DE102012101928A1

DE102012101928A1 - Power grid decentralized stabilizing method, involves minimizing feed-in power of power grid decentralized stabilizing system in relation to actual maximum generator power according with requirements for feed-in power

Info

Publication number: DE102012101928A1
Application number: DE102012101928A
Authority: DE
Inventors: Frank Papenfuß
Original assignee: SMA Solar Technology AG
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: DE102012101928B4

Abstract

The method involves minimizing a feed-in power (7) of a power grid (5) of a decentralized stabilizing system (1) in relation to actual maximum generator power (3) according with requirements for the feed-in power. The system is provided with wind- or photovoltaic generator (2) and loads (12, 13). Power consumption of one of the loads is increased for reducing the feed-in power. The power consumption of loads of the system is varied for fulfillment of the input requirements. Electrical energy is supplied to the power grid and consumed by the loads of the system. Independent claims are also included for the following: (1) a device for decentralized stabilizing a power grid (2) a system for decentralized stabilizing a power grid.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes, wobei eine Einspeiseleistung einer mindestens einen Wind- oder Photovoltaikgenerator und mindestens einen Verbraucher aufweisenden Anlage in das Stromnetz gegenüber einer derzeit maximal möglichen Generatorleistung nach Vorgaben für die Einspeiseleistung reduziert wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und auf eine Anlage zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes mit mindestens einem Wind- oder Photovoltaikgenerator, mit mindestens einem Verbraucher und mindestens einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a method for decentralized stabilization of a power grid, wherein a feed power of at least one wind or photovoltaic generator and at least one consumer having system is reduced in the power grid compared to a currently maximum possible generator power according to specifications for the feed. Furthermore, the invention relates to an apparatus for carrying out such a method and to a system for decentralized stabilization of a power grid with at least one wind or photovoltaic generator, with at least one consumer and at least one such device.

Die unstetige elektrische Leistung von Wind- oder Photovoltaikgeneratoren und die nur begrenzte Regelbarkeit der elektrischen Leistung von Großkraftwerken führen dazu, dass in einem Stromnetz zeitweise ein Überangebot an elektrischer Energie vorhanden ist. In solchen Situationen kann das Stromnetz nur noch sehr begrenzt dezentral erzeugte elektrische Energie aus regenerativen Energiequellen, wie von Wind- und Photovoltaikgeneratoren, aufnehmen. Richtlinien wie zum Beispiel die in Deutschland gültigen Mittel- und Niederspannungsrichtlinien schreiben daher vor, dass die Abregelung auch solcher Generatoren möglich sein muss. Die Abregelung kann durch den Betreiber des jeweiligen Stromnetzes als maximal einzuspeisende Leistung des jeweiligen Generators in Prozent seiner Nennleistung zum Beispiel mittels eines Rundsteuersignals direkt vorgegeben werden, oder derartige Vorgaben werden dezentral anhand von Kennlinien in Abhängigkeit der Netzfrequenz und/oder Netzspannung ermittelt. Dies ist zum Beispiel anhand sogenannter P(f)- bzw. P(U)-Kennlinien möglich.The unsteady electrical power of wind or photovoltaic generators and the limited controllability of the electrical power of large power plants mean that in a power grid there is at times an oversupply of electrical energy. In such situations, the power grid can only very limited decentralized electrical energy from renewable energy sources, such as wind and photovoltaic generators record. Directives such as the medium- and low-voltage directives in force in Germany therefore stipulate that the curtailment of such generators must also be possible. The reduction can be specified directly by the operator of the respective power grid as the maximum power to be fed of the respective generator as a percentage of its nominal power, for example by means of a ripple control signal, or such specifications are determined decentralized based on characteristics as a function of the grid frequency and / or grid voltage. This is possible for example on the basis of so-called P (f) or P (U) characteristics.

Selbst wenn ein Anspruch auf Vergütung auch von elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen besteht, die in das Stromnetz hätte eingespeist werden können, aber wegen einer vorgegebenen Begrenzung der Einspeiseleistung nicht in das Stromnetz eingespeist wurde, ist es nicht trivial, die Menge dieser "virtuellen" elektrischen Energie nachprüfbar zu bestimmen. Zumindest erfordert dies einen erheblichen apparativen Aufwand. Zudem besteht dann, wenn die maximale Einspeiseleistung dezentral ermittelt wird, die Gefahr, dass derjenige, den die Vergütungsverpflichtung trifft, die korrekte Festlegung der maximale Einspeiseleistung in Frage stellt. Die Erträge eines in ein Stromnetz einspeisenden Wind- oder Photovoltaikgenerators lassen sich daher zunehmend schwerer kalkulieren, da zum Beispiel unter den besten Einstrahlungsbedingungen in der Mittagszeit mit einer zunehmenden Begrenzung der Einspeiseleistung von Photovoltaikgeneratoren gerechnet werden muss.Even if a claim for reimbursement also consists of electricity from renewable energy sources which could have been fed into the electricity grid, but was not fed into the grid because of a given feed-in limit, it is not trivial to calculate the amount of this "virtual" electricity Energy verifiable to determine. At least this requires a considerable expenditure on equipment. In addition, if the maximum feed-in power is determined on a decentralized basis, there is the risk that the person who meets the remuneration obligation questions the correct specification of the maximum feed-in capacity. It is therefore increasingly difficult to calculate the yields of a wind or photovoltaic generator feeding into a power grid, since, for example, under the best irradiation conditions at midday, an increasing limitation of the feed-in power of photovoltaic generators must be expected.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Es sind übergeordnete Steuerungen für mehrere Generatoren, insbesondere Photovoltaikgeneratoren bekannt, die die Mehrzahl der Generatoren nach außen wie eine Einheit betreiben. Dabei kann von einzelnen Generatoren im Vergleich zu ihrer Nennleistung nicht erbrachte Einspeiseleistung durch andere Generatoren kompensiert werden, so dass selbst bei einer nominellen Abregelung eine Einspeiseleistung nahe der tatsächlich maximal möglichen Summe der Generatorleistungen in das Stromnetz eingespeist werden kann.There are higher-level controllers for several generators, in particular photovoltaic generators are known which operate the majority of the generators outwards as a unit. It can be compensated by individual generators compared to their rated power not supplied feed-in power by other generators, so that even at a nominal downshift feeding power can be fed near the actual maximum possible sum of generator power in the grid.

Weiterhin ist es grundsätzlich bekannt, Verbraucher gezielt bei einem potenziellen Überangebot von elektrischer Energie im Stromnetz, zum Beispiel nachts, einzuschalten.Furthermore, it is generally known to target consumers in the event of a potential oversupply of electrical energy in the power grid, for example at night.

Aus der WO 2010/115224 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Energieeinspeisung in ein Stromnetz bekannt, bei denen Energie in Form von elektrischem Strom durch einen Generator mit permanenter Erregung erzeugt und einem Stromnetz zugeführt wird. Der Generator ist entweder direkt oder über einen Transformator mit einem Netzübergabepunkt des Stromnetzes verbunden. Bei einem Spannungseinbruch im Stromnetz wird eine Last, die im Normalbetrieb durch einen Schalter überbrückt wird, durch Öffnen des Schalters zwischengeschaltet, wodurch zumindest ein Teil der elektrischen Leistung, die durch die reduzierte Spannung nicht mehr an das Stromnetz abgegeben wird, durch die Last aufgenommen wird. Nach dem Spannungsabfall, d. h. nachdem das Stromnetz wieder einen Spannungswert erreicht hat, der einem Normalbetrieb entspricht, wird der Schalter wieder geschlossen, so dass er die Last wieder überbrückt. Der Generator ist insbesondere als Synchronmaschine ausgebildet. Die Last ist ein ohmscher Widerstand oder ein Energiespeicher. Währen ein Teil der elektrischen Leistung, die durch die reduzierte Spannung nicht mehr an das Stromnetz abgegeben wird, durch eine zuschaltbare Last aufgenommen wird, kann ein weiterer Teil der elektrischen Leistung, die durch die reduzierte Spannung nicht mehr an das Stromnetz abgegeben wird, durch eine zusätzliche geregelte Last aufgenommen werden. Als Regelgröße für eine Regelung der zusätzlichen geregelten Last kann dabei ein Phasenwinkel der Generatorspannung verwendet werden. Mit diesen Maßnahmen löst die WO 2010/115224 A2 das bei einem massiven Spannungseinbruch im Stromnetz auftretende Problem, dass durch die reduzierte Spannung die von der primären Generator bereitgestellte Energie nicht im erforderlichen Masse in das Stromnetz transferiert werden kann. Damit kommt es zu einer Beschleunigung des Rotors des Generators und es besteht die Gefahr, dass bei einer zu langen Dauer der Netzstörung die Abweichung der relativen Rotorposition von seiner Ausgangslage so groß wird, dass nach dem Ende der Störung die Rückkehr in einen stabilen Betrieb nicht mehr möglich ist.From the WO 2010/115224 A2 For example, a method and a device for feeding energy into a power network are known in which energy is generated in the form of electric current by a generator with permanent excitation and supplied to a power grid. The generator is connected either directly or via a transformer to a grid transfer point of the power grid. In a voltage drop in the power grid, a load that is bridged by a switch in normal operation, interposed by opening the switch, whereby at least a portion of the electrical power that is no longer delivered by the reduced voltage to the mains, is absorbed by the load , After the voltage drop, ie after the power grid has again reached a voltage value corresponding to a normal operation, the switch is closed again so that it bridges the load again. The generator is designed in particular as a synchronous machine. The load is an ohmic resistor or energy storage. While a part of the electrical power, which is no longer supplied by the reduced voltage to the mains, is absorbed by a switchable load, another part of the electrical power, which is no longer delivered by the reduced voltage to the mains through a additional regulated load to be included. In this case, a phase angle of the generator voltage can be used as a controlled variable for a regulation of the additional regulated load. With these measures the WO 2010/115224 A2 the problem that occurs during a massive voltage dip in the power grid, that due to the reduced voltage that provided by the primary generator energy can not be transferred to the required extent in the power grid. This leads to an acceleration of the rotor of the generator and there is the danger that at too long a duration of the power failure, the deviation of the relative rotor position from its initial position is so large that after the end of the disturbance the return to stable operation is no longer possible.

Aus der GB 2 246 602 A ist ein Elektrizitätserzeugungssystem bekannt, das einen Wassertank mit elektrischen Heizelementen umfasst. Der Wassertank ist an ein Wasserkühlungssystem eines Motors angeschlossen, und die Heizelemente werden mit sonst nicht verwertbarer Leistung eines Generators betrieben. Überschüssige Leistung, die von dem Generator erzeugt wird, welcher von einem Windrad angetrieben wird, und die den Bedarf einer Last überschreitet, beschleunigt zunächst ein Schwungrad. Darüber hinaus gehender Überschuss an Leistung wird in dem Tank absorbiert. Ein Ventilator, der einem Radiator zugeordnet ist, welcher mit dem Tank verbunden ist, kann betrieben werden, um diesen weiteren Überschuss an Leistung zu dissipieren. Wenn die Lastanforderungen die Ausgabe des Generators überschreiten, betreibt der Motor den Generator. Auf diese Weise wird eine unterbrechungsfreie Stromversorgung bereitgestellt, bei der das Schwungrad als Energiespeicher im Wesentlichen durch das Windrad angetrieben wird.From the GB 2 246 602 A For example, an electricity generation system comprising a water tank with electrical heating elements is known. The water tank is connected to a water cooling system of an engine, and the heating elements are operated with otherwise unusable power of a generator. Excessive power generated by the generator, which is driven by a wind turbine, and which exceeds the need for a load, first accelerates a flywheel. In addition, excess power is absorbed in the tank. A fan associated with a radiator connected to the tank may be operated to dissipate this further excess power. If the load requirements exceed the output of the generator, the motor operates the generator. In this way, an uninterruptible power supply is provided, in which the flywheel is driven as energy storage essentially by the wind turbine.

Ein Verfahren zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes, wobei eine Einspeiseleistung einer mindestens einen Windgenerator aufweisenden Anlage in das Stromnetz gegenüber einer derzeit maximal möglichen Generatorleistung nach Vorgaben für die Einspeiseleistung reduziert wird, ist aus der WO 2010/000648 A2 bekannt. A method for the decentralized stabilization of a power grid, wherein a feed-in capacity of a system having at least one wind generator is reduced in the power grid compared to a currently maximum possible generator power according to specifications for the feed-in power is from the WO 2010/000648 A2 known.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Anlage zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes aufzuzeigen, die zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes bis zur Bereitstellung sowohl negativer als auch positiver Regelleistung geeignet sind und die dennoch Probleme bei der Ermittlung von Energiemengen, die wegen einer Abregelung der Einspeiseleistung nicht eingespeist wurden, grundsätzlich vermeiden.The invention has for its object to provide a method, a device and a system for decentralized stabilization of a power grid, which are suitable for decentralized stabilization of a power grid to provide both negative and positive control power and still have problems in determining amounts of energy due to a reduction in the feed-in power were not fed, avoid in principle.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 17 und eine Anlage mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 21 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.The object of the invention is achieved by a method having the features of independent claim 1, a device having the features of independent claim 17 and a system having the features of independent claim 21. The dependent claims are directed to preferred embodiments of the invention.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes, wobei eine Einspeiseleistung einer mindestens einen Wind- oder Photovoltaikgenerator und mindestens einen Verbraucher aufweisenden Anlage in das Stromnetz nach Vorgaben für die Einspeiseleistung reduziert wird, wird zur Reduzierung der Einspeiseleistung eine Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers erhöht.In a method according to the invention for the decentralized stabilization of a power grid, wherein a feed-in power of at least one wind or photovoltaic generator and at least one consumer having system is reduced in the power grid according to specifications for the feed, a power consumption of the at least one consumer is increased to reduce the feed power.

An dieser Stelle sei klargestellt, dass unter Vorgaben für die Einspeiseleistung nicht nur diejenigen eines Betreibers des Stromnetzes in Form eines Maximalwerts in Prozent der Nennleistung des bzw. der Generatoren zu verstehen ist, sondern beispielsweise auch solche, die dezentral in Abhängigkeit der Netzfrequenz und/oder Netzspannung anhand von P(f)- bzw. P(U)-Kennlinien ermittelt werden.At this point, it should be made clear that specifications for the feed-in power not only those of an operator of the power network in the form of a maximum value in percent of the rated power of the generator (s), but also, for example, those decentralized depending on the grid frequency and / or Mains voltage can be determined by means of P (f) or P (U) characteristic curves.

Bei dem neuen Verfahren wird, soweit dies eben möglich ist, die Generatorleistung aller Wind- und Photovoltaikgeneratoren der Anlage nicht reduziert. Wenn die aktuelle Generatorleistung aller Generatoren die aktuellen Vorgaben für die Einspeiseleistung überschreitet, wird zur Reduzierung der Einspeiseleistung vielmehr eine Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers der Anlage erhöht, d. h. zum Beispiel der mindestens eine Verbraucher eingeschaltet. Anders gesagt erfolgt ein Eigenverbrauch der die vorgegebene Einspeiseleistung überschreitenden Generatorleistung, bzw. der Eigenverbrauch bewirkt (mindestens) die vorgegebene Reduzierung der Einspeiseleistung. Dieser Eigenverbrauch wird in aller Regel bei der Einspeisung von elektrischer Energie mit einem Wind- oder Photovoltaikgenerator in ein Stromnetz sowieso vor Ort erfasst. Damit steht für die zu beanspruchende Vergütung eine definierte Grundlage zur Verfügung, und zwar sowohl im Hinblick auf eine etwaige Eigenverbrauchsprämie als auch – mit der Argumentation, dass der Verbraucher ausschließlich zur Dissipation der überschüssigen Generatorleistung eingesetzt wurde, der Betreiber der Anlage also keinen Nutzen daraus gezogen hat – im Hinblick auf eine Vergütung der nur wegen der Vorgaben nicht eingespeisten elektrischen Energie. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese nur wegen der Vorgaben nicht eingespeiste elektrische Energie tatsächlich erzeugt, wodurch sich aber jede Diskussion über ihre Menge erübrigt. As far as possible, the new method does not reduce the generator output of all wind and photovoltaic generators in the system. If the current generator power of all generators exceeds the current specifications for the feed-in power, a power consumption of the at least one load of the system is increased to reduce the feed-in power, d. H. For example, the at least one consumer is turned on. In other words, self-consumption of the generator power exceeding the given feed-in power takes place, or self-consumption causes (at least) the predetermined reduction of the feed-in power. This self-consumption is usually detected in the supply of electrical energy with a wind or photovoltaic generator in a power grid on site anyway. Thus, a defined basis is available for the remuneration to be claimed, both with regard to a possible own consumption premium and - with the argument that the consumer was used exclusively to dissipate the surplus generator power, the operator of the plant thus did not benefit from it has - with regard to a reimbursement of the only because of the specifications not fed electrical energy. In the method according to the invention, this is actually generated only because of the requirements of not fed electrical energy, which, however, any discussion about their amount is unnecessary.

Um den Eigenverbrauch und die in das Stromnetz eingespeiste Energie zu ermitteln, werden bei dem neuen Verfahren zumindest zwei der folgenden Energiemengen gleichzeitig erfasst: die von den Generatoren der Anlage erzeugte elektrische Energie; die in das Stromnetz tatsächlich eingespeiste elektrische Energie und die von den Verbrauchern der Anlage vor Ort verbrauchte elektrische Energie, wobei sich aus zwei dieser elektrischen Energien die jeweils dritte elektrische Energie aufs einfachste berechnen lässt, da die Generatorleistung die Summe aus der Einspeiseleistung und der Leistungsaufnahme der Verbraucher ist.In order to determine the self-consumption and the energy fed into the power grid, the new method at least two of the following amounts of energy are detected simultaneously: the electrical energy generated by the generators of the plant; the electrical energy actually fed into the grid and the electrical energy consumed locally by the users of the plant, wherein the energy of each of the three third electrical energy can be calculated very simply from two of these electrical energies, since the generator power is the sum of the feed-in power and the power consumption of the consumers.

Vorzugsweise wird die gegenüber der aktuell zulässigen Einspeiseleistung überschüssige Generatorleistung nicht einfach vernichtet, sondern in möglichst großen Anteilen sinnvoll vor Ort genutzt. Bei unterschiedlichen Verbrauchern der Anlage, von denen einige die überschüssige Generatorleistung sinnvoll verbrauchen, während sie andere nur vernichten, ist es bevorzugt, wenn die von den unterschiedlichen Verbrauchern der Anlage verbrauchte elektrische Energie getrennt erfasst wird, um zum Beispiel einmal eine Eigenverbrauchsprämie und einmal eine Vergütung für einspeisbare aber wegen Abregelung nicht eingespeiste elektrische Energie verlangen zu können.Preferably, the over the current allowable feed power excess generator power is not easily destroyed, but useful in the largest possible shares used locally. For different consumers of the system, some of which sensibly consume the excess generator power while only destroying others, it is preferable if the electrical energy consumed by the different consumers of the system is separately detected, for example, a self-consumption premium and a reimbursement to be able to request for feedable but not fed-in electrical energy due to Abregulation.

Das neue Verfahren kann auch dann zur Stabilisierung des Stromnetzes in Fällen eines Überangebots elektrischer Energie genutzt werden, wenn die Generatoren der Anlage nur eine kleine Generatorleistung oder gar eine Generatorleistung von null liefern, wie beispielsweise Photovoltaikgeneratoren bei Nacht. In diesen Fällen kann mit den Verbrauchern der Anlage gezielt elektrische Energie aus dem Stromnetz entnommen werden. Angesichts der übergeordneten Ziels der Netzstabilität des Stromnetzes ist auch für einen solchen Verbrauch elektrischer Energie eine Vergütung des Verbrauchers angemessen. Zumindest ist der angemessene Preis derart vornehmlich zur Netzstabilisierung verbrauchter elektrischer Energie sehr niedrig.The new method can also be used to stabilize the power grid in cases of oversupply of electrical energy, when the generators of the system provide only a small generator power or even zero generator power, such as photovoltaic generators at night. In these cases, it is possible to deliberately extract electrical energy from the power network with the consumers of the system. In view of the overriding objective of network stability of the power grid, remuneration of the consumer is also appropriate for such consumption of electrical energy. At the very least, the reasonable price for such electrical power used to stabilize the grid is very low.

Es versteht sich, dass auch bei dem neuen Verfahren die Generatorleistung reduziert werden kann, wenn es sonst nicht möglich ist, die Vorgaben für die Einspeiseleistung einzuhalten bzw. die gewünschte Leistung aus dem Stromnetz zu beziehen, weil beispielsweise bereits alle Verbraucher der Anlage aktiviert sind. Eine solche Reduktion der Generatorleistung stellt bei dem neuen Verfahren jedoch eine ungewollte Ausnahme dar; dann wegen der Vorgaben gar nicht erzeugte elektrische Energie kann dennoch recht genau ermittelt werden, indem nur bestimmte Generatoren oder Teile von Generatoren in ihrer Generatorleistung reduziert oder ganz deaktiviert werden, während andere Generatoren oder Teile von Generatoren mit maximal möglicher Leistung betrieben werden. Bei Kenntnis der relativen Nominalleistungen der Generatoren bzw. der Teile der Generatoren kann dann die momentan maximal erzeugbare Generatorleistung leicht extrapoliert und damit die nicht erzeugte elektrische Energie als Differenz aus maximal erzeugbarer und tatsächlich erzeugter Energie bestimmt werden.It is understood that even with the new method, the generator power can be reduced, if it is otherwise not possible to comply with the requirements for the feed-in power or to obtain the desired power from the power grid, for example, all consumers of the system are already activated. However, such a reduction in generator power is an unwanted exception in the new method; then because of the specifications not yet generated electrical energy can still be determined quite accurately by only certain generators or parts of generators are reduced in their generator power or completely disabled, while other generators or parts of generators are operated with maximum possible power. With knowledge of the relative nominal power of the generators or the parts of the generators then the currently maximum generator power can be easily extrapolated and thus the non-generated electrical energy can be determined as the difference between maximum generated and actually generated energy.

Das neue Verfahren kann auch zur Einstellung eines Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung eines in das Stromnetz eingespeisten Stroms genutzt werden, um damit auf einen Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung in dem Stromnetz einzuwirken, indem die Leistungsaufnahmen verschiedener Verbraucher der Anlage, die unterschiedlichen Einfluss auf den Phasenwinkel haben, variiert werden. So können bei unterschiedlichen Vorzeichen des Phasenwinkels gezielt induktive oder kapazitive Verbraucher eingeschaltet werden. Das neue Verfahren kann auch einen Selbstlernalgorithmus in Verbindung mit einem Blindleistungszähler umfassen, der durch das Zuschalten der Verbraucher die Blindleistungsaufnahme der Verbraucher erlernt und die wahlweise Zuschaltung der kapazitiven/induktiven Verbraucher optimiert.The new method can also be used to adjust a phase angle between current and voltage of a current fed into the grid, thereby acting on a phase angle between current and voltage in the grid by the power consumption of different consumers of the system, the different influence on the phase angle have to be varied. Thus, with different signs of the phase angle, inductive or capacitive loads can be switched on. The new method can also include a self-learning algorithm in conjunction with a reactive power meter, which learns by connecting the consumer, the reactive power consumption of consumers and optimizes the optional connection of the capacitive / inductive consumers.

Wenn ein sinnvoller Verbrauch der elektrischen Energie durch einen Verbraucher vor Ort bei hoher Generatorleistung im Vergleich zur derzeit zulässigen Einspeiseleistung in das Stromnetz nicht möglich ist, kann eine einfache Vernichtung der elektrischen Energie dennoch vermieden werden, wenn hiermit von einem Verbraucher ein Speicher aufgeladen wird. Hierbei kann es sich um einen Energiespeicher handeln, der zur Erhöhung der Einspeiseleistung bei reduzierter Generatorleistung wieder entladen werden kann. Entsprechend kann der Speicher konkret ein Ladungsspeicher, wie beispielsweise eine Kapazität, oder ein Stromspeicher, worunter hier insbesondere ein Akkumulator verstanden wird, sein. Der Speicher kann aber auch ein Wärme- oder Kältespeicher sein, um Wärme oder Kälte vorzuhalten, die zwar aktuell vor Ort nicht benötigt wird, aber doch in nächster Zeit.If a sensible consumption of electrical energy by a local consumer at high generator power compared to the currently permitted feed power into the grid is not possible, a simple destruction of the electrical energy can still be avoided if hereby a consumer is charged a memory. This can be an energy storage that can be discharged again to increase the feed-in power with reduced generator power. Accordingly, the memory may specifically be a charge storage, such as a capacity, or a power storage, which is understood here in particular an accumulator. The storage can also be a heat or cold storage to keep warm or cold, which is currently not needed locally, but in the near future.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, die gemeinsame Leistungsaufnahme aller Verbraucher nicht nur statisch oder quasi statisch, d. h. vergleichsweise langsam, sondern auch dynamisch zu variieren, um auf diese Weise Variationen der maximal möglichen Generatorleistung und/oder Variationen der Vorgaben für die Einspeiseleistung zu kompensieren. Zum Beispiel kann die Generatorleistung eines Photovoltaikgenerators durch einzelne schnell ziehende, Schatten werfende Wolken starken Variationen unterworfen sein. Dann ist eine dynamische Variation der gemeinsamen Leistungsaufnahme aller Verbraucher schon deshalb nötig, um die Einspeiseleistung in das Stromnetz konstant zu halten. Diese dynamische Variation der Leistungsaufnahme aller Verbraucher kann aber genauso gut genutzt werden, um Variationen der Vorgaben für die Einspeiseleistung zu kompensieren. Dies ist gleichbedeutend damit, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren Regelleistung für das Stromnetz bereitgestellt wird, und zwar sowohl negative Regelleistung als auch positive Regelleistung. Letztere wird zum Beispiel durch Abschalten von Verbrauchern erreicht.The inventive method is suitable, the common power consumption of all consumers not only static or quasi-static, d. H. vary relatively slowly, but also dynamically, in order to compensate in this way variations of the maximum possible generator power and / or variations of the specifications for the feed-in power. For example, the generator power of a photovoltaic generator may be subject to strong variations by individual fast-moving, shadow casting clouds. Then a dynamic variation of the common power consumption of all consumers is already necessary to keep the feed-in power into the grid constant. However, this dynamic variation of the power consumption of all consumers can just as well be used to compensate for variations in feed-in specifications. This is equivalent to that is provided by the inventive method control power for the power grid, both negative control power and positive control power. The latter is achieved, for example, by switching off consumers.

Neben den bereits angesprochenen Verbrauchern, deren Leistungsaufnahme einen sinnvollen Eigenverbrauch darstellt, weil sie elektrische Energie in andere in der Anlage benötigte Energieformen umwandeln, und den weiteren Verbrauchern, die unter Leistungsaufnahme einen Speicher aufladen, kann in der Anlage auch mindestens ein weiterer Verbraucher vorgesehen werden, der elektrische Energie ausschließlich dissipiert, d. h. vernichtet, indem er sie beispielsweise in Wärme umwandelt, die mit einem Radiator an die Umgebungsluft abgegeben wird. Derartige Verbraucher können für große Leistungsaufnahmen kostengünstig bereitgestellt werden und die Regelungsbandbreite des erfindungsgemäßen Verfahrens erweitern. In addition to the already mentioned consumers whose power consumption represents a useful self-consumption, because they convert electrical energy into other forms of energy required in the system, and the other consumers who charge a memory under power, at least one other consumer can be provided in the system, the electrical energy is exclusively dissipated, ie destroyed, by converting it, for example, into heat, which is discharged with a radiator to the ambient air. Such consumers can be provided inexpensively for large power consumption and expand the control bandwidth of the method according to the invention.

Da Verbraucher in der Anlage, deren Leistungsaufnahme echten Eigenverbrauch darstellt, vielfach bezüglich ihrer Leistungsaufnahme nicht dynamisch variabel sind, wenn ihr Betriebsergebnis nicht gefährdet werden soll, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Leistungsaufnahme mindestens eines weiteren Verbrauchers und/oder nötigenfalls auch die Generatorleistung einzelner Generatoren oder von Teilen von Generatoren dynamisch variiert wird, um Variationen der Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers, der elektrische Energie in andere in der Anlage benötigte Energieformen umwandelt, dynamisch zu kompensieren.Since consumers in the system, the power consumption is real self-consumption, often are not dynamically variable in terms of their power consumption, if their operating result should not be jeopardized, it proves to be advantageous if the power consumption of at least one other consumer and / or, if necessary, the generator performance of individual Generators or parts of generators is dynamically varied to dynamically compensate for variations in the power consumption of the at least one consumer, which converts electrical energy into other forms of energy required in the system.

Zwischen den verschiedenen Arten von Verbrauchern, deren Leistungsaufnahmen variiert werden können, und auch der Variation der Generatorleistung der Generatoren kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils eine Hierarchie für den Fall aufgestellt werden, dass zum Erfüllen einer Vorgabe eine Absenkung der Einspeiseleistung oder eine Anhebung der Einspeiseleistung erforderlich ist. So werden zur Absenkung der Einspeiseleistung sinnvoller Weise zunächst alle Verbraucher, die elektrische Energie in andere in der Anlage benötigte Energieformen umwandeln, sukzessive zugeschaltet, um den sinnvollen Eigenverbrauch in der Anlage zu erhöhen. Wenn dies zum Erfüllen der Vorgabe nicht ausreichend ist, werden alle weiteren Verbraucher, die unter der Leistungsaufnahme einen Speicher aufladen, sukzessive zugeschaltet. Sollte auch dies nicht ausreichend sein, werden alle weiteren Verbraucher, die elektrische Energie dissipieren, sukzessive zugeschaltet. Erst danach wird die Generatorleistung von zunächst einzelnen Generatoren oder Teilen von Generatoren reduziert.Between the different types of consumers, whose power consumption can be varied, and also the variation of the generator power of the generators can be set up in the inventive method in each case a hierarchy for the case that to meet a requirement, a reduction of the feed-in power or an increase in the feed power required is. Thus, in order to reduce the feed-in power, all consumers that convert electrical energy into other forms of energy required in the system will be switched on successively in order to increase the useful self-consumption in the system. If this is not sufficient to fulfill the requirement, all other consumers that charge a storage under the power consumption will be switched on successively. Should this also be insufficient, all other consumers that dissipate electrical energy will be switched on successively. Only then is the generator power of initially individual generators or parts of generators reduced.

Umgekehrt wird zum Erfüllen einer Vorgabe, die eine Anhebung der Einspeiseleistung erfordert, zunächst die Generatorleistung aller Generatoren maximiert. Dann werden alle weiteren Verbraucher, die elektrische Energie ausschließlich dissipieren, sukzessive abgeschaltet. Anschließend werden alle weiteren Verbraucher, die unter der Leistungsaufnahme einen Speicher aufladen, sukzessive abgeschaltet. Wenn auch dies zum Erfüllen der Vorgabe nicht ausreicht, werden alle Speicher, bei deren Entladung elektrische Energie freigesetzt wird, sukzessive entladen. Erst danach werden alle Verbraucher, die elektrische Energie in andere in der Anlage benötigte Energieformen umwandeln, sukzessive abgeschaltet, um auch den echten Eigenverbrauch in der Anlage zu reduzieren.Conversely, to meet a specification that requires an increase in feed-in power, first the generator power of all generators is maximized. Then all other consumers that exclusively dissipate electrical energy are switched off successively. Subsequently, all other consumers, which charge a storage under the power consumption, are switched off successively. Although this is not sufficient to meet the requirement, all memory, the discharge of electrical energy is released, successively discharged. Only then are all consumers, which convert electrical energy into other energy forms required in the plant, successively shut down in order to reduce the real own consumption in the system.

Anhand dieser Hierarchien kann das erfindungsgemäße Verfahren auch nach einer Try-and-Error-Methode durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt das Zu- und Abschalten von Verbrauchern und Generatoren aber gezielt mit absehbarem Ergebnis. Zu diesem Zweck wird dann eine Liste der aktuell verfügbaren Verbraucher und ihrer aktuell möglichen Leistungsaufnahmen geführt und beim Variieren der gemeinsamen Leistungsaufnahme aller Verbraucher berücksichtigt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine dynamische Variation der gemeinsamen Leistungsaufnahme aller Verbraucher erfolgt, die es nicht erlaubt, zunächst abzuwarten, ob eine möglicherweise erfolgreiche Variation der Leistungsaufnahme tatsächlich eintritt. Diese Liste kann automatisch geführt werden, indem die Zustände aller vorhandenen Verbraucher fortlaufend erfasst werden. Die potentiellen Leistungsaufnahmen dieser Verbraucher können dabei aus den maximalen Leistungsaufnahmen in der Vergangenheit erlernt werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass diese Werte manuell in die Liste eingegeben oder durch Datenübertragung eingepflegt werden.Based on these hierarchies, the inventive method can also be performed by a try-and-error method. Preferably, however, the connection and disconnection of consumers and generators takes place deliberately with a predictable result. For this purpose, a list of currently available consumers and their currently possible power consumption is then maintained and taken into account when varying the common power consumption of all consumers. This is particularly advantageous when a dynamic variation of the common power consumption of all consumers takes place, which does not allow to first wait to see if a possibly successful variation of the power consumption actually occurs. This list can be automatically maintained by continuously recording the states of all existing consumers. The potential power consumption of these consumers can be learned from the maximum power consumption in the past. Of course, it is also possible for these values to be entered manually in the list or to be entered by data transmission.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weist einen Eingang für eine Einspeiseleistung in das Stromnetz, einen Eingang für Vorgaben für die Einspeiseleistung und mindestens einen Steuerausgang, um die Einspeiseleistung einer mindestens einen Wind- oder Photovoltaikgenerator und mindestens einen Verbraucher aufweisenden Anlage in das Stromnetz nach den Vorgaben einzustellen, auf, wobei der Steuerausgang zum Anschluss an die Steuerung des mindestens einen Verbrauchers vorgesehen ist, um eine Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers zu variieren.An inventive device for decentralized stabilization of a power network according to the inventive method has an input for a feed power into the power grid, an input for specifications for the feed and at least one control output to the feed of a at least one wind or photovoltaic generator and at least one consumer having system in the power grid according to the specifications, on, wherein the control output is provided for connection to the control of the at least one consumer in order to vary a power consumption of the at least one consumer.

Der Eingang für die Einspeiseleistung der Vorrichtung wird auch durch einen Eingang für die Generatorleistung aller Generatoren und einen Eingang für die Leistungsaufnahme aller Verbraucher realisiert. Der Eingang für die Vorgaben für die Einspeiseleistung ist so allgemein zu verstehen, dass er alle oben geschilderten Möglichkeiten für diese Vorgaben abdeckt. Die Steuerung des mindestens einen Verbrauchers kann im einfachsten Fall ein Schalter zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers sein.The input for the feed-in power of the device is also realized by an input for the generator power of all generators and an input for the power consumption of all consumers. The input for the feed-in specifications shall be understood as being generic in such a way that it covers all the possibilities described above for these requirements. In the simplest case, the control of the at least one consumer can be a switch for switching the consumer on and off.

Die neue Vorrichtung weist in aller Regel mindestens zwei der folgenden drei Zähler auf, um alle für die Vergütung der tatsächlich in das Stromnetz eingespeisten elektrischen Energie und von lokal verbrauchter oder auch nur vernichteter elektrischer Energie zu erfassen:

– ein Zähler für eine von allen Wind- und Photovoltaikgeneratoren der Anlage generierte und maximal in das Stromnetz einspeisbare elektrische Energie;
– ein Zähler für die tatsächlich in das Stromnetz eingespeiste elektrische Energie; und
– ein Zähler für eine von allen Verbrauchern der Anlage verbrauchte elektrische Energie.

As a rule, the new device has at least two of the following three counters in order to detect all of the electrical energy actually fed into the power grid and of locally consumed or even destroyed electrical energy:

- a counter for a generated by all wind and photovoltaic generators of the plant and maximum feedable into the mains electrical energy;
- a counter for the actual electrical energy fed into the grid; and
A meter for electrical energy consumed by all users of the system.

Der Zähler für die von allen Wind- und Photovoltaikgeneratoren der Anlage generierte und maximal in das Stromnetz einspeisbare elektrische Energie kann auch durch eine Einrichtung realisiert sein, die die von allen Wind- und Photovoltaikgeneratoren der Anlage generierte und maximal in das Stromnetz einspeisbare elektrische Energie aus Informationen von den einzelnen Teilen der Anlage, insbesondere von den Generatoren berechnet. Der Zähler für die tatsächlich in das Stromnetz eingespeiste elektrische Energie kann auch ein Zweiwegezähler zur Erfassung der aus dem Stromnetz bezogenen Energie sein.The meter for the generated by all wind and photovoltaic generators of the system and can be fed into the mains maximum electrical energy can also be realized by a device that generated by all wind and photovoltaic generators of the system and maximum feedable into the mains electrical energy from information calculated from the individual parts of the plant, in particular from the generators. The meter for the electrical energy actually fed into the power grid can also be a two-way counter for detecting the energy drawn from the power grid.

Bei unterschiedlichen Verbrauchern ist es bevorzugt, wenn zumindest für Gruppen von Verbrauchern, für die Unterschiede gegeben sind, separate Zähler für die verbrauchte elektrische Energie vorhanden sind.For different consumers, it is preferable if there are separate counters for the consumed electrical energy at least for groups of consumers for whom there are differences.

Derart unterschiedliche Verbraucher werden auch vorzugsweise über getrennte Steuerausgänge der Vorrichtung angesteuert. Solche unterschiedliche Steuerausgänge können auch zum Anschluss an die Steuerung verschiedener Verbraucher mit unterschiedlichem Einfluss auf den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung eines in das Stromnetz eingespeisten Stroms vorgesehen sein, um auf diese Weise Einfluss auf einen Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung in dem Stromnetz Einfluss zu nehmen.Such different consumers are also preferably controlled via separate control outputs of the device. Such different control outputs can also be provided for connection to the control of different loads with different influence on the phase angle between current and voltage of a current fed into the power grid, thus influencing a phase angle between current and voltage in the power grid.

Mindestens ein Steuerausgang kann speziell zum Anschluss eines Verbrauchers vorgesehen sein, der unter der Leistungsaufnahme einen Speicher auflädt und der über den Steuerausgang ansteuerbar ist, um den Speicher unter Leistungsabgabe zur Erhöhung der Einspeiseleistung zu entladen, nachdem das Überangebot an elektrischer Energie in dem Stromnetz zurückgegangen ist.At least one control output may be provided specifically for the connection of a consumer, which charges a memory under the power consumption and which can be controlled via the control output to discharge the memory under power output to increase the feed-in power, after the oversupply of electrical energy in the power grid has decreased ,

Bei einer erfindungsgemäßen Anlage zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes, die mindestens einen Wind- oder Photovoltaikgenerator, mindestens einen Verbraucher und eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, empfängt die Vorrichtung an ihrem Eingang für die Einspeiseleistung die Einspeiseleistung der Anlage in das Stromnetz und an ihrem Eingang für Vorgaben für die Einspeiseleistung, und der Steuerausgang der Vorrichtung ist an die Steuerung des mindestens einen Verbrauchers angeschlossen, um eine Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers zu variieren. Dabei weist der mindestens eine Verbraucher vorzugsweise einen Speicher auf, den er wechselweise unter Leistungsaufnahme auflädt und unter Leistungsabgabe entlädt.In a system according to the invention for the decentralized stabilization of a power network having at least one wind or photovoltaic generator, at least one consumer and a device according to the invention, the device receives at its input for the feed the input power of the system in the power grid and at its input for specifications for the feed-in power, and the control output of the device is connected to the control of the at least one consumer to vary a power consumption of the at least one consumer. In this case, the at least one consumer preferably has a memory which it alternately charges with power consumption and discharges with power output.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert und beschrieben.The invention will be explained and described in more detail below with reference to the accompanying drawings.

1 skizziert eine Anlage zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes. 1 outlines a plant for the decentralized stabilization of a power grid.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Die in 1 gezeigte Anlage 1 weist einen Photovoltaikgenerator 2 auf, dessen Generatorleistung 3 über einen Zähler 4 in ein Stromnetz 5 eingespeist wird. Das Stromnetz 5 kann ein öffentliches Wechselstromnetz sein. In dem Stromnetz 5 kann sich ein die Stabilität des Stromnetzes 5 in Frage stellendes Überangebot an elektrischer Energie einstellen. Dies kann dazu führen, dass der Betreiber des Stromnetzes 5 Vorgaben macht, nach denen z. B. eine Einspeiseleistung 7 in das Stromnetz 5 nur einem bestimmten Prozentsatz der Nennleistung des Photovoltaikgenerators 2 entsprechen darf. Um diese Vorgaben umzusetzen ist eine Vorrichtung 8 vorgesehen. Die Vorrichtung 8 gleicht die von ihr über einen Eingang 6 empfangenen Vorgaben mit der ihr über einen Eingang 9 von dem Zähler 4 übermittelten Generatorleistung 3 ab. Wenn die Generatorleistung 3 die aufgrund der Vorgaben zulässige Einspeiseleistung überschreitet, aktiviert die Vorrichtung 8 über einen Steuerausgang 10 und/oder 11 einen Verbraucher 12 und/oder 13, der über einen Zähler 14 einen Teil der Generatorleistung 3 verbraucht. Dabei ist der Verbraucher 12 hier ein reiner Verbraucher, während der Verbraucher 13 unter Leistungsaufnahme einen Speicher 15 auflädt, den er unter Leistungsabgabe wieder entladen kann. Wenn also die Beschränkung der Einspeiseleistung aufgrund der Vorgaben wegfällt, kann die von dem Verbraucher 13 aufgenommene und in dem Speicher 15 gespeicherte elektrische Energie zu einem späteren Zeitpunkt in das Stromnetz 5 eingespeist werden und dabei die Einspeiseleistung 7 gegenüber der Generatorleistung 3 erhöhen. Die Vorrichtung 8 empfängt an weiteren Eingängen 16 und 17 die über den Zähler 14 verbrauchte bzw. eingespeiste Leistung und den Ladungszustand des Speichers 15. Sie kann so über ihren Steuerausgang 11 den Verbraucher 13 gezielt zum Aufladen bzw. Entladen des Speichers 15 ansteuern. Die Vorrichtung 8 kann zusätzlich an einem Eingang 18 empfangene Prognosen z. B. zu dem Angebot elektrischer Energie in dem Stromnetz 5 und zu der Generatorleistung 3 (Wetterbericht) berücksichtigen. Nur wenn der Eigenverbrauch elektrischer Energie vor Ort durch die Verbraucher 12 und 13 nicht ausreicht, um die Vorgaben für die Einspeiseleistung 7 einzuhalten, steuert die Vorrichtung 8 über einen Steuerausgang 19 auch den Photovoltaikgenerator 2 zur Reduktion seiner Generatorleistung 3 an. Über einen Eingang 20 empfängt die Vorrichtung 8 von dem Photovoltaikgenerator 2 zum Beispiel Informationen über den Betriebszustand des Photovoltaikgenerators 2. Über den Eingang 20 kann die Vorrichtung 8 von dem Photovoltaikgenerator 2 auch Vorgaben für die Einspeiseleistung empfangen, die ein Wechselrichter des Photovoltaikgenerators 2 aus der Netzfrequenz und/oder Netzspannung des Stromnetzes 5 anhand von P(f)- bzw. P(U)-Kennlinien ermittelt hat.In the 1 shown attachment 1 has a photovoltaic generator 2 on, whose generator power 3 over a counter 4 in a power grid 5 is fed. The power grid 5 can be a public AC network. In the power grid 5 can the stability of the power grid 5 set in question excess supply of electrical energy. This can cause the grid operator 5 Defaults, according to which z. B. a feed-in power 7 in the power grid 5 just a certain percentage of the nominal power of the photovoltaic generator 2 may correspond. To implement these specifications is a device 8th intended. The device 8th is like her from an entrance 6 received specifications with the her via an input 9 from the counter 4 transmitted generator power 3 from. When the generator power 3 exceeds the allowable feed-in power due to the specifications, activates the device 8th via a control output 10 and or 11 a consumer 12 and or 13 that has a counter 14 a part of the generator power 3 consumed. Here is the consumer 12 here a pure consumer, while the consumer 13 under power consumption a memory 15 he can unload under power output again. If, therefore, the restriction of the feed-in power disappears due to the specifications, that of the consumer 13 recorded and in the memory 15 stored electrical energy at a later date in the power grid 5 be fed and thereby the feed-in performance 7 opposite the generator power 3 increase. The device 8th receives at further inputs 16 and 17 the over the counter 14 consumed or fed power and the state of charge of the memory 15 , It can do so via its control output 11 the consumer 13 specifically for charging or discharging the memory 15 drive. The device 8th can be added to an entrance 18 received forecasts z. B. to the supply of electrical energy in the power grid 5 and to the generator power 3 (Weather report). Only if the self-consumption of electrical energy on-site by consumers 12 and 13 is insufficient to meet the specifications for the feed-in power 7 to comply, controls the device 8th via a control output 19 also the photovoltaic generator 2 to reduce its generator power 3 at. About an entrance 20 receives the device 8th from the photovoltaic generator 2 For example, information about the operating status of the photovoltaic generator 2 , About the entrance 20 can the device 8th from the photovoltaic generator 2 also receive specifications for the feed-in, which is an inverter of the photovoltaic generator 2 from the mains frequency and / or mains voltage of the mains 5 using P (f) or P (U) characteristics.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Anlageinvestment
22: Photovoltaikgeneratorphotovoltaic generator
33: Generatorleistunggenerator power
44: Zählercounter
55: Stromnetzpower grid
66: Eingangentrance
77: EinspeiseleistungFeed power
88th: Vorrichtungcontraption
99: Eingangentrance
1010: Steuerausgangcontrol output
1111: Steuerausgangcontrol output
1212: Verbraucherconsumer
1313: Verbraucherconsumer
1414: Zählercounter
1515: SpeicherStorage
1616: Eingangentrance
1717: Eingangentrance
1818: Eingangentrance
1919: Steuerausgangcontrol output
2020: Eingangentrance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2010/115224 A2 [0006, 0006] WO 2010/115224 A2 [0006, 0006]
GB 2246602 A [0007] GB 2246602 A [0007]
WO 2010/000648 A2 [0008] WO 2010/000648 A2 [0008]

Claims

Verfahren zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes (5), wobei eine Einspeiseleistung (7) einer mindestens einen Wind- oder Photovoltaikgenerator (2) und mindestens einen Verbraucher (12, 13) aufweisenden Anlage (1) in das Stromnetz (5) gegenüber einer derzeit maximal möglichen Generatorleistung (3) nach Vorgaben für die Einspeiseleistung (7) reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Einspeiseleistung (7) eine Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers (12, 13) erhöht wird.Method for the decentralized stabilization of a power grid ( 5 ), whereby a feed-in capacity ( 7 ) of at least one wind or photovoltaic generator ( 2 ) and at least one consumer ( 12 . 13 ) ( 1 ) in the power grid ( 5 ) compared to a currently maximum possible generator power ( 3 ) according to specifications for the feed-in capacity ( 7 ), characterized in that to reduce the feed-in power ( 7 ) a power consumption of the at least one consumer ( 12 . 13 ) is increased.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, solange dies zur Erfüllung der Vorgaben ausreichend ist, die gemeinsame Leistungsaufnahme aller Verbraucher (12, 13) der Anlage (1) variiert wird, ohne die Generatorleistung (3) aller Wind- und Photovoltaikgeneratoren (2) der Anlage (1) unter die derzeit maximal mögliche Generatorleistung (3) abzusenken.A method according to claim 1, characterized in that, as long as it is sufficient to meet the requirements, the common power consumption of all consumers ( 12 . 13 ) the plant ( 1 ), without the generator power ( 3 ) of all wind and photovoltaic generators ( 2 ) the plant ( 1 ) under the currently maximum possible generator power ( 3 ) lower.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Generatorleistung (3) aller Wind- und Photovoltaikgeneratoren (2) der Anlage (1) unter die derzeit maximal mögliche Generatorleistung (3) abgesenkt wird, eine wegen der Vorgaben nicht erzeugte elektrische Energie ermittelt wird, indem nur einzelne Generatoren oder Teile von Generatoren in ihrer Generatorleistung reduziert oder ganz deaktiviert werden, während andere Generatoren oder Teile von Generatoren mit ihrer maximal möglichen Generatorleistung betrieben werden, aus der die derzeit maximal mögliche Generatorleistung (3) der Anlage (1) extrapoliert wird und die nicht erzeugte elektrische Energie als Differenz aus maximal erzeugbarer und tatsächlich erzeugter Energie bestimmt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that when the generator power ( 3 ) of all wind and photovoltaic generators ( 2 ) the plant ( 1 ) under the currently maximum possible generator power ( 3 ), is determined because of the specifications not generated electrical energy by only individual generators or parts of generators are reduced in their generator power or completely disabled, while other generators or parts of generators are operated with their maximum possible generator power, from the currently maximum possible generator power ( 3 ) the plant ( 1 ) is extrapolated and the non-generated electrical energy is determined as the difference between the maximum generated and actually generated energy.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der folgenden elektrischen Energien getrennt erfasst werden: – eine von allen Wind- und Photovoltaikgeneratoren (2) der Anlage (1) generierte und maximal in das Stromnetz (5) einspeisbare elektrische Energie; – eine tatsächlich in das Stromnetz (5) eingespeiste elektrische Energie – und eine von allen Verbrauchern (12, 13) der Anlage (1) verbrauchte elektrische Energie. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two of the following electrical energies are detected separately: - one of all wind and photovoltaic generators ( 2 ) the plant ( 1 ) and maximum in the power grid ( 5 ) feedable electrical energy; - one actually in the power grid ( 5 ) fed electrical energy - and one of all consumers ( 12 . 13 ) the plant ( 1 ) consumed electrical energy.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von verschiedenen Verbrauchern (12, 13) der Anlage (1) verbrauchte elektrische Energie getrennt erfasst wird.Method according to claim 4, characterized in that that of different consumers ( 12 . 13 ) the plant ( 1 ) consumed electrical energy is detected separately.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung eines in das Stromnetz (5) eingespeisten Stroms, die Leistungsaufnahmen verschiedener Verbraucher (12, 13) mit unterschiedlichem Einfluss auf den Phasenwinkel variiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for adjusting a phase angle between current and voltage of a in the power grid ( 5 ), the power consumption of different consumers ( 12 . 13 ) can be varied with different influence on the phase angle.

Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Selbstlernalgorithmus, der unter Verwendung eines Blindleistungszählers beim Zuschalten jedes Verbrauchers (12, 13) dessen Blindleistungsaufnahme erlernt und die Leistungsaufnahmen der verschiedenen Verbraucher (12, 13) mit unterschiedlichem Einfluss auf den Phasenwinkel optimiert.Method according to Claim 6, characterized by a self-learning algorithm which, using a reactive power counter, switches on each consumer ( 12 . 13 ) learns its reactive power consumption and the power consumptions of the various consumers ( 12 . 13 ) with different influence on the phase angle optimized.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbraucher (13) unter der Leistungsaufnahme einen Speicher (15) auflädt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one consumer ( 13 ) under the power consumption a memory ( 15 ).

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (15) ein Energie-, Ladungs-, Strom-, Wärme- oder Kältespeicher ist.Method according to claim 8, characterized in that the memory ( 15 ) is an energy, charge, electricity, heat or cold storage.

Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (15) zur Erhöhung der Einspeiseleistung (7) entladen wird. Method according to claim 8 or 9, characterized in that the memory ( 15 ) to increase the feed-in capacity ( 7 ) is unloaded.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Leistungsaufnahme aller Verbraucher (12, 13) dynamisch variiert wird, um Variationen der maximal möglichen Generatorleistung (3) und/oder Variationen der Vorgaben für die Einspeiseleistung (7) zu kompensieren. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the common power consumption of all consumers ( 12 . 13 ) is varied dynamically to accommodate variations in the maximum possible generator power ( 3 ) and / or variations of the feed-in specifications ( 7 ) to compensate.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben mindestens einem Verbraucher (12), der elektrische Energie in andere in der Anlage (1) benötigte Energieformen umwandelt, mindestens ein weiterer Verbraucher (13), der unter der Leistungsaufnahme einen Speicher (15) auflädt, und/oder mindestens ein weiterer Verbraucher vorgesehen wird, der elektrische Energie dissipiert. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to at least one consumer ( 12 ), the electrical energy in others in the plant ( 1 ) converts required energy forms, at least one other consumer ( 13 ), which under the power consumption a memory ( 15 ), and / or at least one further consumer is provided which dissipates electrical energy.

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme mindestens eines weiteren Verbrauchers (13) und/oder die Generatorleistung einzelner Generatoren oder Teile von Generatoren dynamisch variiert wird, um Variationen der Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers (12), der elektrische Energie in andere in der Anlage (1) benötigte Energieformen umwandelt, dynamisch zu kompensieren. Method according to claim 12, characterized in that the power consumption of at least one further consumer ( 13 ) and / or the generator power of individual generators or parts of generators is dynamically varied in order to determine variations in the power consumption of the at least one consumer ( 12 ), the electrical energy in others in the plant ( 1 ) converts required energy forms to compensate dynamically.

Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfüllen einer Vorgabe, die eine Absenkung der Einspeiseleistung (7) erfordert – zunächst alle Verbraucher (12), die elektrische Energie in andere in der Anlage (1) benötigte Energieformen umwandeln, sukzessive zugeschaltet werden, – hilfsweise alle weiteren Verbrauchers (13), die unter der Leistungsaufnahme einen Speicher (15) aufladen, sukzessive zugeschaltet werden, – weiter hilfsweise alle weiteren Verbrauchers, die elektrische Energie dissipieren, sukzessive zugeschaltet werden und – höchsthilfsweise die Generatorleistung von zunächst einzelnen Generatoren oder Teilen von Generatoren reduziert wird. Method according to claim 12 or 13, characterized in that, in order to fulfill a specification, the lowering of the feed-in power ( 7 ) requires - first of all consumers ( 12 ), the electrical energy in others in the plant ( 1 ) convert the energy forms required, be switched on successively, - in the alternative, all other consumers ( 13 ), which under the power consumption a memory ( 15 ) Charge, be switched on successively, - in the further alternative, all other consumer, the electrical energy dissipate, be switched on successively and - as an aid, the generator power of initially individual generators or parts of generators is reduced.

Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfüllen einer Vorgabe, die eine Anhebung der Einspeiseleistung (7) erfordert – zunächst die Generatorleistung aller Generatoren maximiert wird, – hilfsweise alle weiteren Verbrauchers, die elektrische Energie dissipieren, sukzessive abgeschaltet werden, – weiter hilfsweise alle weiteren Verbrauchers (13), die unter der Leistungsaufnahme einen Speicher (15) aufladen, sukzessive abgeschaltet werden, – noch weiter hilfsweise alle Speicher (15), bei deren Entladung elektrische Energie freigesetzt wird, sukzessive entladen werden, – höchsthilfsweise alle Verbraucher (12), die elektrische Energie in andere in der Anlage (1) benötigte Energieformen umwandeln, sukzessive abgeschaltet werden. Method according to one of Claims 12 to 14, characterized in that, in order to fulfill a requirement, an increase in the feed-in capacity ( 7 ) - First, the generator power of all generators is maximized, - Alternatively, all other consumer, the electrical energy dissipate, are gradually switched off, - in the further alternative, all other consumer ( 13 ), which under the power consumption a memory ( 15 ), be switched off successively, - even further, in the alternative all memory ( 15 ), the discharge of which releases electrical energy, is discharged successively, 12 ), the electrical energy in others in the plant ( 1 ) convert required energy forms, be switched off successively.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Liste der aktuell verfügbaren Verbraucher und ihrer aktuell möglichen Leistungsaufnahmen geführt und beim Variieren der gemeinsame Leistungsaufnahme aller Verbraucher (12, 13) berücksichtigt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a list of the currently available consumers and their currently possible power consumption is performed and when varying the common power consumption of all consumers ( 12 . 13 ) is taken into account.

Vorrichtung (8) zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes (5) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Eingang (9, 16) für eine Einspeiseleistung (7) in das Stromnetz (5), mit einem Eingang (6) für Vorgaben für die Einspeiseleistung (7) und mit mindestens einem Steuerausgang (10, 11), um die Einspeiseleistung (7) einer mindestens einen Wind- oder Photovoltaikgenerator (2) und mindestens einen Verbraucher (12, 13) aufweisenden Anlage (1) in das Stromnetz (5) nach den Vorgaben für die Einspeiseleistung (7) zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerausgang (10, 11) zum Anschluss an die Steuerung des mindestens einen Verbrauchers (12, 13) vorgesehen ist, um eine Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers (12, 13) zu variieren.Contraption ( 8th ) for the decentralized stabilization of a power grid ( 5 ) according to the method of any one of the preceding claims, having an input ( 9 . 16 ) for a feed-in ( 7 ) in the power grid ( 5 ), with an input ( 6 ) for specifications for the feed-in capacity ( 7 ) and with at least one control output ( 10 . 11 ), the feed-in capacity ( 7 ) of at least one wind or photovoltaic generator ( 2 ) and at least one consumer ( 12 . 13 ) ( 1 ) in the power grid ( 5 ) according to the specifications for the feed-in capacity ( 7 ), characterized in that the control output ( 10 . 11 ) for connection to the controller of the at least one consumer ( 12 . 13 ) is provided to a power consumption of the at least one consumer ( 12 . 13 ) to vary.

Vorrichtung (8) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der folgenden drei Zähler vorgesehen sind: – ein Zähler (4) für eine von allen Wind- und Photovoltaikgeneratoren (2) der Anlage (1) generierte und maximal in das Stromnetz (5) einspeisbare elektrische Energie; – ein Zähler für die tatsächlich in das Stromnetz (5) eingespeiste elektrische Energie; und – ein Zähler (14) für eine von allen Verbrauchern (12, 13) der Anlage (1) verbrauchte elektrische Energie.Contraption ( 8th ) according to claim 17, characterized in that at least two of the following three counters are provided: - a counter ( 4 ) for one of all wind and photovoltaic generators ( 2 ) the plant ( 1 ) and maximum in the power grid ( 5 ) feedable electrical energy; - a counter for actually entering the grid ( 5 ) fed electrical energy; and - a counter ( 14 ) for one of all consumers ( 12 . 13 ) the plant ( 1 ) consumed electrical energy.

Vorrichtung (8) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass Zähler zum getrennten Erfassen der von verschiedenen Verbrauchern (12, 13) der Anlage (1) verbrauchten elektrischen Energie vorgesehen sind.Contraption ( 8th ) according to claim 17 or 18, characterized in that counters for separate detection of the different consumers ( 12 . 13 ) the plant ( 1 ) consumed electrical energy are provided.

Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steuerausgänge (10, 11) zum Anschluss an die Steuerungen verschiedener Verbraucher (12, 13) mit unterschiedlichem Einfluss auf den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung eines in das Stromnetz (5) eingespeisten Stroms vorgesehen sind.Contraption ( 8th ) according to one of claims 17 to 19, characterized in that several control outputs ( 10 . 11 ) for connection to the controls of different consumers ( 12 . 13 ) with different influence on the phase angle between current and voltage of one in the power grid ( 5 ) supplied stream are provided.

Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Steuerausgang (11) zum Anschluss eines Verbrauchers (13) vorgesehen ist, der unter der Leistungsaufnahme einen Speicher (15) auflädt und der über den Steuerausgang (11) ansteuerbar ist, um den Speicher (15) unter Leistungsabgabe zur Erhöhung der Einspeiseleistung (7) zu entladen. Contraption ( 8th ) according to one of claims 17 to 20, characterized in that at least one control output ( 11 ) for connecting a consumer ( 13 ) is provided, which under the power consumption a memory ( 15 ) and the via the control output ( 11 ) is controllable to the memory ( 15 ) under power output to increase the feed-in capacity ( 7 ) to unload.

Anlage (1) zur dezentralen Stabilisierung eines Stromnetzes (5), mit mindestens einem Wind- oder Photovoltaikgenerator (2), mit mindestens einem Verbraucher (12, 13) und mit einer Vorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Vorrichtung (8) an ihrem Eingang (9, 16) für die Einspeiseleistung (7) die Einspeiseleistung (7) der Anlage (1) in das Stromnetz (5) und an ihrem Eingang (6) für Vorgaben Vorgaben für die Einspeiseleistung (7) empfängt und wobei der Steuerausgang (10, 11) der Vorrichtung (8) an die Steuerung des mindestens einen Verbrauchers (12, 13) angeschlossen ist, um eine Leistungsaufnahme des mindestens einen Verbrauchers (12, 13) zu variieren.Investment ( 1 ) for the decentralized stabilization of a power grid ( 5 ), with at least one wind or photovoltaic generator ( 2 ), with at least one consumer ( 12 . 13 ) and with a device ( 8th ) according to one of claims 9 to 13, wherein the device ( 8th ) at her entrance ( 9 . 16 ) for the feed-in power ( 7 ) the feed-in power ( 7 ) the plant ( 1 ) in the power grid ( 5 ) and at its entrance ( 6 ) for specifications Specifications for the feed-in capacity ( 7 ) and the control output ( 10 . 11 ) of the device ( 8th ) to the controller of the at least one consumer ( 12 . 13 ) is connected to a power consumption of the at least one consumer ( 12 . 13 ) to vary.

Anlage (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbraucher (13) einen Speicher (15) wechselweise unter Leistungsaufnahme auflädt und unter Leistungsabgabe entlädt.Investment ( 1 ) according to claim 22, characterized in that the at least one consumer ( 13 ) a memory ( 15 ) alternately under power charging and discharging under power output.