[发明专利]用于带有多个能够接通交流电网的逆变器的发电厂的黑启动的方法

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及一种用于发电厂的黑启动(Schwarzstart)的方法，该发电厂带有多个能够接通一个本地交流电网的逆变器。此外，本发明涉及一种带有多个能够接通一个本地交流电网的逆变器和一个上级的控制单元的发电厂，该控制单元实现用于黑启动的这种方法。

黑启动可以理解为：发电厂不用外部的能量输入而启动。也就是说，不从外部提供电能(例如用于维持该发电厂的本地交流电网)。原因可能是：该本地交流电网例如通过一个变压器连接到的一个外部的交流电网发生断裂，或者不允许从这种外部的交流电网中提取能量，或者根本不存在外部的交流电网，因为该外部的交流电网是一个孤立网络。

该交流电网的概念在此主要称作由电接口、连接(即导线)和类似物构成的实体装置，而不是施加在该装置处或由该装置提供的交流电压。一个本地交流电网在此可以理解为一个受限定的交流电网。在此情况下，只要一个发电厂的内部交流电网与一个外部交流电网分离，该交流电网可以指该内部交流电网，但是也可以指一个所谓的孤立网络。在该孤立网络的情况下，其既可以是一个不连接到外部交流电网的自给自足的孤立网络。然而，同样该孤立网络也可以是一个空间受限的、与一个上级交流电网可分离的网络部分，只要该网络部分与该上级(外部)交流电网分离。然而该本地交流电网通常不包括额外的负载，这些负载不与该本地交流电网的运行相关联，或这些负载在该黑启动的过程中断开或分离。

可接通该本地交流电网的、该发电厂的逆变器是用这些逆变器可以将电能馈送至该交流电网的逆变器。原则上，这些逆变器在此情况下也可以是双向逆变器，用这些逆变器也可以从该交流电网中提取电能，以便将电能例如缓存在一个电池中。

由这些逆变器馈入该本地交流电网的电能尤其来自可再生的能量源，如风车或与之连接的发电机和/或光伏发电机。

在此，发电厂的概念不再意味着如下的多个逆变器：连接到能量源并且用这些逆变器将电能馈入该本地交流电网。在此情况下该发电厂可以是一个严格意义上的发电厂，例如一个风车园(Windpark)或一个光伏园。但是，发电厂的概念也包括任何具有多个逆变器的其他能量生产单元，这些能量生产单元与任何本地交流电网连接，例如连接到一个与上级交流电网分离连接的网络部分。

现有技术

在带有多个由一个本地交流电网可接通的逆变器的发电厂的黑启动的情况下的问题在于，由于变压器损失、布线阻抗等造成的该本地交流电网的必须由该发电厂自己施加的自身需求超过能够由一个单独的逆变器可靠地提供的电能。然而非常困难的是，将多个逆变器同时接通该本地交流电网，尤其在该本地交流电网中仍然根本不存在交流电压时。

由DE 103 20 087 A1中已知一种用于运行风车园的方法和一种带有用于控制该风车园的中央装置的风车园。为了使该风车园能够黑启动，该风车园包括一个带有无发动机的风向跟踪器的永磁风能设备。当不能从外部获取能量时，该永磁风能设备然后也能够开动。借助于该永磁风能设备的电能，首先至少开动一个第一风能设备，该风能设备不是永磁的并且用一个发动机跟踪该风向。该风能设备再次通过一个自动引导的逆变器建立一个本地交流电网的额定频率和额定电压，该风车园的风力设备连接在该本地交流电网处。这些其余的风能设备能够与该交流电压在该本地交流电网中同步并且用该交流电网开始馈送功率。根据需要，该功率可以是无功功率和/或有效功率。在此情况下，这些其余的风能设备能够通过该本地交流电网覆盖该初始的能量需求。该已知方法可行性的条件是，该风车园包括一个带有无发动机的风向跟踪器的特殊的永磁风能设备，并且用于建立该本地交流电网的非永磁第一风能设备提供充足的电能，以便覆盖该本地交流电网的自身需求。

由EP 1 993 184 A1中已知一种用于风车园的黑启动的方法和一种风车园，其中一个本地交流电网的自身需求起初通过本地能量源覆盖，该能量源的形式为一个大型电池、一个不间断的供电设备或一个发电机(例如一个柴油发电机或燃料电池)。使用由该本地能量源通过该本地交流电网提供的能量，以便首先启动至少一个第一风力设备。此后，连续的其他的风力设备用不断增长的所提供的能量开动。在此，该本地能源必须建立该本地交流电网并且相应地覆盖该网络的总自身需求，这些单独的风力设备连接在该本地交流电网处。此外，该本地能源必须提供开动该第一风力设备需要的电功率。相应地，该额外设置的本地能源必须设定为大尺寸。