения ветроэнергоцентра контейнер с блоком преобразования мощности в газ транспортировать на следующую строительную площадку.

Изобретение поясняется далее более подробно на примере выполнения со ссылками на чертежи, на которых показано.

Фиг. 1а - общий вид ветроэнергетической установки,

Фиг. 1b - типовая конструкция и подключение ветроэнергетической установки,

Фиг. 2 - вид комбинированной электростанции, состоящей из ветроэнергетической установки и блока преобразования мощности в газ,

Фиг. 3 - типовая конструкция блока преобразования мощности в газ в энергетической системе (уровень техники; SolarFuel),

Фиг. 4 - пример для распределения мощности перед и после снижения ниже предопределенного значения пониженной частоты,

Фиг. 5 - распределение мощностей комбинированной электростанции перед и после превышения предопределенного снижения частоты,

Фиг. 6 - вариант, соответствующий изобретению.

Одинаковые ссылочные позиции могут обозначать одинаковые, а также подобные, но неидентичные элементы. Далее для полноты описания поясняется ветроэнергетическая установка с синхронным генератором и безредукторным принципом работы с полным преобразователем переменного тока.

На фиг. 1а схематично показана гондола безредукторной ветроэнергетической установки. Ступица 2 видна за счет показанного частично открытым обтекателя. На ступице закреплены три роторные лопасти 4, причем роторные лопасти 4 показаны только в их области, ближней к ступице. Ступица 2 с роторными лопастями 4 образует аэродинамический ротор 7. Ступица 2 механически жестко связана с вращающейся частью 6 генератора, который также может называться ротором 6 и далее обозначается как ротор 6. Ротор 6 по отношению к статору 8 установлен с возможностью вращения.

Ротор 6 во время своего вращения относительно статора 8 обтекается током, обычно постоянным током, чтобы тем самым генерировать магнитное поле и создать момент генератора или соответственно противодействующий момент генератора, который за счет этого тока возбуждения может устанавливаться и изменяться. Если ротор таким образом электрически возбуждается, то его вращение по отношению к статору 8 формирует электрическое поле в статоре 8 и, тем самым, электрический переменный ток.

Переменный ток, выработанный в генераторе 10, который по существу состоит из ротора 6 и статора 8, выпрямляется посредством выпрямителя 12 в соответствии с конструкцией, показанной на фиг. 1b. Выпрямленный ток или выпрямленное напряжение затем с помощью инвертора 14 преобразуется в 3-фазную систему с желательной частотой. Выработанная таким образом трехфазная система ток-напряжение посредством трансформатора 16 преобразуется по напряжению, в частности, с повышением, для подачи в подключенную электросеть 18. Теоретически можно отказаться от трансформатора или заменить его на дроссель. Однако обычно требования по напряжению в электросети 18 таковы, что требуется повышающее преобразование с помощью трансформатора.

Для управления применяется основной управляющий блок 20, который также может обозначаться как главный блок управления и образует самый главный блок регулирования и управления ветроэнергетической установки. Основной управляющий блок 20 получает свою информацию, в том числе о сетевой частоте от подчиненного сетевого измерительного блока 22. Основной управляющий блок управляет инвертором 14, а также выпрямителем 12. В принципе также можно применять неуправляемый выпрямитель. Кроме того, основной управляющий блок 20 управляет преобразователем-регулятором 24 постоянного тока для подачи тока возбуждения в ротор 6, который является частью генератора 10. Основной управляющий блок 20 модифицирует, в числе прочего, при снижении ниже заданного предельного значения сетевой частоты подачу питания или соответственно рабочую точку генератора. Так как генератор эксплуатируется с переменным числом оборотов, подача питания в сеть осуществляется, как описано, с помощью полного преобразователя, который по существу образован выпрямителем 12 и инвертором 14.

При работе сетевое напряжение и сетевая частота непрерывно трехфазно измеряются сетевым измерительным блоком 22. На основе измерения получается - во всяком случае, при сетевой частоте 50 Гц - каждые 3,3 мс новое значение для одного из трехфазных напряжений. Сетевая частота регистрируется, таким образом, на каждую полуволну напряжения, фильтруется и сравнивается с предварительно установленными предельными значениями. Для системы на 60 Гц за каждые 2,7 мс, то есть на каждый переход через нуль, предоставлялось бы в распоряжение значение для одного из трех фазных напряжений.

На фиг. 2 также представлено, что ветроэнергетическая установка электрически соединена с блоком 23 преобразования мощности в газ.

Такой блок 23 преобразования мощности в газ как таковой уже известен в различных формах, например, из WO 2009/065577. Такой блок преобразования мощности в газ также известен из продукции фирмы SolarFuel (www.SolarFuel.de) и схематично изображен на фиг. 3. В таком блоке преобразования мощности в газ посредством электролиза, для чего потребляется электрическая мощность от ветроэнергетической установки, солнечного источника или источника биомассы (с генерацией электричества), сначала вырабатывается водород, и этот блок 23 преобразования мощности в газ также предпочтительно имеет блок получения метана, который выработанный водород с применением дополнительного источника CO2 применяет для того, чтобы генерировать газообразный метан (СН4). Выработанный газ, водород или метан может направляться в газовый коллектор или подаваться в газопроводную сеть, например, в распределительную сеть природного газа.

Наконец, блок 23 преобразования мощности в газ также имеет управляющий блок 24, который через коммуникационную линию, проводную (например, световодную - LWL) или беспроводную, соединен с основным управляющим блоком 20 ветроэнергетической установки.

Блок преобразования мощности в газ является блоком, в котором потребляется электрическая энергия, чтобы в конечном счете произвести горючий газ.

Для генерации водорода требуется, например, обычно электролиз, так что блок преобразования мощности в газ имеет для этого электролизер, который потребляет электрическую энергию и тем самым генерирует водород.

В блоке преобразования мощности в газ может также производиться метан, при этом из водорода и двуокиси углерода, которая, например, получается из воздуха или поступает из емкости с СО2, или предоставляется из подключенной биогазовой установки, в блоке получения метана производится газообразный метан (СН4).

Этот газообразный метан может подаваться в подключенный газовый коллектор или также вводится в газовую сеть.

В показанном на фиг. 3 примере также представлена газовая или паровая электростанция, в которой горючий газ сжигается в двигателе внутреннего сгорания, так что в электрическом генераторе, подключенном к двигателю внутреннего сгорания, может вновь вырабатываться электрическая мощность, которая затем снова может предоставляться в электрическую сеть.

Ветроэнергетическая установка может быть одиночной установкой, но она также может представлять собой ветроэнергоцентр, который состоит из множества ветроэнергетических установок.

Ветроэнергетическая установка имеет основной управляющий блок 20 с устройством обработки данных и управления. Это устройство обработки данных имеет, в том числе, вход 25 данных, через который данные прогноза ветра предоставляются в устройство обработки данных. Устройство 20 обработки данных вырабатывает из этих данных прогноза ветра для предопределенного прогнозируемого периода, составляющего, например, 20, 30, 40, 50 или 60 минут или больше, прогноз ветра и может на основе созданного прогноза ветра, на основе обработки характеристики мощности ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра также очень надежно определить прогнозируемую мощность, то есть минимальную мощность, которая в конечном счете будет предоставляться в распоряжение сети.

Одновременно ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр постоянно заново определяет текущим образом, например, с интервалами от 5 до 10 секунд, текущую электрическую мощность ветроэнергетической установки, которая зависит от текущего ветра.

Текущая мощность энергии ветра, которая лежит выше прогнозируемой мощности (минимальной мощности), в качестве информации, данных, сигнала и т.д., подается на устройство 24 управления и обработки данных блока 23 преобразования мощности в газ, так что блоку 23 преобразования мощности в газ задается электрическое потребление.

Если, таким образом, например, в ветроэнергетической установке или в ветроэнергоцентре установлена прогнозируемая мощность 1 МВт, а ветроэнергетическая установка или ветроэненргоцентр в текущий момент вырабатывает мощность 1,3 МВт, то определяется величина разности, то есть 300 кВт, в качестве значения, и устройство 24 управления и обработки данных блока 23 преобразования мощности в газ получает это значение в качестве управляющего значения, так что затем блок 23 преобразования мощности в газ эксплуатируется с потреблением 300 кВт.

Если ветер несколько утихает и затем устанавливается текущая мощность 1,2 МВт, то соответственно снижается электрическое потребление блока преобразования мощности в газ до 200 кВт, а если ветер усиливается, так что ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр вырабатывает 1,4 МВт, то потребление блока преобразования мощности в газ соответственно увеличивается до 400 кВт и т.д.

По истечении временного интервала прогноза вырабатывается новый прогноз, и для этого нового прогноза вновь устанавливается новая постоянная мощность (прогнозируемая мощность).

Через общую линию 26 передачи данных между устройством управления и обработки данных ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра, с одной стороны, и устройством управления и обработки данных блока 23 преобразования мощности в газ, с другой стороны, также могут обмениваться текущие данные о ветре или данные о мощности потребления блока преобразования мощности в газ, чтобы, тем самым, обеспечить постоянное предоставление постоянной минимальной мощности, подаваемой в электросеть.

Устройство 20 управления и обработки данных, кроме того, соединено с управляющим устройством 27 или центральным пультом управления электрической сетью электросети, так что там всегда может быть вызвано или соответственно может иметься значение постоянной подачи электрической мощности в электрическую сеть.

Если текущая скорость ветра и, тем самым, текущая выработанная электрическая мощность ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра снижается ниже прогнозируемой мощности, то электрическое потребление блока преобразования мощности в газ устанавливается на «нуль» (или минимально возможное значение), и одновременно может запускаться паровая и газопаровая электростанция (GuD) или соответственно теплоэлектростанция (BHKW) 28, чтобы предоставить в распоряжение дополнительную электрическую мощность, которая не может быть предоставлена ветроэнергетической установкой или ветроэнергоцентром, так что в результате в электросеть может по-прежнему предоставляться в распоряжение электрическая прогнозируемая мощность, при необходимости даже больше, за счет того, что GuD/BHKW эксплуатируется с более высокой мощностью, чем необходимо.

Как представлено на фиг. 1b, между генераторным блоком комбинированной электростанции, то есть, например, ветроэнергоцентром, с одной стороны, и блоком преобразования мощности в газ, с другой стороны, существует линия связи и/или передачи данных. Через эту линию связи и/или передачи данных могут обмениваться следующие данные между блоками комбинированной электростанции, чтобы тем самым управлять ветроэнергоцентром, с одной стороны, и блоком преобразования мощности в газ, с другой стороны.

Когда, например, ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр и без того постоянно регистрирует и измеряет частоту электрической сети, и при этом также постоянно регистрирует снижение частоты, то есть отрицательный градиент частоты (производную частоты по времени; df/dt), то соответствующие значения для сетевой частоты (абсолютное значение) или соответственно для сетевого снижения(градиента частоты) передаются на управляющее устройство блока преобразования мощности в газ. Но также возможно, из наличия предопределенных значений частоты или соответственно значений градиента частоты уже в ветроэнергоцентре сформировать соответствующую команду переключения для остановки блока преобразования мощности в газ и затем эту команду передать в блок преобразования мощности в газ. Также возможно, что генераторный блок, то есть ветроэнергоцентр, текущее значение для текущей выработанной электрической мощности передает на блок преобразования мощности в газ, так что последний постоянно работает таким образом, что потребляется не больше электрической мощности, чем генерирует генераторный блок.

Также является предпочтительным, если блок преобразования мощности в газ, со своей стороны, значение текущей электрической потребляемой мощности всего блока преобразования мощности в газ передает на генераторный блок, чтобы последний мог управляться соответствующим образом.

Также предпочтительно, если ветроэнергоцентр и/или блок преобразования мощности в газ имеет вход данных, так что посредством управляющего устройства или пульта управления сетью постоянно может задаваться, какую мощность должен получать блок преобразования мощности в газ, так что эта мощность надежно предоставляется в распоряжение для стабильного режима работы сети в случае снижения ниже предопределенного значения сетевой частоты и/или предопределенного снижения сетевой частоты, то есть предопределенного градиента частоты.

На фиг. 4 представлено, что блок преобразования мощности в газ получает определенную электрическую мощность (PP-t-G), пока сетевая частота лежит выше определенного значения, например, выше 49,8 Гц. Если значение 49,8 Гц достигается, или происходит снижение ниже этого значения, то есть достигается предопределенное значение пониженной частоты, то получение мощности блоком преобразования мощности в газ останавливается посредством выключения или размыкания переключателя электролиза блока 23 преобразования мощности в газ, и, тем самым, ранее потреблявшаяся электрическая мощность блока преобразования мощности в газ немедленно предоставляется в распоряжение электрической сети, так как потреблявшаяся до этого мощность более не отбирается из сети. Таким образом, частота может снова относительно быстро повыситься, в любом случае для предопределенного вышеописанного случая пониженной частоты сеть стабилизируется за счет остановки электрического потребления блока преобразования мощности в газ.

Если при этом блок преобразования мощности в газ является частью комбинированной электростанции, причем комбинированная электростанция имеет генераторный блок, например, из ветроэнергоцентра, то комбинированная электростанция предоставляет в электрическую сеть мощность, которая рассчитывается из разности сгенерированной мощности генераторного блока, например, мощности ветроэнергоцентра, и потребленной мощности блока преобразования мощности в газ. Как только, таким образом, достигается значение пониженной частоты 49,8 Гц, потребление мощности блока преобразования мощности в газ снижается до нуля. Так как ветроэнергоцентр в представленном примере постоянно генерирует электрическую мощность, то электрическая мощность, которую генерирует комбинированная электростанция, когда потребление мощности блоком преобразования мощности в газ останавливается, становится равной электрической мощности всего ветроэнергоцентра, и, тем самым, заметно более высокая доля электрической мощности при достижении значения пониженной частоты предоставляется в распоряжение электрической сети. Мощность комбинированной электростанции на фиг. 4 представлена пунктирной линией (Ркомбинированной электростанции).

На фиг. 5 показан пример, согласно которому инициирующим событием для остановки потребления мощности блока преобразования мощности в газ является не снижение ниже предопределенного значения сетевой частоты, а согласно которому инициирующие событие состоит в наличии предопределенного снижения частоты, то есть градиента частоты. Если он превосходит, например, значение 10 мГц/с, то есть частота снижается за секунду на более чем 10 миллигерц, то это интерпретируется как сигнал переключения, и, тем самым, потребление мощности блоком преобразования мощности в газ останавливается путем размыкания переключателя (выпрямителя) блока преобразования мощности в газ, или потребление мощности снижается до предопределенного значения. Таким образом, в кратчайшее время, то есть в пределах нескольких миллисекунд, например, от 5 до 10 мс, существенно больше мощности предоставляется в сеть, потому что с остановкой энергопотребления блоком преобразования мощности в газ вся электрическая мощность комбинированной электростанции может предоставляться в распоряжение сети в качестве электрической мощности, в то время как перед инициирующим событием блок срабатывания преобразования мощности в газ еще получал определенную долю мощности от электрической мощности, генерируемой генераторным блоком.

С помощью пунктирной линии (Рбез изобретения) на фиг. 5 показано, как вела бы себя частота, если бы блок преобразования мощности в газ при наличии определенного снижения частоты не был бы остановлен, то есть не получал бы больше энергии, а продолжал бы, как и прежде, потреблять энергию. Показано, что остановка потребления энергии блоком преобразования мощности в газ в значительной мере приводит к стабилизации режима работы сети, так как тем самым полностью предотвращается достижение границы 49 Гц, при которой самое позднее посредством сетевого управления другим потребителям «приходит отказ» , или соответственно они отключаются, чтобы стабилизировать режим работы сети.

Понятно, что как критерий переключения согласно фиг. 4, так и критерий переключения согласно фиг. 5, может быть реализован в одной и той же установке (или ветроэнергоцентре), и, кроме того, возможно, что пока блок преобразования мощности в газ потребляет электрическую энергию, она устанавливается таким образом, что тем самым реализуется постоянная подача электрической энергии комбинированной электростанции в электрическую сеть.

С помощью описанного устройства преобразования мощности в газ, как и с помощью любого другого устройства преобразования мощности в газ, также возможно создавать ветроэнергетические установки с заметно меньшим использованием обычных видов энергии, например, нефти, дизельного топлива и т.д. Для этого, прежде всего, в месте, где сооружаются ветроэнергетические установки, ветроэнергоцентр и тому подобное, сначала устанавливается небольшая ветроэнергетическая установка, которая подключается к блоку преобразования мощности в газ, при работе которого постоянно генерируется газ. Этот газ затем на стройплощадке, где сооружаются ветроэнергетические установки, ветроэнергоцентр и тому подобное, предоставляется для работы находящихся там агрегатов, например, кранов, которые работают на газе, так что в результате, для сооружения ветроэнергетических установок, ветроэнергоцентра и тому подобного более не требуется использовать горючее ископаемое топливо, а, напротив, эти агрегаты, такие как краны, грузовики, автомобили и тому подобное, эксплуатируются с использованием газа, то есть топлива, которое генерируется на месте сооружения ветроэнергетических установок с помощью блока преобразования мощности в газ.

Разумеется, также возможно, что необходимое топливо, то есть газ, генерируется блоком преобразования мощности в газ, который подключен к установленной в непосредственной близости ветроэнергетической установке.

Также является предпочтительным, если в месте сооружения ветроэнергетических установок выполнен газовый коллектор, который постоянно пополняется газом, так что потребители энергии, такие как краны, грузовики и тому подобное, постоянно могут заправляться газом и тем самым с помощью блока преобразования мощности в газ еще более улучшать энергетический баланс парка ветроэнергетических установок, в частности баланс СО2.

Согласно пункту 1 формулы изобретения в настоящей заявке раскрывается, что блок преобразования мощности в газ сокращает потребление электрической мощности на предопределенное значение или вообще не потребляет электрической мощности, если сетевая частота электрической сети лежит на предопределенное значение частоты ниже желательной номинальной частоты сети и/или сетевая частота снижается с градиентом частоты, а именно с изменением во времени (Δf/Δt), которое превышает величину предопределенной величины изменения. В результате потребление энергии блока преобразования мощности в газ управляется в зависимости от того, как изменяется сетевой параметр «частота» в электрической сети.

Альтернативно и в дополнение к пункту 1, посредством изобретения также возможно управлять потреблением энергии и тем самым работой блока преобразования мощности в газ в зависимости от других сетевых параметров, как, например, завышенная частота, заниженное сетевое напряжение, завышенное сетевое напряжение, потребление реактивной мощности, короткое замыкание, поддержание непрерывности электроснабжения при отказе, поддержание непрерывности электроснабжения при нуле в сети и т.д.

При таких упомянутых «сетевых событиях», таким образом, когда сетевые параметры, такие как частота, напряжение, реактивная мощность и т.д., превышают определенное значение или понижаются ниже него, мощность ветроэнергетической установки регулярно снижается. Согласно изобретению однако можно удерживать мощность ветроэнергетических установок на их максимуме, и снижение подаваемой в сеть мощности может в соответствии с изобретением достигаться тем, что в зависимости от названных сетевых параметров, то есть от возрастания или превышения выше определенных значений сетевых параметров, блок преобразования мощности в газ потребление энергии и, тем самым, производство газа, который вырабатывает блок преобразования мощности в газ, делает зависимым от превышения или снижения ниже определенных сетевых напряжений, коротких замыканий или превышения сетевой частоты и т.д.

Если блок преобразования мощности в газ подключен и в соответствии с изобретением эксплуатируется с примерно 90% (±5%) от его номинальной мощности, то потребляемая мощность устройства преобразования мощности в газ может еще повышаться в зависимости от предписанных сетевых параметров, так что в сеть подается меньше электрической мощности ветроэнергетических установок, но одновременно повышается производство газа, так что не так, как раньше, мощность ветроэнергетических установок снижается и тем самым часть потенциально подлежащей выработке электрической энергии не отбирается и не вводится в сеть. Таким образом, с помощью изобретения управляющее воздействие на ветроэнергетическую установку может снижаться, и только за счет эксплуатации устройства преобразования мощности в газ и его повышенного электрического потребления мощности и, следовательно, повышенной генерации газа, достигается сокращение электрической мощности для подаваемой в сеть мощности ветроэнергетической установки. Следствием этого является прежде всего то, что ветроэнергетическая установка (или ветроэнергоцентр) может продолжать эксплуатироваться без управляющего воздействия, и во всей системе не происходит потерь энергии, если определенные сетевые параметры лежат вне номинального диапазона, и требуется снижение подаваемой в сеть электрической мощности. В случае короткого замыкания ветроэнергетическая установка обычно должна свою мощность немедленно резко снизить, возможно, даже ограничить до нуля. Такое воздействие означает для ветроэнергетической установки чрезмерное управляющее воздействие, справиться с которым можно лишь с трудом. Если устройство преобразования мощности в газ подключено к ветроэнергетической установке, то в случае сетевого короткого замыкания электрическая мощность ветроэнергетической установки практически полностью подается на устройство преобразования мощности в газ, так что ветроэнергетическая установка может продолжать эксплуатироваться.

Если, например, устройство преобразования мощности в газ работает, и оно также в нормальном режиме свою мощность получает не только от ветроэнергетической установки, но и непосредственно из сети, в случае короткого замыкания потребление электрической мощности из сети прекращается, но существует достаточный потенциал, чтобы блок преобразования мощности в газ оптимально с его наилучшей производительностью продолжал работать, и в этом случае вся мощность блока преобразования мощности в газ предоставляется ветроэнергетической установкой.

Из этого примере очевидно, что тем самым чрезмерное управляющее воздействие на ветроэнергетическую установку в случае сетевого короткого замыкания вновь может отсутствовать или выполняться значительно более умеренным, и это повышает в конечном счете надежность ветроэнергетической установки и обеспечивает возможность того, что электрическая мощность ветроэнергетической установки не дросселируется ненужным образом.

Если сетевое короткое замыкание или соответствующее событие устраняется, то ветроэнергетическая установка может сразу же подавать свою электрическую мощность в сеть и тем самым обеспечивать стабилизацию режима работы сети. Для перехода также возможно, что ветроэнергетическая установка сначала вновь стабилизирует режима работы сети, и меньше электрической мощности предоставляет в распоряжение блоку преобразования мощности в газ, что в конечном счете не имеет большого значения, так как стабилизация электрической сети как правило, находится на переднем плане, и как только стабильность электрической сети восстановлена, блок преобразования мощности в газ, как и ветроэнергетическая установка, может продолжать работать в своем обычном режиме.

Таким образом, изобретение также предоставляет способ эксплуатации устройства преобразования мощности в газ, то есть устройства, которое из электрической энергии вырабатывает газ, например, водород и/или метан или подобное, причем блок преобразования мощности в газ для генерации газа получает электрическую энергию из электрической сети, к которой подключен блок преобразования мощности в газ, причем сеть имеет предопределенную номинальную частоту или соответственно диапазон номинальной частоты, причем в случае сетевого короткого замыкания блок преобразования мощности в газ получает электрическую мощность от соединенной с блоком преобразования мощности в газ ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра, то есть группы ветроэнергетических установок, и в случае, когда сетевое короткое замыкание устраняется, ветроэнергетические установки для стабилизации режима работы сети снова подают электрическую энергию в сеть, и, в случае необходимости, блок преобразования мощности в газ временами получает меньше электрической мощности, чем необходимо для режима его работы с номинальной мощностью, чтобы, в конечном счете, также тем самым содействовать стабилизации режима работы сети.

Предшествующее описание изобретения справедливо не только для сетевого короткого замыкания, но и для случаев (сетевых событий) поддержания непрерывности электроснабжения при отказе, поддержания непрерывности электроснабжения при нуле и т.д.

Наконец, с помощью изобретения устройство преобразования мощности в газ может эксплуатироваться таким образом, что ветроэнергоцентр в конечном счете непрерывно предоставляет лишь определенную минимальную мощность, и тем самым ветроэнергоцентр может рассматриваться как надежная сетевая величина, для производства электрической мощности. Любая дополнительная электрическая энергия, которую ветроэнергоцентр производит сверх минимальной мощности, подается в блок преобразования мощности в газ.

Вышеупомянутые альтернативные варианты изобретения по пункту 1 могут быть реализованы, если имеется управляющее устройство, на которое подаются сетевые параметры, то есть параметры для частоты, напряжения, тока и т.д., в сети (эти сетевые параметры и без того уже постоянно измеряются), и которые затем получает устройство управления и распределения энергии ветроэнергетических установок (или ветроэнергоцентра) и которые передаются блоку преобразования мощности в газ. Другой, альтернативный вариант или также дополнение к вышеописанному изобретению может также состоять в том, что производство газа блоком преобразования мощности в газ управляется STATCOM-установкой. Такая STATCOM-установка представляет собой статический синхронный компенсатор (Static Synchronous Compensator), то есть импульсный режим выпрямителя тока, который генерирует трехфазную систему напряжения с переменной амплитудой напряжения, напряжение которой сдвинуто по фазе на 90о по отношению к соответствующим токам проводников. Тем самым можно обмениваться индуктивной или емкостной реактивной мощностью между STATCOM-установкой и сетью. STATCOM-установка в области силовой электроники относится к гибким системам передачи трехфазного тока (FATS) и предоставляет преимущества при стабилизации сетей переменного напряжения по сравнению с функционально подобными статическими компенсаторами реактивной мощности, так как ее реактивная мощность не зависит от величины сетевого переменного напряжения.

Если же работа блока преобразования мощности в газ и, следовательно, производство газа этого блока преобразования мощности в газ управляется STATCOM-установкой, то прежде всего устройство преобразования мощности в газ получает свою электрическую энергию от STATCOM-установки, которая одновременно может быть соединена с сетью. Тем самым можно, независимо от текущих тарифов, а именно, с одной стороны, от коммунальных тарифов с компенсацией за электрическую мощность, которая подается в сеть, и текущего тарифа за газообразный метан, с другой стороны, принимать решение о том, сколько электрической мощности ветроэнергопарка (который свою мощность подает в сеть через STATCOM-установку) вводится в сеть и сколько электрической мощности ветроэнергоцентра подается на производство СН4. Таким образом, при таком решении возможен способ эксплуатации устройства преобразования мощности в газ, которое соединено с STATCOM-установкой, соединенная в свою очередь с ветроэнергоцентром и с сетью и имеет управляющее устройство, которое текущие тарифы, например, тариф с компенсацией за электрическую мощность, подаваемую в сеть, с одной стороны, и текущий тариф за газообразный метан, с другой стороны, обрабатывает и управляет подачей в сеть электрической энергии или производством газа в блоке преобразования мощности в газ с учетом того, какой тариф в данный момент лучше, а именно, за электрическую мощность, которая должна подаваться в сеть, или за производство газообразного метана, так что соотношение между тем, сколько электрической мощности ветроэнергоцентра подается в сеть и сколько электрической мощности ветроэнергоцентра подается в блок преобразования мощности в газ, и тем самым, на производство СН4, устанавливается в зависимости от соответствующих самых актуальных тарифов. Таким образом, STATCOM-установка является идеальным инструментом, чтобы осуществлять распределение мощности (распределение энергии) между вводом в сеть и работой блока преобразования мощности в газ и, тем самым, каждый раз заново с изменениями осуществлять подачу электрической мощности в блок преобразования мощности в газ, без необходимости при этом воздействия на производство мощности ветроэнергетической установки. Кроме того, также возможно, чтобы STATCOM-установка была соединена с электрическим накопительным устройством, например, аккумуляторной батареей и подобным, так что в данном случае существует дополнительная возможность электрическую энергию накапливать промежуточным способом, чтобы ее позже отбирать вновь из электрического накопителя и вводить в сеть или в блок преобразования мощности в газ для производства СН4.

На Фиг. 6 показана блок-схема применения такой STATCOM-установки с ветроэнергетической установкой 1, электрическим накопителем, управляющим устройством, блоком преобразования мощности в газ и сетью. Показано, что STATCOM-установка соединена с электрическим накопителем и/или с блоком преобразования мощности в газ и ветроэнергетической установкой 1 и с сетью и имеет управляющее устройство, которое выполняет вышеописанные критерии.

1. Способ эксплуатации устройства преобразования мощности в газ, в частности устройства, которое из электрической энергии генерирует газ,
причем в блок преобразования мощности в газ для генерации газа подают электрическую энергию из электрической сети, к которой подключен блок преобразования мощности в газ,
причем сеть имеет предопределенную номинальную частоту или диапазон номинальной частоты,
при этом в блок преобразования мощности в газ сокращают подачу электрической мощности на предопределенное значение или вообще не подают электрической мощности, если сетевая частота электрической сети, измеряемая посредством сетевого измерительного блока (22) ветроэнергетической установки, лежит на предопределенное значение частоты ниже желательной номинальной частоты сети и/или если сетевая частота снижается с градиентом частоты, а именно с изменением за время (Δf/Δt), величина которого превышает предопределенную величину изменения,
причем блок преобразования мощности в газ связан с ветроэнергетической установкой или ветроэнергоцентром, состоящим из множества ветроэнергетических установок, и блок преобразования мощности в газ и ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр образуют комбинированную электростанцию и предпочтительно как таковую эксплуатируют, так что электрическую энергию, которую получает блок преобразования мощности в газ, вырабатывают посредством ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в блок преобразования мощности в газ в том случае, когда электрическая сетевая частота достигает определенного первого значения сетевой частоты или лежит ниже его, подают только минимальную мощность или не подают мощности из электрической сети.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предопределенное значение частоты лежит на , предпочтительно на , особенно предпочтительно на или более ниже сетевой номинальной частоты, например, 50 Гц, и/или что предопределенная величина изменения больше чем 0,1 Гц/с, в частности лежит в диапазоне от 0,2 до 7 Гц/с, предпочтительно лежит в диапазоне от 0,5 до 2 Гц/с.

4. Комбинированная электростанция, состоящая из ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра, состоящего из множества ветроэнергетических установок, с одной стороны, и блока преобразования мощности в газ с другой стороны,
причем ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр при заданных ветровых условиях вырабатывает электрическую энергию и вводит ее в подключенную электрическую сеть, и блок преобразования мощности в газ некоторую предопределенную долю выработанной ветроэнергетической установкой или ветроэнергоцентром электрической энергии принимает и применяет ее для производства топлива, причем электрическая сеть имеет предопределенную номинальную частоту, и если
а) предопределенное первое значение измеряемой посредством сетевого измерительного блока (22) ветроэнергетической установки сетевой частоты, которое лежит ниже номинальной частоты (50 Гц), достигается и/или происходит снижение ниже него, то потребление электрической мощности блоком преобразования мощности в газ сокращается и/или прекращается,
и/или
b) сетевая частота, измеряемая посредством сетевого измерительного блока (22) ветроэнергетической установки, снижается с градиентом частоты, а именно с изменением за время (Δf/Δt), величина которого превышает предопределенную величину изменения, то потребление электрической мощности блоком преобразования мощности в газ сокращается и/или прекращается,
причем блок преобразования мощности в газ связан с ветроэнергетической установкой или ветроэнергоцентром, состоящим из множества ветроэнергетических установок, и блок преобразования мощности в газ и ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр образуют комбинированную электростанцию и предпочтительно как таковую эксплуатируют, так что электрическую энергию, которую получает блок преобразования мощности в газ, вырабатывают посредством ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра.

5. Комбинированная электростанция по п. 4, отличающаяся тем, что блок преобразования мощности в газ электрически связан с ветроэнергетической установкой или ветроэнергоцентром через токовую линию, и электрическая энергия, которая требуется блоку преобразования мощности в газ для его работы, потребляется либо непосредственно из ветроэнергетической установки или ветроэнергоцентра или с их выхода, или блок преобразования мощности в газ получает электрическую энергию для работы блока преобразования мощности в газ из электрической сети, с которой он соединен, и в которую ветроэнергетическая установка или ветроэнергоцентр подает выработанную электрическую энергию.

6. Применение комбинированной электростанции по любому из пп. 4 и 5, для обеспечения стабильности электрической сети, по меньшей мере для повышения подаваемой в сеть мощности в случае снижения сетевой частоты ниже предопределенного первого значения сетевой частоты, например 49,8 Гц, и/или в случае, когда сетевая частота снижается с градиентом частоты, а именно, с изменением за время (Δf/Δt), величина которого превышает предопределенную величину изменения.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - определение в режиме реального времени в контролируемой точке электроэнергетической системы (ЭЭС) синхронизирующей мощности (СМ), представляющей реакцию на возникновение колебательного процесса для последующего принятия диспетчером или соответствующей автоматикой мер воздействия по устранению этих колебаний.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для оценки корректности функционирования автоматических регуляторов возбуждения в составе бесщеточных систем возбуждения генераторов электроэнергетических систем.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - упрощение и повышение надежности способа при большом числе мест измерений сети энергоснабжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и эффективности защиты.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийному управлению. Технический результат заключается в решении задач распределенного контроля загрузки элементов сети сложного энергообъединения, основным для предлагаемого способа является перераспределение перетоков мощности в сложном энергообъединении с целью снижения загрузки перегруженных элементов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано преимущественно в сельской местности и в садоводческих товариществах при использовании трансформаторных подстанций (ТП) относительно небольшой мощности.

Изобретение относится к области электротехники, в частности, для управления насосными установками и может быть использовано в поочередном управлении трехфазной и однофазной нагрузками по одной четырехпроводной сети.

Использование - в области электроэнергетики. Технический результат -обеспечение возможности выявления источника возникновения синхронных колебаний.

Использование: в противоаварийной автоматике энергосистемы для предотвращения каскадных аварий, связанных с лавинообразным снижением напряжения. Технический результат - ликвидация дефицита реактивной мощности в энергорайоне и предотвращение лавинообразного понижения напряжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Использование: в области электротехники и энергетики. Технический результат - повышение вводимой электрической мощности. Согласно способу управления имеющим ветроэнергетическую установку (2) устройством (1) ввода энергии для ввода электрической мощности в электрическую сеть (22) электроснабжения генерируют электрическую мощность (P0) посредством ветроэнергетической установки (2), вводят первую часть (P1) выработанной электрической мощности (P0) в электрическую сеть (22) электроснабжения, подают вторую часть (P2) выработанной электрической мощности (P0) электрическому потребителю (6) для потребления поданной второй части (P2) выработанной электрической мощности (P0). При этом в зависимости от по меньшей мере одного контролируемого сетевого состояния и/или в зависимости от преобладающего ветра подаваемая потребителю (6) вторая часть (P2) выработанной электрической мощности полностью или частично уменьшается, а первая часть (P1) электрической мощности (P0), вводимая в электрическую сеть (22) электроснабжения, соответственно увеличивается, а также к соответствующему устройству ввода энергии. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх