Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Energieerzeugungsanlage, eine Regeleinheit sowie eine

Energieerzeugungsanlage mit einer Regeleinheit. Hintergrund der Erfindung

Der Anteil der Stromerzeugung aus dezentralen

Energieerzeugungsanlagen (EZA) ist in den vergangenen

Jahren international erheblich gewachsen. Die weltweit installierte Photovoltaik-Leistung hat sich im Zeitraum von 2000 bis 2012 von einem Gigawatt auf über 100 Gigawatt erhöht. Aufgrund des dezentralen Charakters dieser Art der Energieerzeugung sowie der damit einhergehenden zeitweisen Lastumkehr ergeben sich neue Herausforderungen für die Netzbetreiber. So führt ein Überangebot von Wirkleistung im Netz zu einem Anstieg von Netzspannung und Frequenz. Um die Netzstabilität sicherstellen zu können, wurden in den letzten Jahren entsprechende Gesetze und Richtlinien auf nationaler Ebene in Kraft gesetzt, welche die technischen Bedingungen für den Netzanschluss dezentraler

Energieerzeugungsanlagen regeln. Auch dezentrale EZA müssen somit nun ihren Beitrag zu einer hohen Netzstabilität leisten .

In Deutschland verlangt das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) seit 2012 die Beteiligung regenerativer

Energieerzeugungsanlagen am Einspeise-Management , damit die Wirkleistung begrenzt wird. Dies gilt unabhängig von der Spannungsebene, in der die Netzankopplung der Anlage erfolgt. Die Anforderungen an die Scheinleistungs-Regelung sind für die Niederspannungsebene in der VDE-AR 4105 und für die Mittelspannungsebene in der technischen Richtlinie für Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz des BDEW

(Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft)

aufgeführt. International gibt es technisch vergleichbare Rahmenbedingungen, beispielsweise die CEI 16

(Mittelspannung) respektive CEI 21 (Niederspannung) in Italien. Auch wenn die Anschlussregeln auf nationaler Ebene im Detail voneinander abweichen, stellt sich in der Regel stets die gleiche grundlegende Aufgabe: Ziel ist es dabei, die Netzfrequenz und -Spannung in einem Bereich zu halten, der die Stabilität des Netzes garantiert.

Eine wesentliche technische Herausforderung resultiert aus der fehlenden Standardisierung der Protokolle, über die die Wechselrichter Daten austauschen. Aus diesem Grund handelt es sich bei den verfügbaren Lösungen typischerweise um einen proprietären Ansatz des jeweiligen Wechselrichter- Herstellers oder eines Drittanbieters. Lösungen von

Drittanbietern sind in der Regel jedoch auf ein

Wechselrichterfabrikat beschränkt, also ebenso wie die wechselrichterspezifischen Lösungen der

Wechselrichterhersteller nicht universell einsetzbar. Dies ist aber auch beispielsweise dann ein Nachteil, wenn

Energieerzeugungsanlagen mit Wechselrichtern

unterschiedlicher Hersteller aufgebaut sind oder wenn in dem gleichen Versorgungsnetz Energieerzeugungsanlagen unterschiedlichen Typs miteinander kombiniert werden. Ein weiteres Problem des Netzbetreibers ergibt sich aus der fehlenden Standardisierung hinsichtlich der

Fernwirktechnik, die zur Übermittlung der Sollwert-Vorgabe für Wirk- und Blindleistung sowie zur Rückmeldung der

Istwerte der Anlage an den Netzbetreiber eingesetzt wird. In der Praxis bedeutet das, dass zusätzliche

Kommunikations-Gateways zwischen dem EZA-Regler und der Fernwirktechnik des Netzbetreibers zu installieren sind. Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund hat die Anmelderin Phoenix Contact eine EZA-Reglerfunktion entwickelt, die Systemintegratoren in komplexen Energieerzeugungsanlagen (EZA) wie

beispielsweise Photovoltaikgeneratoren, Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerken (BHKW) oder Dieselgeneratoren oder einer Kombination daraus, unterstützt.

Es ergibt sich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen EZA-Regler bereit zu stellen, welcher eine hohe

Flexibilität und/oder Modularität aufweist.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist, den EZA-Regler

kostengünstig zu gestalten. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer oder mehrerer dezentraler

Energieerzeugungsanlagen .

Die Erfindung stellt auch eine Energieerzeugungsanlage mit einem EZA-Regler bereit. Weitere Aufgaben ergeben sich aus der nachfolgenden

Beschreibung bzw. den besonderen Vorteilen die mit

bestimmten Ausführungsformen erzielt werden. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind

Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beschreibt eine Regelvorrichtung für

dezentrale EZA, ein Verfahren zur Regelung von dezentralen EZA und ein Verfahren zur Inbetriebnahme für dezentrale EZA, insbesondere für Photovoltaikanlagen .

In netzgekoppelten, dezentralen Energieerzeugungsanlagen wird durch Generatoren elektrische Energie

erzeugt. Vor Einspeisung in das Netz muss die elektrische Spannung in der Regel durch Umrichter und ggf.

Transformatoren an das Netz angepasst werden. Zur Wahrung der Netzstabilität kann es bei einem hohen Anteil von

Energieeinspeisung aus dezentralen

Energieerzeugungsanlagen erforderlich werden, die Höhe der von der dezentralen Energieerzeugungseinheit in das elektrische Versorgungsnetz eingespeisten Blindleistung und/oder Wirkleistung beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Netzspannung, Netzfrequenz und Wirkleistung am Netzverknüpfungspunkt der dezentralen Erzeugungseinheit zu regeln. Dies kann über einen steuernden Zugriff über ein Kommunikationsprotokoll und/oder über binäre Steuersignale auf die eingesetzten Wechselrichter erfolgen. Mit anderen Worten können mittels der Steuerung eines oder mehrerer Wechselrichter ( s ) einer dezentralen Energieerzeugungseinheit die vorgenannten Kennwerte und somit letztlich die Leistungsabgabe der dezentralen

Energieerzeugungseinheit in das elektrische Versorgungsnetz geregelt werden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln von

dezentralen Energieerzeugungsanlagen werden die folgenden Schritte durchgeführt. Zunächst wird eine Datenbasis geschaffen, aus der heraus die Regelungsanweisungen erzeugt werden können. Hierfür können zum Beispiel Steuerbefehle empfangen werden, welche vom Versorgungsnetzbetreiber insbesondere als Fernwirksignal vorgehalten bzw. übertragen werden. Alternativ oder kumulativ können

Versorgungsnetzparameter gemessen werden, mit denen

beispielsweise ein Steuerungsmodul selbsttätig die nötigen Berechnungen durchführen kann. Versorgungsnetzparameter sind beispielsweise Versorgungsnetzspannung,

Versorgungsnetzfrequenz . Es können auch alternativ oder zusätzlich elektrische

Parameter der dezentralen Energieerzeugungseinheit gemessen und der Verarbeitung zugeführt werden. Beispiele dieser Parameter sind die eingespeiste Blindleistung oder die Wirkleistung. Bevorzugt werden die Versorgungsnetzparameter und/oder die elektrischen Parameter der dezentralen EZA an einem Netzverknüpfungspunkt der dezentralen EZA gemessen.

Die empfangenen Steuerbefehle und/oder die gemessenen

Versorgungsnetzparameter werden in einem weiteren Schritt verarbeitet. Für die Verarbeitung kann das Steuerungsmodul herangezogen werden. In Ansprechen auf die empfangenen Steuerbefehle und/oder die gemessenen Versorgungsnetzparameter werden in einem weiteren Schritt Steuersignale zum Steuern eines ersten Wechselrichters erstellt. Mit anderen Worten werden die Steuerbefehle in Änderungsanweisungen für den

Wechselrichter übersetzt. Hierbei wird der Typ des

Wechselrichters berücksichtigt, der bevorzugt bereits bei Inbetriebnahme der modularen

Energieerzeugungsanlagenregelung in einem Speicher zur weiteren Verwendung abgelegt wird.

Der Typ des Wechselrichters ist dabei von Bedeutung, da verschiedenartige Wechselrichter nicht nur

verschiedenartige Schnittstellen aufweisen können, sondern auch verschiedenartige Kommunikationsprotokolle eingesetzt werden können. Somit ist bereits bei der Erzeugung der Steuersignale der Typ des Wechselrichters zu

berücksichtigen. Beispielsweise kann der Wechselrichter aus einer vordefinierten Liste auswählbar sein. Bevorzugt ist die vordefinierte Liste modifizierbar, so dass neu

entwickelte Wechselrichter und Kommunikationsprotokolle Berücksichtigung finden können. Bei heutigen dezentralen EZA ist es typisch, dass ein oder mehrere Wechselrichter zwischen den Generatoren der Anlage und dem Versorgungsnetz eingesetzt sind. Der Wechselrichter stellt somit die elektrische Verbindung und Anpassung an die Spezifikationen des Versorgungsnetzes her. Dies liegt auch daran, da bei der Arbeitsweise mit einem

Wechselrichter eine solche Anpassung an die Versorgungsnetzparameter überhaupt ermöglicht ist. Jedoch sollen auch solche dezentralen EZA mit der vorliegenden Regelung und dem Regelungsverfahren regelbar sein, die über keinen Wechselrichter verfügen. Beispielsweise ist es denkbar, eine Windkraftanlage, die direkt Wechselstrom erzeugt, direkt zu drosseln, um die elektrischen Parameter an die Versorgungsnetzparameter anzupassen.

Die erstellten Steuersignale werden in einem weiteren

Schritt an eine Wechselrichterschnittstelle zur Ausgabe an den ersten Wechselrichter übertragen. Die

Wechselrichterschnittstelle ist dabei bevorzugt bereits so ausgewählt, dass sie zu dem einzusetzenden Wechselrichter der dezentralen EZA verbindbar ist.

In noch einem weiteren Schritt werden Anlagenparameter der dezentralen EZA so angepasst, dass die Vorgaben des

Versorgungsnetzbetreibers und/oder Grenzwerte des

Versorgungsnetzes eingehalten werden. Mit anderen Worten wird typischerweise die Leistungsabgabe der dezentralen EZA angepasst, also gedrosselt. Die Anpassung der dezentralen EZA wird dabei mittels des ersten Wechselrichters in

Ansprechen auf die von dem Wechselrichter von der

Wechselrichterschnittstelle empfangenen Steuersignale durchgeführt.

Besonders bevorzugt vermag das vorgestellte Verfahren und die vorgestellte Energieerzeugungsanlagenregelung mehr als einen Wechselrichter gleichzeitig zu steuern. Der erste und der zweite Wechselrichter können dabei verschiedenartig zueinander sein. So können der erste und der zweite Wechselrichter in der gleichen dezentralen EZA eingesetzt sein, der erste Wechselrichter kann aber auch in der ersten dezentralen EZA eingesetzt sein und der zweite

Wechselrichter in einer zweiten dezentralen EZA. Der Aufbau der dezentralen EZA und die Zuordnung des ersten

Wechselrichters und des zweiten Wechselrichters zu einer dezentralen EZA ist dabei bevorzugt vorab zur weiteren Verwendung gespeichert. Der zweite Wechselrichter steht dabei stellvertretend für einen oder mehrere weitere Wechselrichter. So können bevorzugt auch 3, 4 oder mehr zueinander jeweils

verschiedenartige Wechselrichter von der

Energieerzeugungsanlagenregelung gleichzeitig gesteuert werden.

Aus den Steuerbefehlen werden zum Steuern des von dem ersten Wechselrichter verschiedenartigen zweiten

Wechselrichters bevorzugt zweite Steuersignale gebildet. Die erstellten Steuersignale werden dann in einem weiteren Schritt an eine zweite Wechselrichterschnittstelle zur Ausgabe der Steuersignale an den zweiten Wechselrichter übertragen. Mit anderen Worten sind mehrere, bevorzugt verschiedenartige, Wechselrichterschnittstellen vorhanden, wobei jeder Wechselrichterschnittstelle ein vordefinierter Typ von Wechselrichter zugeordnet ist. Es können ggf.

mehrere gleichartige Wechselrichter mit einer

Wechselrichterschnittstelle verbunden sein. Typischerweise wird jedoch eine Wechselrichterschnittstelle zu genau einem Wechselrichter oder einem Wechselrichtertyp zugeordnet, so dass für jeden Wechselrichter eine weitere

Wechselrichterschnittstelle eingesetzt wird.

In einem weiteren Schritt werden die Anlagenparameter der dezentralen Energieerzeugungsanlage mittels des ersten und des zweiten Wechselrichters in Ansprechen auf die jeweils von der Wechselrichterschnittstelle empfangenen

Steuersignale angepasst. Anlagenparameter ist dabei insbesondere die Leistungsabgabe der dezentralen EZA.

Bevorzugt ist der zweite Wechselrichter in einer zweiten dezentralen Energieerzeugungsanlage angeordnet.

Hierarchisch betrachtet wird davon ausgegangen, dass der an einem Netzverknüpfungspunkt hängende Gesamtverbund einer Energieerzeugungsanlage eine zusammengehörige EZA

darstellt. Innerhalb einer EZA, die an einem

Netzverknüpfungspunkt verbunden ist, können

Teilenergieerzeugungsanlagen gebildet sein, wobei jeder Teilenergieerzeugungsanlage ein steuerbarer Wechselrichter zugeordnet ist. Somit definieren die Wechselrichter die Aufteilung der EZA, wohingegen die Netzverknüpfungspunkte die Zugehörigkeit zu einer EZA bestimmen. Mehrere EZA weisen daher mehrere Netzverknüpfungspunkte auf.

Eine modulare Energieerzeugungsanlagenregelung (EZR) zur Regelung dezentraler Energieerzeugungsanlagen umfasst ein programmierbares Steuerungsmodul zur Erzeugung von

wechselrichterspezifischen Steuersignalen zum Steuern des ersten Wechselrichters. Der erste Wechselrichter ist dabei der dezentralen Energieerzeugungsanlage zugeordnet. Die modulare EZR umfasst ferner einen Programmspeicher des Steuerungsmoduls für ein Steuerungsprogramm. Mit anderen Worten kann das Steuerungsprogramm in dem Programmspeicher abgelegt sein.

Das Steuerungsprogramm umfasst bevorzugt Softwarebausteine, die einzeln, also modular, in dem Programmspeicher ablegbar sind, so dass der Programmspeicher den jeweiligen

Softwarebaustein, der zur Ausführung der benötigten

Funktionen geeignet ist, enthält. Beispielsweise umfasst ein Softwarebaustein den Code zum Übersetzen der

Steuerbefehle in Steuersignale eines bestimmten

Wechselrichtertyps. Durch Implementation mehrerer

Softwarebausteine können so auf einfache Weise mehrere beispielsweise verschiedenartige Wechselrichter gesteuert werden, wenn die passenden Softwarebausteine in dem

Programmspeicher abgelegt sind. Das Steuerungsmodul weist ferner bevorzugt einen Prozessor auf zur Verarbeitung sowie Ein- und/oder Ausgabe von

Signalen bzw. Befehlen.

Mit anderen Worten stellt das Steuerungsmodul alle

verarbeitenden Funktionen zur Verfügung und die

Wechselrichterschnittstellen, Fernwirksignalschnittstelle oder auch die Messgeräteschnittstelle geben die

verarbeiteten Daten in Form von Signalen aus. Die EZR umfasst ein Erweiterungssystem zum modularen

Ergänzen von Erweiterungsmodulen an das programmierbare Steuerungsmodul. Das Erweiterungssystem ist derart

ausgeführt, dass eines oder mehrere Erweiterungsmodule ergänzt werden können. Beispielsweise ist ein einfaches Erweiterungssystem dadurch realisiert, dass steckbare

Busverbinder die Module direkt miteinander koppeln und den Datenaustausch zwischen den Modulen ermöglichen. Eine hochgradig modulare EZR erlaubt es, die benötigten

Funktionen insbesondere der Ansteuerung verschiedenartiger Wechselrichter zu realisieren. Ferner ist es ermöglicht, dies mit einer kostengünstigen und integrierten Plattform darzustellen .

Ferner ist von dem EZR ein mit dem programmierbaren

Steuerungsmodul koppelbares erstes Erweiterungsmodul umfasst. Das erste Erweiterungsmodul weist zumindest eine Wechselrichterschnittstelle auf, es wird auch als

Wechselrichterschnittstellenmodul bezeichnet. Das

Wechselrichterschnittstellenmodul stellt die Verbindung mit dem zumindest einen Wechselrichter her. Mit anderen Worten ist die Signalverbindungsleitung des Wechselrichters unmittelbar am Wechselrichter einerseits und unmittelbar an der Wechselrichterschnittstelle der EZR andererseits angeschlossen . Mittels des Wechselrichterschnittstellenmoduls werden wechselrichterspezifische Steuersignale an den

Wechselrichter über die Wechselrichterschnittstelle

ausgegeben . Bevorzugt umfasst die EZR ferner ein zweites

Erweiterungsmodul. Das zweite Erweiterungsmodul steht dabei für ein oder mehrere weitere Erweiterungsmodule. Es können ein zweites und ggf. weitere

Wechselrichterschnittstellenmodule eingesetzt werden. Es können alternativ oder kumulativ beispielsweise ein

Fernwirksignalmodul, ein Messmodul oder ein

Kommunikationsmodul eingesetzt sein.

Das zweite Erweiterungsmodul als zweites

Wechselrichterschnittstellenmodul weist zumindest eine Wechselrichterschnittstelle zur Herstellung der Verbindung mit einem zweiten Wechselrichter auf. Der zweite

Wechselrichter ist bevorzugt verschiedenartig von dem ersten Wechselrichter. Mittels der

Wechselrichterschnittstelle werden die

wechselrichterspezifischen Steuersignale an den zweiten

Wechselrichter des zweiten

Wechselrichterschnittstellenmoduls ausgegeben . das zweite Erweiterungsmodul kann ein Fernwirksignalmodul mit einer Fernwirksignalschnittstelle umfassen, womit Steuerbefehle empfangen und an das Steuerungsmodul weitergeleitet werden können. Das Fernwirksignal wird von dem jeweiligen Netzbetreiber individuell erzeugt und über von diesem definierte Wege dem Anlagenbetreiber der EZA bereitgestellt. In dem Fernwirksignal kann auch bereits eine allgemeine Anlagenregelcharakteristik und/oder eine Wechselrichtersteuercharakteristik umfasst sein.

Ggf. wird ein solche Fernwirksignal nicht bereitgestellt. In diesem Fall, oder wenn es anderweitig interessant ist, kann das zweite Erweiterungsmodul ein Messmodul zum Erfassen von Anlagen- und/oder Versorgungsnetzparameter umfassen. Versorgungsnetzparameter sind beispielsweise die von der dezentralen EZA eingespeiste Blindleistung oder die Wirkleistung ggf. in Abhängigkeit der aktuellen

Netzspannung, aber auch die Spannung und die eingespeiste Stromstärke. Diese Messgrößen können dem EZR direkt bereitgestellt werden.

Es ist aber auch eine Möglichkeit, mittels der EZR die Daten externer Messgeräte auszulesen. In diesem Fall kann das zweite Erweiterungsmodul ein Kommunikationsmodul zum Auslesen von Anlagenmessgeräten umfassen.

Das Steuerungsmodul und das erste Erweiterungsmodul sind bevorzugt in einem gemeinsamen Steuerkasten angeordnet. Ferner bevorzugt sind das Steuerungsmodul, das erste

Erweiterungsmodul und/oder das zweite Erweiterungsmodul in einem gemeinsamen Steuerkasten angeordnet und zwar so benachbart nebeneinander, dass sie benachbart zueinander liegen. Dann können das Steuerungsmodul und die

Erweiterungsmodule mittels einer Steckbusverbindung

miteinander gekoppelt sein. Beispielsweise können das Steuerungsmodul und die Erweiterungsmodule auf einer gemeinsamen Hutschiene angebracht sein. Mit anderen Worten handelt es sich um eine integrierte

Energieerzeugungsanlagenregelung, wobei die Komponenten Steuerungsmodul und Erweiterungsmodul bzw.

Erweiterungsmodule an demselben Ort bzw. in einem

gemeinsamen Steuerkasten angeordnet sind und bevorzugt von außen auf die Energieerzeugungsanlage einwirken.

Insbesondere stellt die gemeinsame Anordnung von Steuerungsmodul mit Erweiterungsmodulen eine integrierte Regelungszentrale dar.

In einer anderen Ausführungsform sind das Steuerungsmodul und das zumindest eine Erweiterungsmodul in einem zentralen Steuerungs- oder Anschlusskasten der

Energieerzeugungsanlage angeordnet. Der zentrale

Steuerungskasten kann dabei die Funktionen eines dem

Fachmann bekannten Generatoranschlusskastens übernehmen. Die Unterbringung der EZR in dem zentralen Steuerungskasten hat den Vorzug, dass kein weiterer getrennter Kasten für die EZR benötigt wird. Aufgrund der geringen Baugrößen bzw. des geringen Platzbedarfs der hier vorgestellten EZR ist eine Anbringung im zentralen Steuerungskasten überhaupt erst prinzipiell möglich. Mit anderen Worten sind im zentralen Steuerungskasten die wesentlichen Funktionen der Strangzusammenführung bzw. Energieverteilung

(Generatoranschlusskasten) und Anlagenregelung (EZR) kombiniert. Es handelt sich damit insbesondere um eine integrierte Energieverteilungs- und Regelungszentrale.

Das erste Wechselrichterschnittstellenmodul ist in dieser Ausführungsform mit dem ersten Wechselrichter der

dezentralen Energieerzeugungsanlage verbunden. Das zweite Wechselrichterschnittstellenmodul ist mit dem zweiten

Wechselrichter verbunden. Hierbei kann der zweite

Wechselrichter ein Wechselrichter der dezentralen

Energieerzeugungsanlage oder ein Wechselrichter der

weiteren dezentralen Energieerzeugungsanlage sein. Falls daher eine weitere dezentrale Energieerzeugungsanlage von dem einen Steuerungsmodul gemeinsam mit der dezentralen Energieerzeugungsanlage geregelt wird, kann das zweite Wechselrichterschnittstellenmodul mit dem Wechselrichter der weiteren dezentralen Energieerzeugungsanlage verbunden sein. Mit anderen Worten können gleichzeitig mehrere dezentrale Energieerzeugungsanlagen besonders auch mit verschiedenartigen Wechselrichtern von einem

Steuerungsmodul hinsichtlich der einzuhaltenden

Versorgungsnetzparameter geregelt werden.

Das zumindest zweite Erweiterungsmodul kann in einem zweiten Steuerkasten angeordnet sein. Das bedeutet, dass das erste Erweiterungsmodul im Steuerkasten und das zweite Erweiterungsmodul, insbesondere das zweite

Wechselrichterschnittstellenmodul, entfernt von dem ersten Erweiterungsmodul und dem Steuerungsmodul im zweiten

Steuerkasten angeordnet ist. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn zwei (oder mehr) EZA von dem Steuerungsmodul zu steuern sind, die beispielsweise voneinander beabstandet aufgebaut sind. Der Abstand zwischen dem Steuerkasten und dem zweiten Steuerkasten kann mittels einer

Datenverbindungsleitung hinsichtlich des Datenaustausches überbrückt werden. Hierfür sind ggf. auch gewöhnliche

Ethernet-Verbindungen geeignet. Mit anderen Worten kann das Erweiterungssystem somit die Datenverbindungsleitung zum Austausch von Daten zwischen dem Steuerungsmodul und dem zweiten Erweiterungsmodul umfassen. Hierbei tauscht das Steuerungsmodul über die Datenverbindungsleitung Daten mit dem zweiten Erweiterungsmodul aus. In dem Programmspeicher des Steuerungsmoduls sind bevorzugt vordefinierte Softwarebausteine ablegbar. Die

vordefinierten Softwarebausteine sind bevorzugt dazu ausgelegt, mit dem jeweiligen Erweiterungsmodul und/oder dem weiteren Erweiterungsmodul zu kommunizieren.

Eine erfindungsgemäße dezentrale Energieerzeugungsanlage umfasst elektrische Leistung bereitstellende Generatoren. Die Generatoren erzeugen die Energie der EZA. Bei den

Generatoren handelt es sich insbesondere um

Photovoltaikmodule, um Windkraftgeneratoren,

Biomasseanlagen und/oder Blockheizkraftwerke. Die

vorbezeichneten verschiedenartigen Generatoren können getrennten EZA zugehörig sein, eine EZA (Definition über den Netzverbindungspunkt) kann auch verschiedenartige

Generatoren umfassen. Beispielsweise kann eine Kleinanlage eine Kombination aus einer Vielzahl von Solarmodulen und eine kleinere Windkraftanlage umfassen und stellt insgesamt die dezentrale EZA dar. In diesem Beispiel ist es eine Möglichkeit, dass die Solarmodule den ersten Wechselrichter speisen und die kleinere Windkraftanlage den zweiten

Wechselrichter speist. Erster Wechselrichter und

Solarmodule sind daher Teil eines ersten Teilgenerators der dezentralen EZA, zweiter Wechselrichter und Windkraftanlage sind Teil eines zweiten Teilgenerators der dezentralen EZA.

Mittels des Wechselrichters können die elektrischen

Parameter der dezentralen Energieerzeugungsanlage, d.h. die "Anlagenparameter", an dasjenige des Versorgungsnetzes und/oder an die Vorgabe angepasst werden. Im zuvor

ausgeführten Beispiel können mittels des ersten Wechselrichters die elektrischen Parameter des ersten

Teilgenerators angepasst werden. Mittels des zweiten

Wechselrichters können die elektrischen Parameter des zweiten Teilgenerators angepasst werden. Das

Steuerungsmodul steuert den ersten und den zweiten

Wechselrichter derart, dass insgesamt die Sollvorgabe des Netzbetreibers oder der Messwerte eingehalten werden.

Die dezentrale EZA umfasst daher eine wie zuvor

beschriebene modulare Energieerzeugungsanlagenregelung zum Regeln von Parametern, insbesondere der Abgabeleistung, der dezentralen Energieerzeugungsanlage

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.

Kurzbeschreibung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 eine Übersicht einer typischen

Energieerzeugungsanläge ,

Fig. 2 eine weitere Energieerzeugungsanlage mit mehreren

Teilgeneratoren,

Fig. 3 wie Fig. 2, mit verschiedenartigen

Teilgeneratoren,

Fig. 4 Aufbau einer Energieerzeugungsanlagenregelung

(EZR) in einem Schaltkasten, Fig. 5 zeigt das Zusammenwirken der modularen

Programmbausteine mit den modularen

Erweiterungsmodulen,

Fig. 6 Übersicht der Kommunikationsverbindung mit dem

Verteilnetzbetreiber,

Fig. 7 Eine weitere Möglichkeit der

Kommunikationsverbindung mit dem

Verteilnetzbetreiber,

Fig. 8 wie Fig. 7 als weitere Alternative,

Fig. 9 Energieerzeugungsanlagenregelung ohne

Fernwirksignal ,

Fig. 10 bla,

Fig. 11 Ausführungsform mit dezentralen

Wechselrichterschnittstellenmodulen .

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine typische Energieerzeugungsanlage 10, an ein Energieverteilnetz 100 über einen

Netzverknüpfungspunkt 102 verbunden ist.

Die Energieerzeugungsanlagenregelung 20 (EZR) erhält vom Netzbetreiber 110 mittels des Fernwirksignals 104 Vorgaben für Sollwerte beispielsweise für die Blindleistung Q oder die Wirkleistungsabgabe P. Die Sollwerte können

beispielsweise als direkte Wertübermittlung übermittelt werden oder in Form einer Kennlinie lokal, insbesondere in der EZR 20, gespeichert sein. Die Kennlinie kann auch beispielsweise im Rahmen einer Fernwartung übermittelt werden, um die Kennlinie in der EZR 20 abzulegen. In der gezeigten Ausführungsform werden außerdem verschiedene Istwerte der Anlagenparameter am Netzverknüpfungspunkt 102 gemessen. Die Istwerte der Anlagenparameter werden von der EZR 20 verarbeitet und können beispielsweise mit den

Sollwerten des Fernwirksignals 104 abgeglichen werden.

Aus dem Fernwirksignal 104 und/oder den Anlagenparameter werden Steuersignale für die Energieerzeugungseinheiten 12 (EZE) , also im Besonderen für die Wechselrichter 40, erzeugt und an die Wechselrichter 40a, 40b, 40c gesendet. Die drei Wechselrichter 40a, 40b, 40c werden mittels der Steuersignale so eingestellt, dass die entsprechenden elektrischen Kennwerte an die Vorgaben angepasst werden.

In der Ausführungsform ist den Wechselrichtern 40a, 40b, 40c ein Transformator 42 nachgeschaltet, der die

Ausgangsspannung der Wechselrichter 40a, 40b, 40c an das

Spannungsniveau des Versorgungsnetzes 100 anpasst.

Beispielsweise handelt es sich bei dem Versorgungsnetz 100 um ein Mittelspannungsnetz 100 wohingegen die

Wechselrichter 40a, 40b, 40c beispielsweise Niederspannung bereitstellen, das heißt beispielsweise etwa 400V (insb.

Europa) oder 480V (insb. Nordamerika) je nach den Vorgaben national gültiger Normen. Eine Rückmeldung 106 an den Netzbetreiber 110 zu den

Anlagen-Istwerten der EZA 10 kann ebenfalls von der EZR 20 durchgeführt werden.

Figur 2 zeigt eine weitere schematische Übersicht einer dezentralen Energieerzeugungsanlage 10 in Form eines

Photovoltaikgenerators 10a. Die dezentrale EZA 10 weist mehrere Teilgeneratoren 12a, 12b, 12c auf. Jeder

Teilgenerator 12a, 12b, 12c weist einen zugeordneten

Wechselrichter 40a, 40b, 40c auf. Somit sind in Figur 2 drei Energieerzeugungseinheiten (EZE) gezeigt, die

gemeinsam die dezentrale EZA 10 bilden. Bei der ersten EZE 12a ist ferner ein Generatoranschlusskasten 14 gezeigt.

Der Netzbetreiber 110 gibt mittels des Fernwirksignals 104 Vorgaben an die EZR 20 zum Regeln der dezentralen EZA 10. Die EZR 20 setzt die Vorgaben um, indem aus den Vorgaben das Stellsignal 108 erzeugt wird, welches über das

Wechselrichterschnittstellenmodul 24 an die Wechselrichter 40a, 40b, 40c ausgegeben wird. Die Wechselrichter 40a, 40b, 40c werden somit in Ansprechen auf die Vorgaben des

Fernwirksignals 104 gesteuert. Die EZR 20 gibt in der gezeigten Ausführungsform auch eine Rückmeldung 106 an den Netzbetreiber 110.

An dem Netzverknüpfungspunkt 102 befindet sich in der

Ausführungsform der Figur 2 eine Netzüberwachung 114, die die Anlagenparameter der dezentralen EZE 10 überwacht. Das von der Netzüberwachung 114 erhaltene Messsignal 112 wird an die EZR 20 abgegeben und von der EZR 20 verarbeitet. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer

dezentralen EZA 10 mit verschiedenartigen Stromgeneratoren 12a, 12b, 12c, 12d, 12e. Bei 12a handelt es sich um einen Photovoltaikgenerator 12a, ein Blockheizkraftwerk 12b ist ein weiterer Teilgenerator der dezentralen EZA 10. Ferner kann ein Dieselgenerator 12c, ein Pufferspeicher 12d und/oder eine Windkraftanlage 12e Teilgenerator der dezentralen EZA 10 sein. Somit können auch hochkomplexe Mischbetriebsanlagen von einer EZR 20 geregelt werden.

Jeder Teilgenerator 12a, 12b, 12c, 12d, 12e stellt eine Energieerzeugungseinheit EZE dar, die mit entsprechenden Steuersignalen hinsichtlich der Anlagenparameter angepasst werden kann.

Figur 4 zeigt eine Energieerzeugungsanlagenregelung 20 (EZR) in einem Schaltkasten 21. Die gezeigte EZR 20 umfasst ein Steuerungsmodul 22 mit einem Prozessor (CPU) 34.

Mittels eines Erweiterungssystems 36 können

Erweiterungsmodule 24, 25, 26, 27, 28 an das

Steuerungsmodul 22 angeschlossen werden. Das Steuerungsmodul 22 bildet quasi das "Herz" der

modularen EZR 20 mit dem Prozessor 34, sowie einem

Programmspeicher 38. In dieser Ausführungsform umfasst das Steuerungsmodul 22 ferner eine zusätzliche

Kommunikationsschnittstelle 31. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Ethernetschnittstelle 31 zum Warten des Steuerungsmoduls 22, also insbesondere um

Softwarebausteine in den Programmspeicher 38 zu laden und/oder neue Programmversionen aufzuspielen. Das Erweiterungssystem 36 umfasst vorliegend auch eine interne Datenverbindung. Die hier als Steckbussystem ausgeführte Datenverbindung ist somit ein integriertes Erweiterungssystem 36. Mittels des Erweiterungssystems 36 ist nun ein erstes Wechselrichterschnittstellenmodul 24 mit dem Steuerungsmodul 22 verbunden. Das

Wechselrichterschnittstellenmodul 24 weist eine

Wechselrichterschnittstelle 24a auf, mittels welcher

Stellwerte an den Wechselrichter 40 ausgegeben werden. Die Wechselrichterschnittstelle 24a wird dabei derart

ausgewählt, dass sie zu dem anzusprechenden Wechselrichter 40 passt. Es handelt sich somit um eine

wechselrichterspezifische Schnittstelle 24a. In der

gezeigten Form handelt es sich bei dem

Wechselrichterschnittstellenmodul 24 um ein Ausgabemodul, da die Stellwerte an den Wechselrichter 40 übertragen werden .

Benachbart zum Steuerungsmodul 22 ist ein

Fernwirksignalmodul 25 angeordnet. Das Fernwirksignalmodul 25 umfasst eine Fernwirksignalschnittstelle 25a, an der das Fernwirksignal 104 mit den Sollwerten eingeht. Das

Fernwirksignalmodul 25 leitet das Fernwirksignal zur weiteren Verarbeitung an das Steuerungsmodul 22 weiter. Bei dem Fernwirksignalmodul 25 handelt es sich um ein

Eingabemodul, da das Fernwirksignalmodul 25 das

Fernwirksignal 104 empfängt.

Die EZR 20 umfasst ferner ein Messmodul 26 mit einer

Messwertschnittstelle 26a. Die IST-Werte der

Anlagenparameter werden auf geeignete Weise an das

Messmodul 26 zur weiteren Verarbeitung in dem

Steuerungsmodul 22 übertragen. Noch ferner umfasst die EZR 20 ein Kommunikationsmodul 27 mit einer Kommunikationsschnittstelle 27a. In der gezeigten Ausführungsform werden Rückmeldedaten 106 an den

Netzbetreiber 110 gesendet, also beispielsweise die IST- Werte der Anlagenparameter. Die EZR 20 mit den wie in dem Ausführungsbeispiel

dargestellten Modulen 22, 25, 26, 27 ist somit eine

integrierte Energieerzeugungsanlagenregelung 20, wobei alle wesentlichen Regelungs- und Schnittstellenkomponenten in einem gemeinsamen Schaltkasten 21 angeordnet sind. Die integrierte EZR 20 hat den Vorteil, dass alle Komponenten an einem Ort zugänglich sind, in einem Wartungs- oder

Modifikationsfall ein Techniker daher an einem zentralen Ort alle Einstellungen oder Änderungen vornehmen kann.

Darüber hinaus können die Komponenten optimal aufeinander abgestimmt werden, so dass Verluste, die evtl. durch eine fehlerhafte Umsetzung der Regelungssignale durch externe Komponenten, bspw. direkt am Wechselrichter, auftreten können, gesenkt oder vermieden werden können. Schließlich gewährleisten die kurzen Kommunikationswege zwischen den Modulen 22, 25, 26, 27 äußerst kurze Übermittlungszeiten der entsprechenden Signale, so dass zügig auf jede Änderung der Umgebungsbedingungen reagiert werden kann. Dies ist besonders interessant bei regenerativer Energieerzeugung 12 wie beispielsweise Windstrom 12e, Sonnenstrom oder auch Strom aus einem Biomassekraftwerk 12b, da hier die

Stromerzeugung empfindlich von den Umgebungsbedingungen abhängt und die optimalen Kennwerte der Stromerzeugung ständig angepasst, d.h. geregelt werden können. Ein weiteres Erweiterungsmodul 28 symbolisiert die

Flexibilität der vorgestellten EZR 20. Nahezu beliebige Funktionsmodule lassen sich vorwiegend als

Schnittstellenmodule mit dem Steuerungsmodul 22 koppeln um den vom Anwender gewünschten Funktionsumfang zu

realisieren. In der gezeigten Form handelt es sich bei dem Erweiterungsmodul 28 um ein Ein-/Ausgabemodul, da sowohl Daten empfangen als auch gesendet werden können.

Die komplette EZR 20 ist in Fig. 4 auf einer gemeinsamen Hutschiene 32 montiert, also aufgerastet.

Figur 5 zeigt die Wechselwirkung der Programmbausteine 60 mit den jeweiligen Erweiterungsmodulen 24, 25, 26, 27, 28. So gibt es Programmbausteine 60 die jeweils genau einem Erweiterungsmodul 24, 25, 26, 27, 28 zugeordnet sind, um die entsprechend gewünschte Funktion auszuführen. Weitere Programmbausteine können das Hauptprogramm 61 umfassen, welches ähnlich eines Betriebssystems die Kommunikation mit der Systemarchitektur (CPU 34, Speicher 38, externe

Kommunikationsschnittstelle 31, etc.) gewährleistet.

Das Hauptprogramm 61 kann zur Gewährleistung einer auch softwareseitig implementierten Modularität des

Gesamtsystems Standardaustauschstrukturen aufweisen zur internen Kommunikation bzw. zum Datenaustausch des

Hauptprogramms 61 mit Programmbausteinen 60a, 60b, 60c,

60d, 60e. Mit anderen Worten kann das Hauptprogramm 61 mit den vorgefertigten Standardaustauschstrukturen

standardisiert im Steuerungsmodul 22 vorinstalliert sein und je nach Zufügung weiterer Erweiterungsmodule 24, 25, 26, 27, 28 die Programmbausteine 60a, 60b, 60c, 60d, 60e in das Steuerungsmodul 22 geladen werden. Bei einem beispielhaften Signalverlauf kann von dem

Fernwirksignal 104 und/oder dem Messwertsignal 112

ausgegangen, welches alternativ oder kumulativ zueinander von dem Steuerungsmodul 22 verarbeitet wird. Dem

Fernwirksignalmodul 25 ist dabei ein Programm- oder

Softwarebaustein 60a zugeordnet, mittels welchem das erhaltene Fernwirksignal 104 verarbeitet wird. Dem

Messwertmodul 26 ist ein Programmbaustein 60b zugeordnet, mittels welchem die Messwertsignale 112 verarbeitet werden.

Eine Wechselwirkung mit dem Hauptprogramm 61 ermöglicht beispielsweise das Zugreifen auf in dem Programmspeicher 38 abgelegte vordefinierte Daten. Solche vordefinierte Daten umfassen beispielsweise die Verteilnetzbetreibervorgabe in Form einer Kennlinie oder die einzuhaltenden Grenzwerte der Anlagenparameter .

Aus dem Verarbeitungsergebnis des

Fernwirksignalprogrammbausteins 60a und/oder dem

Verarbeitungsergebnis des Messwertsignalprogrammbausteins 60b wird ein Steuersignal erzeugt und an den

Wechselrichterschnittstellenprogrammbaustein 60c übergeben.

Der Wechselrichterschnittstellenprogrammbaustein 60c übersetzt das Steuersignal, so dass es zu dem Typ des

Wechselrichters 40 passt, also beispielsweise mit dem korrekten Kommunikationsprotokoll. Dieses korrigierte

Steuersignal wird an das Wechselrichterschnittstellenmodul

24 übertragen und schließlich mittels der

Wechselrichterschnittstelle 24a an den Wechselrichter 40 übertragen . Das Verarbeitungsergebnis des

Fernwirksignalprogrammbausteins 60a und/oder das

Verarbeitungsergebnis des Messwertsignalprogrammbausteins 60b kann ferner an den Rückmeldeprogrammbaustein 60d übergeben werden, welcher ein Rückmeldesignal 106 für den Verteilnetzbetreiber 110 erzeugt. Das Rückmeldesignal 106 kann dann mittels des Kommununikationsmoduls 27 und der zugehörigen Kommunikationsschnittstelle 27a an den

Verteilnetzbetreiber 110 übertragen werden.

Weitere Programmbausteine 60e können übrigen

Erweiterungsmodulen 28 zugeordnet werden, um entsprechende Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann der weitere Programmbaustein 60e ein zweiter

Wechselrichterschnittstellenprogrammbaustein 60e sein, der ein zweites Wechselrichterschnittstellenmodul 28 anspricht zum Steuern eines zweiten Wechselrichters 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e.

Figur 6 zeigt eine weitere Möglichkeit der

Kommunikationsverbindung der EZR 20 mit dem

Verteilnetzbetreiber 110 zum Übertragen des Fernwirksignals 104. Verteilnetzbetreiberseitig werden die Sollwerte über ein in diesem Fall serielles Fernwirkprotokoll an eine

Fernwirkbox 118 kabelgebunden oder drahtlos übermittelt, die IST-Werte können ebenfalls über das Fernwirkprotokoll übertragen werden. Anlagenseitig werden die Vorgabewerte an die EZR 20 in einer anderen Signalform weitergegeben. Mit anderen Worten übersetzt die Fernwirkbox 118 die Signale vom Fernwirkprotokoll in ein Anlagenprotokoll. Anlagenseitig können die Vorgabewerte beispielsweise als proportionales analoges Signal an das ein- oder

mehrkanalige Fernwirksignalmodul 25 übertragen werden. Ein proportionales analoges Signal kann auch von dem

Kommunikationsmodul 27 an die Fernwirkbox 118 übertragen werden .

Anlagenseitig können die Vorgabewerte auch als bitcodiertes digitales Signal in definierbaren Stufen an ein geeignetes mehrkanaliges digitales Fernwirksignalmodul 25 übertragen werden. Die Übertragungsform ist von dem

Verteilnetzbetreiber 110 bekannt gegeben, so dass das entsprechend einzusetzende Erweiterungsmodul ausgewählt und in der EZR 20 eingesetzt werden kann.

Figur 7 zeigt eine weitere Variante der Kommunikation mit dem Verteilnetzbetreiber 110. Der Netzbetreiber 110 tauscht in diesem Fall die Daten über ein serielles

Fernwirkprotokoll mit der Fernwirkbox 118 aus.

Anlagenseitig wird ein lokales Kommunikationsprotokoll, beispielsweise ebenfalls ein serielles, eingesetzt. Das eingesetzte Erweiterungsmodul, nämlich das

Fernwirksignalmodul 25 der EZR 20, ist in dieser Variante dazu hergerichtet, sowohl Eingabe- als auch Ausgabedaten weiterzuleiten, kann also nicht nur das Fernwirksignal 104 empfangen, sondern auch die IST-Anlagenwerte 106 an die Fernwirkbox 118 übertragen. Die Regel/Steuercharakteristik zur Anpassung der

dezentralen EZA 10 an das Versorgungsnetz 100 kann dabei vom Versorgungsnetzbetreiber 110, an dessen Versorgungsnetz 100 die dezentrale Energieerzeugungsanlage 10 angeschlossen ist, in seinen Anschlussbedingungen festgelegt werden. Im in Figur 8 gezeigten Beispiel kommunizieren

Verteilnetzbetreiber 110 und EZR 20 schließlich unmittelbar miteinander. Die EZR 20 ist in diesem Beispiel daher dazu hergerichtet, unmittelbar in das eingesetzte

Fernwirkprotokoll übersetzte Daten zu empfangen und zu senden. In der hier gezeigten Form ist es sogar denkbar, das Fernwirksignalmodul 25 gänzlich einzusparen und die Fernwirksignalschnittstelle 25a an dem Steuerungsmodul 22 anzuordnen. Dies erscheint möglich und sinnvoll, sofern sich die verschiedenen Verteilnetzbetreiber 110 auf einen Kommunikationsstandard einigen könnten und keine

verschiedenen Fernwirksignalmodule 25 mehr benötigt würden.

Figur 9 zeigt eine Variante der EZR 20, bei welcher kein Fernwirksignal 104 vom Verteilnetzbetreiber 110 übertragen wird. Vielmehr werden am Netzverknüpfungspunkt 102 die

Parameter des Verteilnetzes 100 sowie die Anlagenparameter, beispielsweise Strom, Spannung, Phase gemessen und die Messwerte an das Messwertmodul 26 übertragen. Das

Messwertmodul gibt die Daten an das Steuerungsmodul 22 weiter, wo diese mittels der CPU 34 und den

Programmbausteinen 60 verarbeitet werden um die relevanten Größen wie beispielsweise Leistung P, Frequenz f,

Blindleistung Q, Phase etc. zu erhalten. Mit Hilfe der relevanten Größen kann ein Steuersignal erzeugt werden, an das Wechselrichterschnittstellenmodul 24 übertragen und schließlich dem Wechselrichter 40 zugeführt werden. Figur 10 zeigt noch eine weitere Form des EZR 20, bei welchem kein Fernwirksignal 104 eingesetzt wird. Am

Netzverknüpfungspunkt 102 werden die relevanten Größen gemessen, jedoch mittels der dezentralen Netzüberwachung 114, wobei an die EZR 20 die bereits verarbeiteten

Messergebnisse übermittelt und von dem Messmodul 26

empfangen werden. Im Unterschied zu Fig. 9 zeigt Fig. 10 eine Ausführungsform mit Teilgeneratoren, so dass mehrere Wechselrichter 40, 40a, 40b, 40c von dem ersten und ggf. den zweiten Wechselrichterschnittstellenmodulen 24 ihre Steuersignale erhalten, um die Anlagenparameter

entsprechend den Vorgaben anzupassen. Figur 11 zeigt schließlich eine Ausführungsform des EZR 20, bei welchem die Wechselrichter 40, 40a, 40b, 40c, 40d verteilt angeordnet sind und als "Koppelmodul" jedem

Wechselrichter ein dezentrales zweites

Wechselrichterschnittstellenmodul 24' zugeordnet ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Koppelmodulen um Wechselrichterschnittstellenmodule 24', die nicht

unmittelbar benachbart zu dem Steuerungsmodul 22 angeordnet sind, sondern über eine Datenverbindungsleitung 30 mit dem Steuerungsmodul 22 kommunizieren. Hierbei kann es sich wie in diesem Beispiel um ein serielles

Kommunikationsprotokolls zum Ansprechen der Koppelmodule 24' handeln. Die Stellwerte werden also über den

Wechselrichtern 40 insbesondere örtlich zugeordnete zweite Wechselrichterschnittstellenmodule 24' an die

Wechselrichter 40, 40a, 40b, 40c, 40d übermittelt. Die zweiten Wechselrichterschnittstellenmodule 24' können ggf. die Stellgrößen über ein serielles

Kommunikationsprotokoll empfangen und lokal in diskrete Stellgrößen übersetzen, z.B. ein analoges Normsignal, welches auf Analogeingänge an den Wechselrichtern 40, 40a, 40b, 40c, 40d aufgelegt wird. In dieser Ausführungsform sorgt ein an das Kommunikationsprotokoll, an den

Parametersatz des Wechselrichters sowie das

Wechselrichterschnittstellenmodul 24 angepasster Software- oder Programmbaustein 60 für die Datenübergabe über die

Standarddatenaustauschstruktur an das Hauptprogramm. Ggf. können die Koppelmodule einen Rückkanal bieten, um vom Wechselrichter Daten zum EZR 20 für Diagnose- oder

Einstellzwecke zu übertragen.

Der vorliegende EZA-Regler 20 kann also zusammenfassend um Schnittstellen und Funktionen ergänzt werden, um

entsprechend der jeweiligen Applikationsanforderungen angepasst werden zu können. Durch Bereitstellung einer Basisfunktion in Hardware (HW) und Software (SW) kann dies insofern realisiert werden, die kritischen und ggf.

zulassungsrelevanten Reglerfunktionen bereitzustellen. Ein geschulter Anwender kann basierend auf einem

Baukastensystem von HW und SW Modulen die Grundfunktion des Reglers modular um Schnittstellen ergänzen und anpassen, ohne dass die grundlegende Funktion des Reglers verändert werden muss.

Die Erweiterungen der Grundfunktion betreffen insbesondere die HW Schnittstellen 24, 25, 26, 27, 28 und die SW

Schnittstellen60 , 60a, 60b, 60c, 60d, 60e zum Einlesen von IST-Werten der Regelgröße, zum Einlesen externer

Vorgabewerte für diese Regelgröße sowie zur Ausgabe der Stellwerte in die Regelstrecke. So können z.B. in einer Grundausführung die beschriebenen Schnittstellen als analoge Eingabe und Ausgabeschnittstellen ausgeführt sein.

Eine weitere Optimierung des Systems ist eine überlagerte Gesamtregelung von unterschiedlichen für sich geregelten Teilanlagen 12a, 12b, 12c, 12d, 12e. Soll die Erfassung der SOLL, Erfassung der IST und die Übermittlung der Stellwerte 108 über andere als analoge Schnittstellen erfolgen, so wird die Grundfunktion des Reglers 20 beibehalten und es findet lediglich eine Anpassung der HW-Module 24, 25, 26, 27, 28 und der Schnittstellen Bausteine 60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e statt.

Durch die modulare Erweiterbarkeit kann der EZR-Regler 20 individuell an die jeweilige Applikation angepasst

werden. Auch ein Mischbetrieb verschiedener

Energieerzeugungsanlagentypen (z.B. Wind, Solar, Diesel) 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und auch die Kombination mit

Energiespeichern (Batteriesystemen) ist so möglich.

Die grundlegende Reglerfunktion kann in besonders

vorteilhafter Ausführung über eine anmelderseitig

herstellbare SPS 22 ( SpeicherProgrammierbare Steuerung - Englisch: PLC Programmable Logic Controller) bereitgestellt werden, für die eine Grundprogrammierung

ebenfalls bereitgestellt wird. Abhängig von den benötigten Hardwareschnittstellen für seine Gesamtanwendung, z.B. abhängig von den Schnittstellen der anzusteuernden

Wechselrichter (z.B. RS485 Kommunikationsprotokoll), der auszulesenden Messtechnik (z.B. Leistungsmesser mit S0- Ausgang) und der anzukoppelnden übergeordneten Leitebene für die Sollwertvorgabe (z.B. Fernwirkprokoll ) wählt der Anwender die notwendigen HW-Schnittstellenmodule aus und ergänzt die SPS 22 um diese Module 24, 25, 26, 27, 28, bzw. schaltet diese Schnittstellen in der SPS 22 frei.

Mit den ausgewählten HW-Bausteinen 24, 25, 26, 27, 28 zugeordnete SW-Bausteine 60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e wird in der Programmierumgebung der SPS 22 die

Basisprogrammierung der Regelfunktion um die benötigten Schnittstellen ergänzt.

In einer beispielhaften, konkreten Ausführung können beispielsweise Inline Controller der 100er oder 300er

Leistungsklasse das Steuerungsmodul 22 bilden, die gemäß IEC 61131 programmiert werden können. Für die

Kompaktsteuerungen wird mit der vorliegenden Erfindung ein umfangreiches Portfolio an Erweiterungsmodulen 24, 25, 26, 27, 28 zur Verfügung gestellt, um beispielsweise Eingabe- /Ausgabe-Daten (E/A-Daten) zu erfassen und über

unterschiedliche Hardware-Schnittstellen (bspw. 24a, 25a, 26a, 27a) weiterzuleiten.

Aufgrund der Flexibilität auf der Hardware-Seite kann der Anwender die Lösung optimal an die Anforderungen des jeweiligen Projekts anpassen, zum Beispiel hinsichtlich der Ankopplung an Wechselrichter 40 verschiedener Hersteller, Netzanalyse-Systeme oder Fernwirk-Schnittstellen 25a. Sollten im Laufe der Zeit neue Anforderungen auf der

Schnittstellenseite entstehen, lassen sich die vorhandenen Anwendungen nachträglich um weitere Module ergänzen oder bestehende gegen neue Komponenten auswechseln.

Die Modularität und Flexibilität der Hardware ist auch auf die Software übertragen worden. Die Anmelderin Phoenix Contact hat hier umfangreiche auf der IEC 61131 basierende Funktionsbaustein-Bibliotheken 60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e insbesondere für Solar-Applikationen entwickelt, die den Engineering-Aufwand des Systemintegrators erheblich

reduzieren. Wesentlicher Bestandteil der Lösung ist

ebenfalls die Reglerfunktion. Die Bausteine 60 zur Istwert- Erfassung und Sollwert-Übermittlung an die

unterschiedlichen Wechselrichter sowie zur Fernwirktechnik des Netzbetreibers koppeln über spezielle definierte

Schnittstellen an diese Reglerfunktion an.

Die entwickelte Funktionsbaustein-Bibliothek SolarWorx ermöglicht zum einen die einfache Einbindung fast aller führenden Wechselrichter 40 in die jeweilige Photovoltaik- Anlage 10, 12a. Darüber hinaus sind Kommunikations- Bausteine 60 zur Ankopplung von Leistungsmessgeräten für die Netzüberwachung am Einspeisepunkt erhältlich. Neben den anmelderseitig angebotenen Netzanalysegeräten aus der

Produktfamilie EMpro können auch entsprechende Komponenten von Drittanbietern unterstützt werden. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Integration Modbus-basierter

Kommunikationsprotokolle, die im Solarumfeld große

Verbreitung finden. Die Arbeit des Programmierers

beschränkt sich also weitgehend auf die Verknüpfung vorgetesteter Software-Bausteine 60. Die Feinparametrierung beispielsweise hinsichtlich der Regelparameter kann dann in der Anlage über Web-basierte Bedienoberflächen erfolgen, die besonders auf die Regelbausteine abgestimmt werden können.

Das optimal aufeinander aufbauende Portfolio an Hard- und Software-Komponenten kann somit den Engineering-Aufwand für den Systemintegrator senken. Trotzdem erhält er eine weitreichende Flexibilität im Hinblick auf die zu

unterstützenden Schnittstellen. Auf diese Weise lässt sich der Einsatz zusätzlicher Kommunikations-Gateways - beispielsweise zur Anpassung an das Fernwirkprotokoll des jeweiligen Netzbetreibers - in vielen Fällen vermeiden. Denn diese Funktion kann die Regler-Steuerung selbst übernehmen. Zudem eröffnet die Nutzung SPS-basierter EZA- Regler 20 die Möglichkeit, auch hybride dezentrale

Energieerzeugungs-Anlagen 10 zu regeln, in denen

verschiedene EZE-Technologien (EZE - Energieerzeugungseinrichtung) wie Wind und Photovoltaik miteinander kombiniert sind. Bei Bedarf können ggf. auch Energiespeichersysteme in derartige Lösungen integriert werden . In seinen Netzanschlussbedingungen gibt der zuständige Netzbetreiber typischerweise für jede EZA die

einzuhaltenden Bereiche für Netzfrequenz und -Spannung sowie die Blindleistungsfahrweise vor. Diese Richtwerte beziehen sich zumeist auf den Netzverknüpfungspunkt 102 und nicht auf die Wechselspannungs-Anschlussseite der in der Anlage verbauten Energieerzeugungs-Einheiten (EZE) , also beispielsweise der Wechselrichter 40. EZA-Regler

(Energieerzeugungsanlagen-Regler) setzen die Anforderungen in großen Photovoltaik-Anlagen 10 am Mittelspannungsnetz um. Sie erfassen die am Netzverknüpfungspunkt vorliegende Spannung und Blindleistung über entsprechende Messtechnik. Anschließend ermitteln die EZA-Regler 20 auf Basis der Abweichung zu den Vorgaben des Netzbetreibers 110, die entweder als Kennlinie vorhanden sind oder per externe Sollvorgabe erfolgen, die notwendigen Regelwerte für die Wechselrichter. Durch den geschlossenen Regelkreis werden parkinterne Impedanzen kompensiert.

Bezogen auf den Netzverknüpfungspunkt der

Energieerzeugungs-Anlage müssen bestimmte Bedingungen für die eingespeiste Wirk- und Blindleistung eingehalten werden, die von externen Vorgaben oder der in der Anlage hinterlegten Kennlinie abhängig sind. EZA-Regler erfassen deshalb an den Netzverknüpfungspunkten die vorliegende Spannung sowie Blindleistung und ermitteln dann die jeweiligen Regelwerte für die Wechselrichter. Eine Hard- und Software-basierte Lösung von Phoenix Contact sorgt dafür, dass der Engineering-Aufwand gering bleibt.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder

anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Bezugs zeichenliste :

10 Energieerzeugungsanlage (EZA)

12 Teilgenerator

12a Teilgenerator, Photovoltaikgenerator

12b Teilgenerator, Blockheizkraftwerk

12c Teilgenerator, Dieselgenerator

12d Teilgenerator, Pufferspeicher (Batteriesystem)

12e Teilgenerator, Windkraftanlage

14 Generatoranschlusskasten

20 Energieerzeugungsanlagenregler (EZR)

21 Schaltkasten

22 Steuerungsmodul

24 Wechselrichterschnittstellenmodul

24 ' zweites Wechselrichterschnittstellenmodul

24a Wechselrichterschnittstelle

24 'a Wechselrichterschnittstelle

25 Fernwirksignalmodul

25a Fernwirksignalschnittstelle

26 Messmodul

26a Messwertschnittstelle

27 Kommunikationsmodul

27a Kommunikationsschnittstelle

28 weiteres Erweiterungsmodul, zweites

Wechselrichterschnittstellenmodul ,

28a zweite Wechselrichterschnittstelle

31 Kommunikationsschnittstelle, Ethernetschnittstelle

32 Hutschiene

34 Prozessor (CPU)

36 Erweiterungssystem

38 Programmspeicher

40 Wechselrichter 0b, 40c Erster, zweiter bzw. dritter Wechselrichter

Transformator

Programmbausteine, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e

Hauptprogramm

Versorgungsnetz

Netz erknüpfungspunkt

Fernwirksignal

Rückmeldung

Stellsignal, Steuersignal

Netzbetreiber

Messsignal

Netzüberwachung