Anordnung und Verfahren zum Regeln einer elektrischen

Ausgangsleistung einer Energieerzeugungseinheit

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Regeln einer elektrischen Ausgangsleistung einer Energieerzeugungseinheit .

Energieerzeugungseinheiten zum Erzeugen von elektrischer Energie sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Die von einer Energieerzeugungseinheit erzeugte elektrische Ener ^¬ gie kann in ein Netz eingespeist werden.

Am Strommarkt finden verschiedene Vermarktungsmodelle Anwen ^¬ dung. Beispielsweise kann eine Energiemenge, die in einem vorgegebenen Zeitintervall erzeugt wird, vermarktet werden. Ein solches Zeitintervall ist auch unter der Bezeichnung „Zeitscheibe" bekannt.

Ein Netzbetreiber kann für eine Bereitstellung von elektrischer Energie einen Fahrplan erstellen, an den sich Energieerzeuger, die ihre elektrische Energie in ein von dem Netzbe- treiber betriebenes Netz einspeisen, halten sollen. Speist ein Energieerzeuger nicht die vermarktete elektrische Ener ^¬ giemenge, sondern entweder mehr oder weniger elektrische Energie in einer Zeitscheibe in das Netz ein, müssen andere in das Netz einspeisende Energieerzeuger die jeweilige Abwei- chung ausgleichen. Das Abweichen von der vermarkteten elektrischen Energiemenge wird häufig von dem Netzbetreiber finanziell bestraft.

Bisher versuchen Energieerzeuger, einen einem Leistungsregler zuführbaren Soll-Ausgangsleistungswert einer Energieerzeu ^¬ gungseinheit derart darzustellen, dass die vermarktete Ener ^¬ giemenge erzeugt wird. Es werden hierbei Energiemengen ver ^¬ marktet, die erfahrungsgemäß bei bestimmten Betriebszuständen einer Energieerzeugungseinheit, wie beispielsweise einem An ^¬ fahren, einem Abfahren oder im Leistungsbetrieb, erzeugt werden . Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betrieb einer Energie ^¬ erzeugungseinheit dahingehend zu verbessern, dass mit ihr eine vorgegebene Energiemenge möglichst exakt erzeugbar ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung zum Regeln einer elektrischen Ausgangsleistung einer Energieerzeugungseinheit ist einge ^¬ richtet, die Ausgangsleistung in Abhängigkeit einer Regelab ^¬ weichung zwischen einem einem vorgegebenen Energiesollverlauf entnommenen momentanen Soll-Energiewert und einem momentanen Ist-Energiewert einer von der Energieerzeugungseinheit er- zeugten elektrischen Energie zu regeln.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Regelung der elektrischen Aus ^¬ gangsleistung der Energieerzeugungseinheit unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Energiesollverlaufs bzw. der daraus entnommenen momentanen Soll-Energiewerte. Bei einer Abwei ^¬ chung eines momentanen Ist-Energiewertes von einem momentanen Soll-Energiewert kann die Ausgangsleistung der Energieerzeu ^¬ gungseinheit dahingehend verändert werden, dass die vorge ^¬ gebene Energiemenge exakt erzeugt wird. Hierdurch können finanzielle Bestrafungen von Energieerzeugern durch Netzbetreiber vermieden werden, die durch Abweichungen von der vorgegebenen Energiemenge bedingt sind.

Der Energiesollverlauf kann durch einen Verlauf einer zu er- zeugenden elektrischen Energie innerhalb einer Zeitscheibe gegeben sein. Der Energiesollverlauf kann unter Berücksichti ^¬ gung technischer Restriktionen und/oder bestimmter Betriebs- zustände der Energieerzeugungseinheit erstellt werden. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können Störungen, die den Ist-Ausgangsleistungsverlauf der Energieerzeugungseinheit be ^¬ einflussen, im weiteren Verlauf der Energieerzeugung ausgeglichen werden. Wird beispielsweise durch eine Störung die Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeugungseinheit herabge ^¬ setzt, kann die Ist-Ausgangsleistung im weiteren Verlauf einer Zeitscheibe derart erhöht werden, dass trotz der Stö ^¬ rung die vorgegebene Energiemenge exakt erzeugt wird. Wird hingegen durch eine Störung die Ist-Ausgangsleistung der

Energieerzeugungseinheit erhöht, kann die Ist-Ausgangsleis ^¬ tung im weiteren Verlauf einer Zeitscheibe derart herabge ^¬ setzt werden, dass trotz der Störung die vorgegebene Energie ^¬ menge exakt erzeugt wird.

Die Energieerzeugungseinheit kann wenigstens einen Generator, insbesondere eines Gas-und-Dampfturbinen-Kraftwerks oder einer Anlage zur Erzeugung erneuerbarer Energie, wenigstens eine Brennstoffzelle oder dergleichen aufweisen.

Bevorzugt umfasst die Anordnung wenigstens einen Integrator, dem eine momentane Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeu ^¬ gungseinheit als Eingangssignal zuführbar ist und mit dem der momentane Ist-Energiewert erzeugbar ist, und wenigstens einen Energieregler, dem der momentane Ist-Energiewert als Regel ^¬ größe und der momentane Soll-Energiewert als Führungsgröße zuführbar sind und mit dem in Abhängigkeit einer Regelabwei ^¬ chung zwischen dem momentanen Soll-Energiewert und dem momentanen Ist-Energiewert eine Stellgröße erzeugbar ist, die mit einem Soll-Ausgangsleistungswert, der einem Leistungsregler der Energieerzeugungseinheit als Führungsgröße zuführbar ist, mit der dem Leistungsregler als Regelgröße zuführbaren, momentanen Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeugungseinheit und/oder mit einer Leistungsstellgröße, die von dem Leis- tungsregler in Abhängigkeit einer Regelabweichung zwischen der Soll-Ausgangsleistung und der momentanen Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeugungseinheit erzeugbar ist, ver ^¬ knüpfbar ist. Der Energieregler kann als PI-Regler ausgebildet sein. Mit dem Integrator kann die in einem bestimmten Zeitraum von der Energieerzeugungseinheit erzeugte und abge ^¬ gebene Ausgangsleistung über die Zeit integriert werden, wodurch der momentane Ist-Energiewert erzeugbar ist. Dieser wird in dem Energieregler mit dem momentanen Soll-Energiewert verglichen. Anlagen, bei denen ein entsprechender Leistungsregler bereits vorhanden ist, können mit dem Integrator und dem Energieregler auf einfache Art und Weise und kostengüns ^¬ tig nachgerüstet werden. Durch die Verknüpfung der Stellgröße mit dem Soll-Ausgangsleistungswert, der dem Leistungsregler zuführbaren, momentanen Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeugungseinheit und/oder der Leistungsstellgröße werden bzw. wird der Soll-Ausgangsleistungswert, die dem Leistungsregler zuführbare, momentane Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeu- gungseinheit bzw. die Leistungsstellgröße variiert, um die erfindungsgemäße Regelung durchführen zu können. Alternativ kann der Leistungsregler ein Teil der Anordnung sein.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln einer elekt- rischen Ausgangsleistung einer Energieerzeugungseinheit wird die Ausgangsleistung in Abhängigkeit einer Regelabweichung zwischen einem einem vorgegebenen Energiesollverlauf entnommenen momentanen Soll-Energiewert und einem momentanen Ist- Energiewert einer von der Energieerzeugungseinheit erzeugten elektrischen Energie geregelt.

Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf die Anordnung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sein.

Bevorzugt wird durch Integration einer momentanen Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeugungseinheit der momentane Ist- Energiewert erzeugt, wobei in Abhängigkeit einer Regelabwei- chung zwischen dem momentanen Soll-Energiewert und dem momentanen Ist-Energiewert eine Stellgröße erzeugt wird, die mit einem Soll-Ausgangsleistungswert, der einem Leistungsregler der Energieerzeugungseinheit als Führungsgröße zuführbar ist, mit der dem Leistungsregler als Regelgröße zuführbaren, momentanen Ist-Ausgangsleistung der Energieerzeugungseinheit und/oder mit einer Leistungsstellgröße, die von dem Leis ^¬ tungsregler in Abhängigkeit einer Regelabweichung zwischen der Soll-Ausgangsleistung und der momentanen Ist-Ausgangs- leistung der Energieerzeugungseinheit erzeugbar ist, ver ^¬ knüpft wird. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Figur anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in unter- schiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei ^¬ spiels für eine erfindungsgemäße Anordnung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausfüh ^¬ rungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zum Regeln einer elektrischen Ausgangsleistung einer Energieerzeugungseinheit 2.

Die Energieerzeugungseinheit 2 umfasst eine elektrische Ener ^¬ gie erzeugende Einrichtung 3, beispielsweise einen Generator, und einen Leistungsregler 4 in Form eines PI-Reglers. Dem Leistungsregler 4 sind eine momentane Ist-Ausgangsleis ^¬ tung Pi _s der Energieerzeugungseinheit 2 als Regelgröße und ein vorgegebener Soll-Ausgangsleistungswert Psoii als Füh ^¬ rungsgröße zuführbar. Mit dem Leistungsregler 4 ist in Abhängigkeit einer Regelabweichung Psoii ^~ Pist zwischen der Soll-Aus- gangsleistung Psoii und der Ist-Ausgangsleistung P _Ist eine der Einrichtung 3 zuführbare Leistungsstellgröße Psteii erzeugbar.

Die Anordnung 1 umfasst einen Integrator 5, dem die momentane Ist-Ausgangsleistung P _Ist der Energieerzeugungseinheit 2 als Eingangssignal zuführbar ist und mit dem ein momentaner Ist- Energiewert Ei _s erzeugbar ist. b

Ferner umfasst die Anordnung 1 einen Energieregler 6 in Form eines PI-Reglers, dem der momentane Ist-Energiewert E i _st als Regelgröße und ein einem vorgegebenen Energiesollverlauf ent ^¬ nommener momentaner Soll-Energiewert E _So n als Führungsgröße zuführbar sind und mit dem in Abhängigkeit einer Regelabwei ^¬ chung E _S oii -E i _s t zwischen dem momentanen Soll-Energiewert E _So n und dem momentanen Ist-Energiewert E i _st eine Stellgröße E _ste ii erzeugbar ist, die mit der Leistungsstellgröße Psteii über die Verknüpfung 7 verknüpfbar ist.

Die Anordnung 1 ist somit eingerichtet, die Ausgangsleistung der Energieerzeugungseinheit 2 in Abhängigkeit einer Regelab ^¬ weichung E _S oii -E i _s t zwischen einem einem vorgegebenen Energie ^¬ sollverlauf entnommenen momentanen Soll-Energiewert E _So n und einem momentanen Ist-Energiewert E i _st einer von der Energieer ^¬ zeugungseinheit 2 erzeugten elektrischen Energie zu regeln.

Für den Fachmann ist klar, dass alternativ zu den genannten Regelabweichungen (Soll-Ist) zwischen Soll- und Ist-Werten Regelabweichungen (Ist-Soll) zwischen Ist- und Soll-Werten herangezogen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen .

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Beispiel einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .