用于电设备的动态集群的方法，尤其用于提供系统服务的方法与流程

1.本发明涉及一种用于控制配电网的方法。


背景技术：

2.配电网，例如德国输电网或欧洲大陆的联合电网、以及它们的运行引导，尤其通过电网运营商进行的运行引导是众所周知的。
3.尤其地，用于运行引导的电网运营商将配电网分成刚性区，即所谓的调节区。
4.这种基于刚性的调节区的运行引导的缺点尤其是，可能的系统服务(简称as)只能受限制地得到满足或者不能提供给其他调节区。
5.在此，尤其将系统服务理解为对于配电网的供电质量所需的所有如下服务：电网运营商除了传输和分配电能之外附加地提供所述服务。这种服务尤其是电网频率的频率稳定性、电压稳定性、供电恢复、运行引导或电网瓶颈管理。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的在于解决上述问题之一、改进一般现有技术或提供关于迄今为止所已知的方案的替代方案。特别地，应提供一种配电网的改进的可控性，其改进了系统服务的提供。
7.因此，根据本发明，提出一种用于控制配电网的方法，所述方法包括以下步骤：确定描述配电网的(电网)状态的至少一个变量；将配电网的多个电设备尤其多个再生发电设备(regenerativer erzeuger)联合成虚拟发电厂；针对虚拟发电厂规定配电网内的调节区域；规定虚拟发电厂的电设备的控制单元作为主控制单元；使用虚拟发电厂的主控制单元来控制调节区域。
8.因此，尤其提出一种用于电设备的动态集群的方法，尤其用于提供系统服务。
9.在第一步骤中，为此借助于至少一个变量来确定配电网的电网状态。
10.在此，将电网状态尤其理解为描述配电网的所有变量，所述变量至少区域性地描述配电网。
11.也就是说，描述配电网的变量尤其反映关于配电网的优选当前状态的信息，例如是否已经满足(n-1)标准、配电网的扩展、配电网的当前总负荷、下级的电网层面的数量、配电网的可控部分的份额、配电网的类型例如网状、环形或径向、和/或尤其所有发电设备的当前的馈电。
12.在另一步骤中，配电网的多个电设备尤其多个再生发电设备联合成虚拟发电厂。
13.在本文中，尤其将电设备理解为电运行机构的联合，所述电运行机构作为整体或在单独部件中用于应用电能即尤其用于生成、分配和存储能量。尤其应将此理解为所述如下馈电器，即发电设备、存储器和转换器，它们设立用于尤其借助于逆变器与供给电网交换电功率。也就是说，在本文中描述的电设备尤其是风能设备、光伏设备、电存储器和其他基
于逆变器的电网安装设施例如statcoms或facts及其联合。
14.特别地，在此，在机组中还应当考虑用于控制这些设备的可行性，例如类型、质量或是否完全可控。
15.也就是说，尤其提出将多个电设备优选风能设备联合成功能单元，尤其联合成虚拟发电厂。
16.在另一步骤中，在配电网内规定虚拟发电厂所负责的调节区域。
17.优选地，虚拟发电厂并且尤其虚拟发电厂的所有电设备位于该调节区域内。
18.在此，能够在将电设备联合成虚拟发电厂之前和之后规定调节区域。
19.优选地，在将电设备联合成虚拟发电厂并且在考虑描述配电网的状态的至少一个变量之前规定调节区域。
20.这样的变量例如能够是总电网负载。
21.也就是说，尤其提出在配电网内动态地执行符合电网状态的聚集，以便提供系统服务。
22.也就是说，在另一步骤中，尤其在符合电网状态的聚集之后，将虚拟发电厂的电设备的控制单元规定为主控制单元。
23.也就是说，虚拟发电厂的电设备的控制单元被分配主调节器的功能。
24.该控制单元然后用作为虚拟发电厂内的所有电设备的并且优选调节区域的所有电设备即尤其调节区域的所有发电单元、存储器系统和负载的主机。
25.也就是说，所规定的调节区域尤其通过电设备的构成为虚拟发电厂的主控制单元的控制单元来控制。
26.优选地，重复上述步骤，尤其确定描述配电网的状态的至少一个变量；将多个电设备联合成虚拟发电厂；针对虚拟发电厂规定配电网内的调节区域以及通过虚拟发电厂的主控制单元控制调节区域。
27.也就是说，尤其提出了一种动态方法，其中调节区域和/或虚拟发电厂对应于尤其电网状态的主导条件持续地重新确定，例如每30分钟重新确定。
28.为此，持续地和/或迭代地重复以上或以下描述的方法步骤。
29.替选地或附加地，此外尤其同样动态地，尤其重复地重新确定主控制单元。
30.优选地，主控制单元构成和/或设立用于在虚拟发电厂内预设另外的控制单元尤其发电设备和/或耗电器和/或存储器系统的控制单元的期望值，以便控制虚拟发电厂。
31.也就是说，电设备的已经被规定为主控制单元的控制单元尤其构成和/或设立用于作为虚拟发电厂的主调节器运行。
32.也就是说，虚拟发电厂的聚集和控制例如能够通过风电场调节器来进行，所述风电场调节器作用为其他发电单元、存储器系统和负载的主机。
33.优选地，主控制单元构成和/或设立用于与配电网的电网运营商或营销商的控制单元通信，优选专门和/或针对虚拟发电厂通信。
34.也就是说，电设备的已经被规定为主控制单元的控制单元与配电网的电网运营商通信，尤其专门且代表虚拟发电厂或调节区域通信。
35.也就是说，仅主控制单元与电网运营商或sdl营销商的管理系统进行通信，并且将可能的控制命令提供给虚拟发电厂的其他设备。
36.优选地，主控制单元构成和/或设立用于处理由如下构成的列表的以下参数中的至少一个：
[0037]-电设备的运行状态，尤其虚拟发电厂的运行状态；
[0038]-待由电设备，尤其虚拟发电厂的电设备提供的系统服务的可用性和预测，例如初级调节功率或分钟储备；
[0039]-电设备，尤其虚拟发电厂的电设备的当前的有功功率和/或无功功率；
[0040]-电设备，尤其虚拟发电厂的电设备的可用的有功功率；
[0041]-电设备，尤其虚拟发电厂的电设备的可用的无功功率；
[0042]-调节区域的可用功率和时间表的预测；
[0043]-所连接的存储器系统的soc值，其中soc值描述了电存储器的所谓的充电状态(state of charge)。
[0044]
也就是说，主控制单元尤其设立用于将调节区域的整个调节区域或所有发电设备控制为，使得所述调节区域具有最大程度的系统服务。
[0045]
优选地，主控制单元构成和/或设立用于预设另外的控制单元尤其虚拟发电厂的电设备的另外的控制单元的期望值，尤其在考虑由如下构成的列表的以下值中的至少一个的情况下：
[0046]-设备功率，尤其所安装的风电场功率；
[0047]-其他系统服务的负荷程度；
[0048]-其他系统服务的优先级；
[0049]-可用的有功功率和/或直至可用功率的储备；
[0050]-电网灵敏度和/或电网负荷程度；
[0051]-对待进行闭环控制的点尤其虚拟发电厂的驻地的灵敏度，尤其用于调节区域内的电压提升；
[0052]-可用功率的预测。
[0053]
也就是说，尤其提出，主控制单元为调节区域内的电设备的其他控制单元预设期望值，尤其在考虑上面或下面描述的值和/或参数的情况下。
[0054]
优选地，多个电设备构成为风能设备和/或风电场，和/或多个发电设备的联合根据虚拟发电厂所负责的调节区域的大小而进行。
[0055]
优选地，所述方法还包括以下步骤：执行配电网的尤其自动的拓扑检查，尤其关于电网结构，并且在考虑拓扑检查的情况下，在配电网内执行切换操作，尤其使得保持电网状态。
[0056]
也就是说，尤其提出，在上面或下面描述的方法的实施期间，执行尤其调节区域的拓扑检查，借助于所述拓扑检查将开关或开关设备操作为，使得尤其保持之前所确定的电网状态。
[0057]
例如能够借助于测量单元或计算机程序进行检查。
[0058]
根据本发明，此外提出一种用于控制配电网内的尤其再生的发电设备的方法，所述方法包括以下步骤：接收调节区域的电气地点，尤其从主控制单元接收；接收期望值，尤其从主控制单元接收，所述期望值预设待馈入的有功功率和/或无功功率的期望值；确定发电设备与调节节点之间的电距离；根据期望值和电距离，与配电网交换电有功功率和/或无
功功率。
[0059]
在此，发电设备尤其构成为风能设备或优选构成为风电场。
[0060]
在第一步骤中，例如通过电网运营商通知发电设备应在配电网中尤其调节区域内的哪个点上进行控制。
[0061]
也就是说，尤其也提出，尤其虚拟发电厂的构成发电设备的电设备位于虚拟发电厂的调节区域内和/或是准备好运行的和/或在与配电网连接的设备端子处具有电压。
[0062]
然后，所述控制经由电网运营商或者优选通过虚拟发电厂的另一电设备的如上面或下面所描述的主控制单元来进行。
[0063]
在下一步骤中，从主控制单元例如通过设备控制单元接收期望值。
[0064]
优选地，期望值是用于待馈电的有功功率和/或无功功率的期望值。
[0065]
此外，发电设备确定发电设备与接收到的电气地点之间的电距离。就此而言，也能够将电气地点理解为闭环控制节点，发电设备在其上执行闭环控制。
[0066]
根据期望值和该电距离，发电设备然后与配电网交换有功功率和/或无功功率，使得这优选引起电气地点处的电压升高。
[0067]
也就是说，尤其提出，根据期望值和电距离，与配电网交换电的有功功率和/或无功功率。
[0068]
优选地，借助于如上面或下面所描述的方法来控制配电网。
[0069]
优选地，在考虑配电网的灵敏度和/或配电网的自由度的情况下与配电网交换有功功率和/或无功功率。
[0070]
也就是说，优选地，例如借助于控制单元将虚拟发电厂的电设备尤其发电设备设立用于检测配电网的灵敏度和/或配电网的电网自由度，并且在考虑其的情况下与配电网交换有功功率和/或无功功率。
[0071]
根据本发明，此外提出一种包括风能设备控制单元的风能设备，所述风能设备控制单元设立用于实施如上面或下面所描述的用于控制发电设备的方法和/或与实施如上面或下面所描述的用于控制配电网的方法的主控制单元通信。
[0072]
根据本发明，还提出一种风电场，所述风电场包括至少一个如上面或下面所描述的风能设备和/或风电场控制单元，所述风能设备和/或风电场控制单元设立用于实施如上面或下面所描述的用于控制发电设备的方法和/或者与实施如上面或下面所描述的用于控制配电网的方法的主控制单元通信。
[0073]
优选地，风电场控制单元设立用于构成如上面或下面所描述的主控制单元。
附图说明
[0074]
此时在下文中示例性地参照附图根据实施例详细阐述本发明，其中，相同的附图标记用于相同或相似的组件。
[0075]
图1示出根据一个实施方式的风能设备的示意图。
[0076]
图2示出根据一个实施方式的风电场的示意图。
[0077]
图3示出一个实施方式中的根据本发明的方法的示意性流程图。
[0078]
图4示意性地示出具有虚拟发电厂的配电网。
具体实施方式
[0079]
图1示出根据一个实施方式的风能设备100的示意图。
[0080]
风能设备100具有塔102和吊舱104。
[0081]
在吊舱104上设置有具有三个转子叶片108和导流罩110的空气动力学的转子106。
[0082]
转子106在运行时通过风进入旋转运动从而驱动吊舱104中的发电设备。
[0083]
此外，发电设备与尤其如上面或下面所描述的变流器连接，借助于所述变流器，风能设备与供电网交换电功率。
[0084]
也就是说，风能设备尤其构成为基于逆变器的馈电单元或发电设备。
[0085]
为了运行风能设备，尤其变流器，还设有如上面或下面所描述的控制单元，尤其以便实施如上面或下面所描述的用于控制发电设备的方法和/或以便参与如上面所描述的用于控制配电网的方法。
[0086]
图2示出根据一个实施方式的风电场1000的示意性构造。
[0087]
风电场1000包括例如在图1中示出的多个风能设备1100，其经由共同的风电场电网1200彼此连接。
[0088]
风电场电网1200借助于风电场变压器1300连接到配电网2000上，以便将例如风电场电功率p
park
馈入到配电网2000中。
[0089]
风电场电功率p
park
由单独的风能设备电功率p
wea
组成。
[0090]
风能设备1100和风电场电网1200与风电场变压器1300一起形成电功率支线(实线)，即尤其负责将能量运输到配电网中的组件。
[0091]
此外，风电场1000具有风电场控制单元1400，所述风电场控制单元设立用于控制风电场1000。
[0092]
为此，风电场控制单元1400尤其与风能设备1100的风能设备控制单元1180连接。
[0093]
也就是说，除了功率支线(实线)之外，风电场1000还具有下面将描述的控制和引导支线(虚线)。
[0094]
风电场控制单元1400具有多个接口1410、1420、1430、1440以及多个运行模式b1、b2、b3，例如故障情况调节，并且优选构成为如上面或下面所描述的主控制单元。
[0095]
接口1410设立用于将信号发送给其他控制单元，尤其发送给同样与同一虚拟发电厂相关联的电设备。该接口1410也能够称为命令接口，尤其虚拟发电厂的命令接口。
[0096]
接口1420设立用于将信号s
go
发送给电网运营商4000或者从所述电网运营商接收所述信号。该接口1420也能够称为电网运营商接口。
[0097]
风电场1000的各个风能设备1100的操控经由控制接口1430进行，所述控制接口例如借助于不同的控制信号s
nis
与各个风能设备控制单元1180连接。
[0098]
借助于接口1440，风电场控制单元1400能够检测风电场的馈电和/或供给电网2000中的电压u
grid
。该接口1440也能够称为测量接口。
[0099]
风电场控制单元1400设立用于作用为如上面或下面所描述的主控制单元。
[0100]
图3示出根据本发明的用于控制尤其如下面在图4中示出的配电网的方法5000的示意性流程图。
[0101]
在第一步骤5100中，确定描述配电网的状态的至少一个变量，例如由电网运营商引起的配电网的负载(简称为电网负载)p
gl
。
[0102]
于是，在另一步骤5200中，动态地将多个电设备联合成虚拟发电厂。
[0103]
此外，在另一步骤5300中，针对虚拟发电厂规定配电网内的调节区域。
[0104]
在此基础上，在另一步骤5400中规定主控制单元。
[0105]
然后，在另一步骤5500中，主控制单元控制虚拟发电厂。
[0106]
图4示意性地示出具有虚拟发电厂vpp的配电网2000，其中配电网由电网运营商4000控制。
[0107]
配电网2000包括多个耗电器z1、z2、z3、z4、发电设备g1、g2和风电场wf1、wf2、wf3、wf4，所述风电场经由电流线路c1、c2、c3、c4、c5彼此连接。
[0108]
发电设备g1、g2例如是传统的发电厂，例如燃煤发电厂。
[0109]
耗电器z1、z2、z3、z4例如是工业建筑、住宅建筑等。
[0110]
风电场wf1、wf2、wf3、wf4优选是例如在图2中示出的风电场，其中，风电场wf1、wf2、wf3、wf4在地点上彼此分开。
[0111]
为了控制配电网中的负载流，实施上面所描述的方法。
[0112]
在此，特别地，动态地将三个风电场wf1、wf2、wf4联合成虚拟发电厂，并且风电场wf4的控制单元1400(如在图2所示)被规定为主控制单元。
[0113]
主控制单元现在优选借助于期望值s
vpp
尤其用于虚拟发电厂的所有风电场wf1、wf2、wf4的期望值优选在配电网中的特定点或控制节点slack上控制虚拟发电厂。
[0114]
在此，虚拟发电厂vpp的结构是动态的，即在根据本发明的方法的过程中，能够给虚拟发电厂添加或从虚拟发电厂移除另外的电设备。
[0115]
附图标记列表
[0116]
100 风能设备
[0117]
102 塔，尤其风能设备的塔
[0118]
104 吊舱，尤其风能设备的吊舱
[0119]
106 空气动力学的转子，尤其风能设备的空气动力学的转子
[0120]
108 转子叶片，尤其风能设备的转子叶片
[0121]
110 导流罩，尤其风能设备的导流罩
[0122]
1000 风电场
[0123]
1100 风能设备，尤其风电场的风能设备
[0124]
1200 风电场电网，尤其风电场的风电场电网
[0125]
1300 风电场变压器，尤其风电场的风电场变压器
[0126]
1400 风电场控制单元，尤其风电场的风电场控制单元
[0127]
1410 命令接口，尤其风电场控制单元的命令接口
[0128]
1420 电网运营商接口，尤其风电场控制单元的电网运营商接口
[0129]
1430 控制接口，尤其风电场控制单元的控制接口
[0130]
1440 测量接口，尤其风电场控制单元的测量接口
[0131]
2000 配电网
[0132]
4000 电网运营商
[0133]
5000 方法流程图
[0134]
5100 方法步骤
[0135]
5200 方法步骤
[0136]
5300 方法步骤
[0137]
5400 方法步骤
[0138]
5500 方法步骤
[0139]
b1、b2、b3 运行模式，尤其风电场控制单元的运行模式
[0140]
p
gl 电网负载
[0141]
p
park 风电场电功率
[0142]
p
wea 风能设备电功率
[0143]snis 控制信号，尤其风电场控制单元的控制信号
[0144]sgo 信号，尤其来自电网运营商的信号
[0145]ugrid 供给电网的电压
[0146]
c (电流)线路
[0147]
g 发电设备
[0148]
z 耗电器
[0149]
wf 风电场
[0150]
1,2,3,... 下标
[0151]svpp 期望值
[0152]
vpp 虚拟发电厂。