ES2954931T3

ES2954931T3 - Procedimiento para controlar una instalación de energía eólica

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Publication number: ES2954931T3
Application number: ES17755178T
Authority: ES
Inventors: Brombach Johannes Dr; Schubert Katharina Dr
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2017-08-21
Publication date: 2023-11-27
Anticipated expiration: 2037-08-21
Also published as: DE102016115431A1; JP2019528667A; EP3500753B1; EP4249748B1; US20190211803A1; EP4249748A2; US10683846B2; BR112019003190A2; ES3034364T3; EP3500753C0; CN109642545A; EP4249748A3; WO2018033646A1; CA3032468A1; EP3500753A1; RU2717172C1; KR20190039295A; CA3032468C; JP6882452B2

Abstract

La invención se refiere a un método para controlar al menos una turbina eólica para generar energía eléctrica a partir del viento para alimentar una red de suministro eléctrico (2), en donde la turbina eólica tiene un rotor aerodinámico (18) con palas de rotor que se pueden ajustar en términos del ángulo de pala del mismo, el rotor (18) se puede operar con una velocidad de rotor variable, y la turbina eólica tiene un generador acoplado al rotor aerodinámico (18) para generar una potencia del generador, en donde la turbina eólica se opera en un modo normal. modo en el que alimenta energía eólica disponible a la red de suministro eléctrico (2) hasta una potencia nominal, donde la potencia eólica disponible indica una potencia que se puede obtener del viento e inyectar a la red de suministro eléctrico (2), dependiendo de las limitaciones técnicas y eólicas de la turbina eólica, y la turbina eólica cambia de un modo normal a un modo de soporte dependiendo de una situación de funcionamiento de al menos un sistema solar que alimenta la misma red de suministro eléctrico (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para controlar una instalación de energía eólica

La presente invención se refiere a un procedimiento para controlar al menos una instalación de energía eólica. La presente invención también se refiere a una instalación de energía eólica correspondiente y se refiere a un parque eólico con varias de tales instalaciones de energía eólica. La presente invención también se refiere a un sistema de energía eólica con al menos un parque eólico y al menos una instalación solar.

Las instalaciones de energía eólica son conocidas y están destinadas básicamente a extraer energía del viento y alimentarla a una red de suministro eléctrico como corriente eléctrica. Además de esta tarea básica, las instalaciones de energía eólica también están asumiendo cada vez más tareas para apoyar la red de suministro eléctrico.

Esta creciente importancia del apoyo de red se debe en parte al hecho de que está aumentando la proporción de alimentadores de energía descentralizados, que incluyen no solo instalaciones de energía eólica sino también, en particular, sistemas fotovoltaicos. Por lo tanto, es deseable que los alimentadores de energía descentralizados también puedan hacer una contribución al apoyo o soporte de red, al menos es deseable que algunos de estos alimentadores descentralizados puedan hacer tal contribución.

Un problema que se menciona con frecuencia para el apoyo de la red de suministro eléctrico mediante instalaciones de energía eólica es que su capacidad para alimentar potencia adicional para apoyar la red depende de la situación meteorológica actual. En otras palabras, se dice que un problema es que las instalaciones de energía eólica pueden alimentar poca o ninguna potencia de apoyo cuando hay poco viento o nada de viento.

De hecho, también se menciona un problema similar para los sistemas fotovoltaicos, que naturalmente solo pueden generar electricidad durante el día, especialmente cuando brilla el sol.

En principio, las instalaciones de energía eólica tienen el potencial de almacenar energía cinética, particularmente en sus rotores, para poder proporcionar una reserva instantánea, por ejemplo. Sin embargo, tal provisión de una reserva instantánea positiva a partir de la energía cinética mencionada solo será posible si el rotor de la instalación de energía eólica relevante también está girando. En el caso de que el rotor de la instalación de energía eólica gire, es entonces posible proporcionar una reserva instantánea, es decir, aumentar la potencia alimentada durante un tiempo breve. Sin embargo, tal alimentación de reserva instantánea no se conoce para los sistemas fotovoltaicos. En el mejor de los casos, podría realizarse mediante una reducción preventiva o la provisión de un depósito de energía.

La Oficina Alemana de Patentes y Marcas ha investigado el siguiente estado de la técnica en la solicitud prioritaria de la presente solicitud: DE 102011 081 795 A1, DE 102013 101 099 A1, DE 102013203540 A1, DE 102014 101 809 A1, EE. UU. 2011/ 0057445 A1, US 2016/0065115 A1, WO 2014/118059 A1, DE 102009 037 239 A1 y DE 297 15 248 U1.

Por lo tanto, la presente invención se basa en el objeto de abordar al menos uno de los problemas mencionados anteriormente. En particular, el objeto de la invención es mejorar la integración en la red de las energías renovables. Si es posible, se debe implementar una provisión de reservas instantáneas en la red en cualquier momento. En particular, debe lograrse o al menos hacerse posible la mayor proporción posible de generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables. En particular, debe evitarse un límite superior técnico para la expansión de las fuentes de energía renovable debido a la falta de apoyo de la red. Como mínimo, se debe proponer una solución alternativa a las soluciones anteriores.

De acuerdo con la invención, se propone un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. Por tanto, el procedimiento se refiere al control de al menos una instalación de energía eólica para generar energía eléctrica a partir del viento para alimentar una red de suministro eléctrico. El procedimiento para controlar una instalación de energía eólica se puede transferir al control de varias instalaciones de energía eólica. En particular, cada instalación de energía eólica controla preferentemente su punto de trabajo automáticamente, pero también puede recibir especificaciones de coordinación, que pueden ser coordinadas y proporcionadas por una unidad de control de nivel superior, como un controlador de parque para controlar un parque eólico.

La instalación de energía eólica tiene un rotor aerodinámico con palas de rotor regulables en cuanto a su ángulo de pala. En principio, una sola pala de rotor también puede ser suficiente, pero esto ha resultado ser fundamentalmente inadecuado hoy en día. Además, el rotor se puede operar con una velocidad de rotor variable. Especialmente en el rango de carga parcial, cuando la velocidad del viento aún no ha alcanzado la velocidad nominal del viento, la velocidad del rotor puede depender del punto de trabajo seleccionado. En principio, sin embargo, la velocidad del rotor se puede cambiar y especificar dentro de límites razonables.

Un generador está acoplado al rotor aerodinámico y genera potencia de generador.

Se propone que la instalación de energía eólica funcione en un modo normal en el que alimenta a la red de suministro eléctrico energía eólica disponible hasta una potencia nominal. Entonces, mientras el viento sea tan débil que no pueda entregar ninguna potencia nominal, la potencia eólica disponible y, por lo tanto, la mayor cantidad posible de energía, se obtiene del viento en este modo normal y se alimenta a la red de suministro eléctrico. Si la velocidad del viento alcanza y supera la velocidad del viento nominal, la potencia debe limitarse a la potencia nominal para proteger los componentes de la instalación de energía eólica. A este modo normal también se le asigna regularmente un punto de trabajo que depende de la velocidad del viento.

Además, se propone que la instalación de energía eólica pase de un modo normal a un modo de apoyo en función de una situación de funcionamiento de al menos una instalación solar que alimente a la misma red. Por lo tanto, la instalación de energía eólica también puede funcionar en un modo de apoyo que difiere del modo normal. Se propone aquí que este modo de apoyo tenga lugar en función de una instalación solar que alimenta a la misma red. Esto se propone en particular para sistemas fotovoltaicos en los que la respectiva potencia alimentada fluctúa prácticamente sin retardo con la potencia solar radiada y que normalmente no tienen prácticamente acumuladores de energía. El problema de los sistemas fotovoltaicos en particular es que no son adecuados para proporcionar una reserva instantánea. Sin embargo, otros sistemas solares también pueden ser compatibles con él.

En particular, aquí se prevé que la instalación de energía eólica alimente, pueda alimentar o al menos ofrezca más reserva instantánea en el modo de apoyo que en su modo normal. Sin embargo, también es posible que en este modo de apoyo la instalación de energía eólica proporcione una mayor contribución de apoyo para apoyar la red de suministro eléctrico que en el modo normal.

En particular, se prevé que este modo de apoyo se seleccione si el al menos un sistema fotovoltaico que alimenta la misma red de suministro eléctrico, que también puede denominarse simplemente red, alimenta una cantidad comparativamente grande de energía eléctrica a la red, en particular cuando alimenta a su potencia nominal. En otras palabras, aquí se propone el modo de apoyo de la al menos una instalación de energía eólica cuando hay mucha radiación solar.

De acuerdo con la invención, se reconoció que existe regularmente una correlación entre un alto nivel de radiación solar y, por lo tanto, una gran cantidad de energía solar alimentada, por un lado, y un viento débil y, por lo tanto, poca energía solar alimentada, por el otro. Con este fin, ahora se propone proporcionar la al menos una instalación de energía eólica en tal caso para hacer una contribución comparativamente grande al apoyo de la red de suministro eléctrico. En particular, en tal situación, una instalación de energía eólica prácticamente puede asumir la tarea de proporcionar o al menos ofrecer una reserva instantánea para la al menos una instalación fotovoltaica de alimentación mencionada.

De esta manera, se puede lograr la situación de que se puede alimentar mucha energía fotovoltaica cuando hay una fuerte radiación solar, mientras que al mismo tiempo se puede proporcionar un alto grado de potencial de apoyo, especialmente reserva instantánea, que los sistemas solares fotovoltaicos no pueden proporcionar ellos mismos. Como resultado, los sistemas fotovoltaicos y los sistemas de energía eólica pueden complementarse entre sí de manera ventajosa, alimentado los sistemas fotovoltaicos y apoyando las instalaciones de energía eólica cuando hay una fuerte radiación solar.

En principio, sin embargo, la al menos una instalación de energía eólica también puede entrar en modo de apoyo si puede alimentar una parte o incluso una gran cantidad de energía eólica por sí misma. Si bien se ha reconocido que existe una correlación entre la radiación solar alta y los vientos bajos, la solución propuesta también se puede usar en los casos excepcionales en los que hay una radiación solar alta y vientos fuertes al mismo tiempo.

Por tanto, se propone preferentemente que la instalación de energía eólica pueda poner a disposición más reserva instantánea en el modo de apoyo que en el modo normal.

Según un modo de realización, se propone alimentar a la red de suministro eléctrico una potencia de reserva instantánea Pm en función de un cambio de frecuencia df/dt de una frecuencia de red f detectada en la red de suministro eléctrico, donde se prevén distintas dependencias de la potencia de reserva instantánea P_Men función del cambio de frecuencia df/dt entre el modo normal y el modo de apoyo de tal forma que en el caso de un cambio de frecuencia df/dt idéntico, la magnitud de potencia de reserva instantánea Pm es mayor en el modo de apoyo que en el modo normal. Una reserva instantánea, que se alimenta a la red de suministro eléctrico en función del cambio de frecuencia, sirve en particular para contrarrestar los cambios de frecuencia. Tal contramedida debe tomar lugar tan pronto como sea posible o inmediatamente. Esta es la razón por la que también se utiliza el término potencia de reserva instantánea o simplemente reserva instantánea y este término de reserva instantánea también se usa como sinónimo de potencia de reserva instantánea a continuación.

La alimentación de una reserva instantánea de este tipo es adecuada para apoyar la red de suministro eléctrico y, por lo tanto, es deseable. No obstante, debe tenerse en cuenta que la alimentación de una reserva instantánea de este tipo también puede representar una carga para la instalación de energía eólica de alimentación. En particular, el rápido aumento de la potencia alimentada, especialmente cuando este aumento alcanza los límites de diseño, puede ejercer presión sobre los componentes. Además, esto también puede conducir a pérdidas de rendimiento porque la instalación de energía eólica abandona entonces su punto óptimo de trabajo, al menos durante un breve periodo de tiempo. En particular, el aprovechamiento de la energía cinética del rotor giratorio de la instalación de energía eólica provoca el frenado de este rotor, lo que por un lado puede provocar que se abandone el punto de trabajo aerodinámicamente óptimo, pero que por otro lado también puede provocar cargas mecánicas en la instalación.

Por lo tanto, la alimentación de una reserva instantánea no es necesariamente deseable para el operador de la instalación de energía eólica.

Por lo tanto, se sugiere que se alimente u ofrezca menos reserva instantánea en el modo normal que en el modo de apoyo. La alimentación de una reserva instantánea depende regularmente de la detección de un cambio de frecuencia en la tensión de la red de suministro eléctrico, es decir, del cambio de frecuencia df/dt. Ahora se sugiere que en el modo normal haya una respuesta más débil a un cambio en la frecuencia que en el modo de apoyo. En consecuencia, se proporciona menos reserva instantánea, es decir, alimentada, en el modo normal que en el modo de apoyo para un cambio de frecuencia igual.

Preferentemente, la potencia de reserva instantánea P_Mpuede calcularse mediante la siguiente fórmula:

P_M= k * df/dt

En este caso, k forma un factor de dependencia que, respecto a su magnitud, es mayor en el modo de apoyo que en modo normal. El factor de dependencia k determina así la relación entre la potencia de reserva instantánea P_Ma alimentar y el cambio de frecuencia df/dt y puede ajustarse a diferentes valores para el modo normal y el modo de apoyo. Su magnitud se establece mayor para el modo de apoyo. Dado que, en el caso de una reducción de frecuencia, es decir, un df/dt negativo, debe alimentarse una reserva instantánea para el apoyo, el factor de dependencia k normalmente tendrá un valor negativo. En este caso, en lugar del factor de dependencia k, también se puede utilizar una función, por ejemplo, o incluir otros criterios, como la consideración de valores límite o valores iniciales. También se pueden tener en cuenta condiciones límite, por ejemplo, que primero se debe superar un valor límite de una desviación de frecuencia absoluta en términos de cantidad. En el caso del modo de apoyo, el factor de dependencia k es preferiblemente al menos el doble que en el caso del modo normal. Según un modo de realización, es posible que el factor de dependencia k sea 0 en modo normal, de modo que en modo normal no se alimenta ninguna reserva instantánea.

Por lo tanto, también es posible que el modo normal y el modo de apoyo se diferencien en particular por este nivel diferente de la reserva instantánea. También se considera que el punto de trabajo específico no difiere entre el modo normal y el modo de apoyo. Por lo tanto, es posible que la instalación de energía eólica funcione básicamente en ambos modos en su punto de trabajo óptimo siempre que no se solicite una reserva instantánea, es decir, siempre que el cambio de frecuencia df/dt sea lo suficientemente pequeño, por ejemplo, o si las desviaciones de frecuencia absolutas de la frecuencia normal de la red, es decir, especialmente de la frecuencia nominal, solo ocurren en un rango pequeño, particularmente insignificante.

De acuerdo con una realización, se propone ofrecer una potencia de apoyo, en particular una potencia de reserva instantánea, para apoyar la red de suministro eléctrico, que se puede solicitar para alimentar la red de suministro eléctrico, o que se puede alimentar dependiendo de un comportamiento de red, donde la al menos una instalación de energía eólica ofrece mayor potencia de apoyo en el modo de apoyo que en el modo normal. Aquí también se tiene en cuenta que la alimentación de una reserva instantánea para apoyar la red de suministro eléctrico es ventajosa para la red, pero no necesariamente ventajosa para el operador de la instalación de energía eólica. Por tanto, se propone no ofrecer una reserva instantánea en el modo normal u ofrecerla con una amplitud menor que en el modo de apoyo.

Aquí también, al igual que con la diferente dependencia de los cambios de frecuencia descrita anteriormente, la idea subyacente es que ofrecer o alimentar una reserva instantánea más alta es particularmente ventajoso cuando los sistemas fotovoltaicos que alimentan a la misma red alimentan con alta potencia. También se puede prever aquí que al menos una instalación de energía eólica funcione tanto en modo normal como en modo de apoyo en el mismo punto de trabajo, siempre que no se solicite una reserva instantánea y ninguna otra potencia de apoyo. Sin embargo, también es posible, como se explicará a continuación, que la instalación de energía eólica también se haga funcionar de forma específica en un punto de trabajo diferente.

Preferentemente, se prevé que, según una realización, la instalación de energía eólica suministre al menos parcialmente menos potencia a la red de suministro eléctrico en el modo de apoyo que en el modo normal, o que extraiga potencia de la red de suministro eléctrico para proporcionar así una mayor reserva instantánea.

Tal medida puede, en particular, aumentar la posible capacidad de apoyo, en particular, la posible reserva instantánea. Para ello, la instalación de energía eólica sale de su punto óptimo de trabajo, porque entonces el foco está en proporcionar o al menos ofrecer una reserva instantánea. Lo que se puede lograr de esta manera es que se proporcione, o al menos se ofrezca, una reserva instantánea tan grande u otra potencia de apoyo que sea suficiente para el al menos un sistema fotovoltaico que alimenta a la misma red. Al dejar un punto de trabajo óptimo, se alimenta regularmente menos potencia a la red. No obstante, también se puede considerar que se encuentre otro punto de trabajo en el que no se alimente potencia o se alimente mucha menos potencia a la red, pero que un cambio a este nuevo punto de trabajo suponga temporalmente una reducción de la potencia alimentada. Esto es particularmente cierto para un nuevo punto de trabajo que tiene una velocidad de rotación más alta, donde acelerar a esta velocidad de rotación más alta significa una penalización en el rendimiento del rotor durante la aceleración. Si es necesario, a esta velocidad de rotación más alta, se puede alimentar una cantidad de potencia similar a la del punto de trabajo óptimo, pero quizás con una mayor carga del sistema u otras desventajas.

Según una realización, se propone que el modo de apoyo incluya una operación al ralentí, en la que el rotor de la instalación de energía eólica gira como resultado de ser impulsado por el viento, sin generar potencia. Una operación al ralentí de este tipo de la instalación de energía eólica se puede proporcionar en particular cuando hay poco viento. La instalación de energía eólica normalmente no se pone en funcionamiento debido a que la energía eólica disponible no es suficiente para generar la potencia necesaria para operar la instalación de energía eólica, con el resultado de que no se podría alimentar energía. Por lo tanto, aquí se propone permitir deliberadamente esta operación al ralentí y no desconectar la instalación de energía eólica en el proceso. El modo normal aquí sería apagar la instalación y el modo de apoyo sugerido aquí es que la instalación esté encendida en esta operación al ralentí. Por lo tanto, el rotor de la instalación de energía eólica gira al menos ligeramente y eventualmente también puede proporcionar una reserva instantánea si es necesario, al menos durante un breve período de tiempo.

Según otra variante, se propone que el modo de apoyo incluya una operación de alta velocidad de rotación, en la que la instalación de energía eólica funciona a la mayor velocidad de rotación posible sin alimentar potencia, o donde se alimenta solo poca potencia, es decir, menos potencia de la que sería posible a esa velocidad de rotación en el modo normal. Aquí, también, la instalación de energía eólica cambia su punto de trabajo del modo normal al modo de apoyo. Ya no se establece la velocidad óptima a la que se puede generar la máxima potencia, sino la velocidad más alta posible. Una velocidad lo más alta posible es una velocidad que se puede alcanzar debido al viento predominante, teniendo en cuenta naturalmente los valores límite de velocidad. Como resultado de esta alta velocidad, es decir, al menos aumentada, se selecciona un punto de trabajo con alta energía cinética, es decir, alta energía de rotación. Esta alta energía de rotación se puede utilizar como reserva instantánea cuando sea necesario. Esto también permite proporcionar una reserva instantánea alta, que puede estar por encima del nivel que la instalación de energía eólica proporciona habitualmente o debería proporcionar con el viento disponible.

De acuerdo con una realización, se propone que el modo de apoyo se refiera a una operación de potencia cero en la que la velocidad se incrementa hasta la velocidad de rotación máxima sin alimentación de potencia. Esto corresponde parcialmente a la operación descrita anteriormente a la mayor velocidad posible. Aquí, sin embargo, se propone expresamente llevar la velocidad de rotación hasta la velocidad de rotación máxima, es decir, en particular hasta la velocidad de rotación nominal, y deliberadamente no alimentar ninguna potencia. Esto también incluye el caso en el que el sistema funcione ahora a velocidad de rotación nominal y todavía pudiera alimentar energía, pero no la alimenta. Este caso se relaciona particularmente con la situación en la que hay suficiente viento para operar la instalación de energía eólica a esta velocidad de rotación máxima. Por lo tanto, también es posible, al menos teniendo en cuenta las fluctuaciones del viento, que la velocidad de rotación aumente aún más, pero esto se evita aquí mediante la tecnología de control. En particular, la instalación de energía eólica se mantiene así a esta velocidad de rotación máxima. Para ello está prevista una regulación mediante el ajuste de las palas, en el que las palas del rotor se ajustan de tal manera y se reajustan constantemente en términos de tecnología de control para mantenerse a esta velocidad de rotación máxima. Sin embargo, es posible que la instalación de energía eólica genere tanta potencia que pueda autoabastecerse. La instalación de energía eólica genera entonces su propia demanda, no alimenta, pero puede alimentar inmediatamente si es necesario.

De acuerdo con otra realización, se propone que el modo de apoyo incluya una operación motorizada, en la que el rotor de la instalación de energía eólica es accionado por potencia eléctrica procedente de la red de suministro eléctrico. En este caso, esta potencia eléctrica para el accionamiento de la instalación de energía eólica no debe superar la potencia solar instantánea que la instalación solar alimenta a la red de suministro eléctrico. De lo contrario, las instalaciones solares finalmente no podrían contribuir a la alimentación de la red. Básicamente, sin embargo, se puede suponer que, en el modo de apoyo, especialmente cuando hay mucha radiación solar, los sistemas solares alimentan la red de suministro eléctrico significativamente más potencia que la necesaria para este funcionamiento del motor. Aquí, también, la idea básica es que las instalaciones solares mencionadas alimentan mucha potencia y una pequeña parte de esta potencia se usa para operar los sistemas de energía eólica en operación motorizada pero esencialmente en modo inactivo. Las palas del rotor están ajustadas de tal manera que tienen la menor resistencia posible al flujo cuando giran. Sin embargo, esta baja potencia de accionamiento de las instalaciones de energía eólica permite que el giro de los rotores de las instalaciones de energía eólica proporcione una reserva instantánea elevada.

Los sistemas fotovoltaicos en particular, que por lo tanto generan electricidad directamente a partir de la radiación solar, pueden ser apoyados por las instalaciones de energía eólica a través de las variantes propuestas. Tales sistemas fotovoltaicos pueden fluctuar directa y básicamente inmediatamente en su potencia alimentada si la radiación solar fluctúa en consecuencia. Esto no solo dificulta que dichos sistemas fotovoltaicos apoyen o respalden la red, sino que también pueden contribuir a las fluctuaciones en la red de suministro eléctrico cuando la radiación solar fluctúa si son lo suficientemente dominantes. Esto también debería ser tenido en cuenta según la invención y compensado por el comportamiento de las instalaciones de energía eólica.

De acuerdo con una realización, se propone que el cambio al modo de apoyo dependa de la velocidad del viento predominante. Puede cambiar a este modo de apoyo, especialmente con vientos débiles. Con vientos fuertes, puede ser ventajoso hacer funcionar la instalación de energía eólica en un punto de trabajo óptimo, en el que la propia instalación de energía eólica alimenta mucha potencia y, por lo tanto, también tiene un punto de trabajo en el que también tiene un alto potencial de apoyo.

Además, o como alternativa, se propone que una propiedad del modo de apoyo dependa de la velocidad del viento predominante. Por ejemplo, con bajas velocidades del viento, se puede prever que se prevea una alta velocidad de rotación en el modo de apoyo, es decir, cambiar el punto de trabajo hacia una velocidad de rotación más alta. A velocidades de viento elevadas, se puede prever no cambiar el punto de trabajo, pero al menos ofrecer una reserva instantánea elevada.

Preferiblemente se propone que el cambio al modo de apoyo y, también, o alternativamente, al menos una propiedad del modo de apoyo, dependan de al menos un estado de red de la red de suministro eléctrico o dependan de al menos una variable representativa de este. Como resultado, puede ser posible anticipar si podría ser necesario un modo de apoyo, a saber, en particular, una potencia de apoyo o una reserva instantánea, o en qué nivel podría ser necesario. Los estados de la red explicados a continuación se pueden tener en cuenta directamente en el sentido de la variable física, o también por un valor que sea representativo de esta. Esto último también se puede considerar en particular cuando la instalación de energía eólica no registra directamente la variable respectiva, es decir, el estado de la red respectiva.

Así, se sugiere un cambio o característica del modo de apoyo en función de la frecuencia de la red. Por ejemplo, un modo de apoyo puede ser particularmente útil cuando la frecuencia de la red ya tiene un valor comparativamente bajo, por ejemplo, cuando está por debajo de la frecuencia nominal pero aún por encima de un valor límite inferior.

Un cambio en la frecuencia de la red también puede dar una indicación de si un modo de apoyo parece ser necesario en el futuro cercano. En el caso de una red particularmente tranquila, es decir, si hay pocos y/o pequeños cambios en la frecuencia de la red, se requiere menos un modo de apoyo que si la red está bastante inquieta con respecto a sus cambios de frecuencia.

Tener en cuenta un gradiente de cambio de frecuencia de la red también puede ser útil para poder evaluar si parece necesario un modo de apoyo. A este respecto, se lleva a cabo una evaluación cuantitativa de un cambio de frecuencia de red según su amplitud de cambio. La frecuencia del cambio de frecuencia no juega un papel aquí. No obstante, puede ser ventajoso tener en cuenta tanto la frecuencia del cambio de frecuencia de la red, es decir, la inestabilidad de la red, como el gradiente de cambio de frecuencia de la red, es decir, la amplitud del cambio de frecuencia.

Otra condición de la red es la tensión de la red. Especialmente con una tensión comparativamente alta, la necesidad de un modo de apoyo es más probable que con una tensión de red más baja. En particular, debe tenerse en cuenta la propiedad del punto de medición para esta medición de tensión de red, ya que la tensión de red en una red de suministro eléctrico compleja cambia con su ubicación.

También se propone tener en cuenta un cambio en la tensión de red. Por ejemplo, una tensión de red que cae puede ser una indicación de que se está volviendo necesario un modo de apoyo, incluso si la tensión de red inicialmente todavía tiene un valor comparativamente alto.

También se propone que se tenga en cuenta una señal de estado de red externa que indique un estado de red. Dependiendo de esto, se puede seleccionar el modo de apoyo y, si es necesario, sus propiedades. Esto tiene en cuenta que el operador de red que opera la red de suministro eléctrico tiene información sobre la red de suministro eléctrico, especialmente de diferentes puntos de la red. Dependiendo de esto, es más fácil sacar conclusiones sobre las necesidades o eventos que se esperan en la red de suministro eléctrico.

Según una forma de realización, se propone tener en cuenta una proporción de convertidor de frecuencia, que especifica una relación entre la potencia que se alimenta a la red de suministro eléctrico mediante convertidores de frecuencia y la potencia total que se alimenta a la red de suministro eléctrico. Si, por ejemplo, la proporción de convertidor de frecuencia en la red, es decir, solo en relación con la potencia alimentada con ellos, es superior al 80 % y la proporción de sistemas fotovoltaicos que también alimentan a la red mediante un convertidor de frecuencia es superior al 50%, esto puede tener un impacto en la red de suministro eléctrico.

Una forma de reconocer la proporción de convertidor de frecuencia también podría ser que el operador de la red de suministro eléctrico sea consciente de ello y esta información se transmita a las instalaciones de energía eólica correspondientes.

La selección de un modo de apoyo también puede depender de si un operador de red transmite una señal de solicitud correspondiente para solicitar una reserva instantánea, es decir, si un operador de red solicita una reserva instantánea. Esto también puede significar que dicha reserva instantánea se solicita en un cierto nivel en relación con la potencia alimentada. En este caso, dicho requisito dependiente de la potencia podría convertirse en una reserva instantánea para las instalaciones de energía eólica, teniendo en cuenta la alimentación de potencia de los sistemas fotovoltaicos en consideración, que luego asumiría para las instalaciones solares.

Según una realización, se propone que la al menos una instalación de energía eólica pase al modo de apoyo y aumente su velocidad con respecto al modo normal si la al menos una instalación solar alimenta al menos una proporción mínima predeterminable de su potencia nominal, en particular, el 50% de su potencia nominal, a la red de suministro eléctrico y además se ha registrado la necesidad de una reserva instantánea. De esta manera, este modo de apoyo se puede seleccionar específicamente.

Preferiblemente, se propone que la al menos una instalación de energía eólica funcione permanentemente en el modo de apoyo con una velocidad de rotor superior a la del modo normal, siempre que la al menos una instalación solar esté alimentando al menos una proporción mínima predeterminable de su potencia nominal, en particular al menos el 50 % de su potencia nominal, a la red de suministro eléctrico y el viento predominante sea tan débil que al menos una instalación de energía eólica puede alimentar como máximo una proporción máxima predeterminable de su potencia nominal, en particular como máximo el 50% de su potencia nominal, a la red de suministro eléctrico. La idea subyacente aquí es que se tiene en cuenta la situación meteorológica, es decir, en pocas palabras, mucho sol y poco viento, y que las instalaciones solares se utilizan en consecuencia para alimentar la mayor cantidad de potencia posible y las instalaciones de energía eólica son utilizadas esencialmente para dar apoyo a la red de suministro eléctrico, al menos para poder dar apoyo cuando sea necesario.

Según un modo de realización, se propone una solución que se caracteriza porque se detecta la necesidad de una reserva instantánea relativa, caracterizando esta reserva instantánea relativa una potencia que puede ser alimentada adicionalmente respecto a una potencia de referencia. A partir de esta demanda registrada de reserva instantánea relativa y de una potencia solar de referencia que caracteriza a la instalación solar, se determina una reserva instantánea solar, que es una potencia que caracteriza la reserva instantánea a mantener o a suministrar por la instalación solar. Esta reserva instantánea solar es por tanto un valor de cálculo si la reserva instantánea total a aportar se reparte a partes iguales entre los generadores que alimentan potencia.

Con este fin, ahora se propone que la al menos una instalación de energía eólica funcione en un modo de apoyo de tal manera que pueda proporcionar la reserva instantánea solar específica. Preferiblemente puede proporcionar esto además de una reserva instantánea que tendría que alimentar en función de su propio funcionamiento y la reserva instantánea relativa. De esta forma, una provisión estandarizada de reservas instantáneas en particular puede ser cuantificada en términos de tamaño. Se propone que los generadores que no puedan alimentar o puedan aportar la reserva instantánea calculada para ellos, o sólo con gran esfuerzo, se la tomen de instalaciones de energía eólica adecuadas. Las instalaciones de energía eólica pueden entonces asumir este requisito de las instalaciones solares, particularmente en un modo de apoyo.

Preferiblemente, se propone que la reserva instantánea relativa indique la potencia adicional que se puede alimentar en relación con la potencia que se está alimentando actualmente a la red de suministro eléctrico o a una sección de red relevante. Según esta propuesta, la potencia de referencia es la que se está alimentando actualmente a la red de suministro eléctrico o la que se está alimentando a un tramo de red relevante.

Además, o como alternativa, la potencia solar de referencia es la potencia solar que la instalación solar alimenta actualmente a la red de suministro eléctrico. Aquí también se utiliza el valor real actual.

Además, o como alternativa, la al menos una instalación de energía eólica se hace funcionar entonces en un modo de apoyo de tal manera que tiene una velocidad aumentada en comparación con su modo normal, para así proporcionar la reserva instantánea solar para la instalación solar. De este modo en particular, puede conseguir la provisión o alimentación de la reserva instantánea solar.

La reserva instantánea solar se calcula preferentemente como el producto de la reserva instantánea relativa y la potencia solar inyectada en ese momento. En este caso, la reserva instantánea relativa puede ser un valor comparativamente constante, que se puede multiplicar de manera sencilla por la energía solar alimentada actualmente, que es básicamente conocida, al menos conocida para la instalación solar respectiva.

Opcionalmente, se propone que se tenga en cuenta una función de ponderación, en particular por multiplicación con un factor de ponderación positivo. La reserva instantánea solar también se puede modificar utilizando una función de ponderación, en particular multiplicándola por un factor de ponderación positivo, que puede estar en el rango de 0,5 a 2 en particular. Esto permite reajustar la reserva instantánea solar o tener en cuenta circunstancias especiales, como la ubicación específica del punto de conexión a la red en la que alimenta la instalación solar correspondiente.

Las descripciones anteriores y siguientes de o en conexión con instalaciones solares se refieren de forma particularmente preferible a sistemas fotovoltaicos.

Según una realización, se propone que el procedimiento se caracterice porque se calcule una reserva instantánea solar que se puede proporcionar para la instalación solar o para una instalación mixta que incluye al menos una instalación solar y al menos una instalación de energía eólica. Esto indica cuánta reserva instantánea puede mantener la al menos una instalación de energía eólica apoyando a la al menos una instalación solar cuando la instalación de energía eólica funciona en un modo de apoyo correspondiente. Se propone que esta reserva instantánea solar que se puede aportar se calcule en función de la potencia solar que se está alimentando actualmente, la potencia eólica que se está alimentando actualmente por la al menos una instalación de energía eólica en modo normal y el estado de la red de la red de suministro o la variable representativa de ésta. La reserva instantánea solar que se puede proporcionar es, por lo tanto, una reserva que se puede proporcionar y solicitar cuando sea necesario, por lo que no se proporciona de forma permanente ni se alimenta. Es por tanto el valor que indica hasta qué nivel se debe mantener una reserva instantánea solar que se puede suministrar. Además, la potencia solar alimentada actualmente fluye, porque debe complementarse con la potencia de apoyo de la instalación de energía eólica. También incluye el modo normal, en el que la instalación de energía eólica podría operar cuando no entre en el modo de apoyo. También se incluye el estado de la red de suministro eléctrico, ya que en última instancia puede determinar si existe la necesidad de potencia de apoyo.

De acuerdo con la invención, también se propone una instalación de energía eólica que puede generar energía eléctrica a partir del viento para alimentar una red de suministro eléctrico y en la que

la instalación de energía eólica tiene un rotor aerodinámico con palas de rotor que se pueden ajustar en términos de su ángulo de pala,

el rotor es operable a una velocidad de rotor variable, y

la instalación de energía eólica tiene un generador acoplado al rotor aerodinámico para generar una potencia de generador, donde

la instalación de energía eólica es operada en un modo normal en el que alimenta a la red de suministro eléctrico potencia eólica disponible hasta una potencia nominal, denotando potencia eólica disponible la potencia que, en función del viento y de las limitaciones técnicas, se puede obtener del viento mediante la instalación de energía eólica y alimentarse a la red de suministro eléctrico, y

la instalación de energía eólica cambia de un modo normal a un modo de apoyo dependiendo de una situación de funcionamiento de al menos una instalación solar que alimenta a la misma red.

En particular, se propone una instalación de energía eólica que está preparada para llevar a cabo un procedimiento según al menos una realización descrita anteriormente. Para ello dispone en particular de un computador de procesos en el que se implementa el procedimiento. No obstante, también es posible que esté conectado a computadores externos o que disponga de interfaces adecuadas para poder tener en cuenta las variables externas requeridas por el procedimiento. Una parte del procedimiento también se puede ejecutar o controlar en un computador de proceso externo.

Preferiblemente, existe un módulo meteorológico para evaluar y/o registrar datos meteorológicos, que también puede registrar la cantidad de radiación solar. Esto se basa en el descubrimiento de que la detección de la radiación solar en al menos una instalación de energía eólica puede proporcionar suficiente información sobre la potencia fotovoltaica disponible de una instalación fotovoltaica en las inmediaciones. El módulo meteorológico puede tener una fotocélula para medir la luz y/o una interfaz para recibir datos meteorológicos externos.

También se propone un parque eólico con varias instalaciones de energía eólica. El parque eólico tiene por lo tanto al menos dos instalaciones de energía eólica como las descritas anteriormente, y estas al menos dos instalaciones de energía eólica alimentan la red de suministro eléctrico a través de un punto común de conexión a la red. Como resultado, el procedimiento se puede usar de manera particularmente eficiente usando una pluralidad de instalaciones de energía eólica, porque de este modo se puede crear un gran potencial para la reserva instantánea u otra capacidad de apoyo.

De acuerdo con la invención, también se propone un sistema de energía eólica que comprende al menos un parque eólico como se ha descrito anteriormente y al menos una instalación solar, donde la al menos una instalación solar alimenta a la misma red de suministro eléctrico. Esta instalación solar puede alimentar preferentemente a la red de suministro eléctrico a través de un punto de conexión a la red diferente al del parque eólico. Esto significa que, en principio, tanto el parque eólico como la al menos una instalación solar pueden funcionar de forma independiente entre sí. Al mismo tiempo, se crea una sinergia en la que las instalaciones de energía eólica, es decir, el parque eólico, asumen tareas de apoyo, en particular la provisión de potencia de apoyo o reserva instantánea, a la instalación solar. Esto tiene lugar porque la instalación de energía eólica cambia de su modo normal a un modo de apoyo dependiendo de una situación de funcionamiento de la al menos una instalación solar.

La invención se explica con más detalle a continuación utilizando ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas.

Figura 1 muestra una instalación de energía eólica en una vista en perspectiva.

Figura 2 muestra esquemáticamente un parque eólico.

Figura 3 muestra una sección de una red de suministro eléctrico.

Figura 4 ilustra las posibles relaciones entre una potencia de reserva instantánea y un cambio de frecuencia en la red de suministro eléctrico.

La figura 1 muestra una instalación de energía eólica 100 con una torre 102 y una góndola 104. En la góndola 104 está dispuesto un rotor 106 con tres palas de rotor 108 y un spinner 110. Durante el funcionamiento, el viento hace girar el rotor 106 y, por lo tanto, acciona un generador en la góndola 104.

La figura 2 muestra un parque eólico 112 con, por ejemplo, tres instalaciones de energía eólica 100, que pueden ser iguales o diferentes. Las tres instalaciones de energía eólica 100 son, por lo tanto, representativas de básicamente cualquier número de instalaciones de energía eólica en un parque eólico 112. Las instalaciones de energía eólica 100 proporcionan su potencia, en particular la electricidad generada, a través de una red de parque eléctrico 114. Se suman las corrientes generadas o las potencias de las instalaciones de energía eólica individuales 100 y, por lo general, se proporciona un transformador 116, que aumenta la tensión en el parque para luego alimentarlo a la red de suministro 120 en el punto de alimentación 118, que también se denomina generalmente como PCC. La figura 2 es solo una ilustración simplificada de un parque eólico 112, que no muestra un controlador, por ejemplo, aunque, por supuesto, hay un controlador presente. La red de parque 114 también puede diseñarse de manera diferente, por ejemplo, en el sentido de que también hay un transformador a la salida de cada instalación de energía eólica 100, solo por nombrar otro ejemplo de realización.

La figura 3 muestra una sección de una red de suministro eléctrico 2 a la que están conectados un sistema fotovoltaico 4 y un parque eólico 6 con instalaciones de energía eólica 7, representados esquemáticamente. El parque eólico 6 puede estar diseñado como el parque eólico 112 de la figura 2 y tener instalaciones de energía eólica 7 como la instalación de energía eólica 100 de la figura 2. La red de suministro eléctrico 2 puede corresponder a la red de suministro eléctrico 120 de la figura 2.

Representativa de otros consumidores o alimentadores, la figura 3 muestra una ciudad 8 conectada a la red de suministro eléctrico 2, un consumidor industrial 10, que puede ser una fábrica, por ejemplo, y una gran central eléctrica 12 como generador adicional.

El sol 14 mostrado esquemáticamente y la manga de viento 16 floja pretenden indicar que la figura 3 muestra una situación meteorológica general para la red de suministro eléctrico 2 mostrada, en la que hay una fuerte radiación solar y poco viento. En consecuencia, la instalación fotovoltaica 4, que también puede denominarse instalación PV por simplicidad, genera una gran cantidad de potencia eléctrica P^pv, que se entrega a la red de suministro eléctrico 2. El grosor de la flecha y las otras flechas que se describen a continuación también deberían ilustrar al menos el nivel de potencia. Por lo tanto, una gran cantidad de potencia PV P_PVse alimenta a la red de suministro eléctrico, que se divide en los componentes de potencia P¹y P²que fluyen hacia diferentes áreas de la red de suministro eléctrico 2. Esto es solo con fines ilustrativos, para dejar claro que esta potencia P_PVgenerada por la instalación fotovoltaica 4 generalmente se pone a disposición de la red de suministro eléctrico 2.

Además, una componente de potencia P³está marcada con una flecha fina y, por lo tanto, solo debe representar una pequeña proporción de la potencia fotovoltaica P_PValimentada.

Esta componente de potencia adicional P³se pone a disposición del parque eólico 6. Cabe señalar que esto también es solo para fines ilustrativos y que esta componente de potencia P³no tiene que provenir directamente de la instalación fotovoltaica 4. Más bien, se trata de que el parque eólico 6 reciba una componente de potencia P³que es significativamente menor que la potencia P_PValimentada por el sistema fotovoltaico. Esto significa que la componente de potencia P³puede, al menos aritméticamente, ser parte de la potencia fotovoltaica total P_PValimentada.

En esta ilustración de la figura 3, se supone por lo tanto que el parque eólico 6 no puede generar ninguna potencia a partir del viento en la situación mostrada. Posteriormente, la componente de potencia P³se usa para poner los rotores 18 en rotación 20. Los rotores 18 pueden corresponder a los rotores 106 según la figura 1. La rotación 20 está indicada por las flechas correspondientes en la figura 3.

Los rotores 18 del parque eólico 6 se ponen así en rotación y se mantienen en esta rotación. Para ello se puede utilizar la componente de potencia P³. Las instalaciones de energía eólica 7 del parque eólico 6 y, por lo tanto, también el parque eólico 6 como tal se encuentran por lo tanto en un modo de apoyo. En la situación mostrada en la figura 3, en la que no hay viento, lo normal sería que las instalaciones de energía eólica se apagaran o, como máximo, se mantuvieran en modo de espera.

Debido a que cada uno de estos rotores 18 gira 20, cada instalación de energía eólica 7 tiene energía cinética en forma de energía rotacional del respectivo rotor 18. El parque eólico 6 tiene así una gran cantidad de energía de rotación en general. Solo como precaución, se señala que solo se muestran esquemáticamente cuatro instalaciones de energía eólica 7 en el parque eólico 6, pero que muchas más instalaciones de energía eólica pueden estar presentes en el parque eólico y pueden operarse como se describe, por ejemplo, más de 20, más de 50 o incluso más de 100 instalaciones de energía eólica 7.

Esta energía rotacional existente puede alimentarse como potencia de reserva instantánea P_Msi se requiere para respaldar la red de suministro eléctrico 2. Para ello, se dibuja una flecha ancha de forma discontinua. Esto pretende ilustrar que esta potencia de reserva instantánea P_Mpuede ser alimentada si es necesario, pero que no es alimentada permanentemente, sino solo en breves momentos cuando es necesario un apoyo correspondiente de la red de suministro eléctrico 2. Sin embargo, también se puede alimentar una gran potencia de apoyo P_M.

Una alimentación de este tipo de la potencia de apoyo P_Mpuede ser necesaria, por ejemplo, cuando el consumidor industrial 10 está conectado a la red de suministro eléctrico 2, o cuando se consume repentinamente una gran cantidad de potencia en la ciudad 8.

La Figura 3 ilustra un tipo de modo de apoyo para una situación particular donde no hay viento en absoluto. Sin embargo, también son posibles otras variantes, como, por ejemplo, que haya suficiente viento para alimentar al menos algo de potencia a la red de suministro eléctrico 2 a través del parque eólico 6. Según una variante, el parque eólico 6 y, por lo tanto, las instalaciones de energía eólica 7 funcionarían en un punto de trabajo óptimo, en el que la velocidad de los rotores 18 en particular tiene un valor óptimo para el viento predominante. Este punto de trabajo puede conservarse para la selección del modo de apoyo. No obstante, se ofrece un alto valor de potencia de reserva instantánea P_M. Esto puede significar que para una alimentación dependiente del cambio de frecuencia de la potencia de reserva instantánea P_M, se utiliza una dependencia diferente que en el modo normal.

Tal situación se ilustra en la figura 4 a modo de ejemplo. En el diagrama de la figura 4, se representa una potencia de reserva instantánea P_Men función del cambio de frecuencia df/dt para dos casos. La potencia de reserva instantánea P_Mse normaliza a una potencia de reserva instantánea máxima P^Mmaxa alimentar, que es la misma para ambos modos de funcionamiento. El cambio de frecuencia de la red de suministro eléctrico df/dt también se normaliza, es decir, a un máximo df/dt. También se traza -df/dt. El diagrama de la figura 4 muestra básicamente valores negativos del cambio de frecuencia df/dt. Por lo tanto, la abscisa normalizada oscila entre 0 y -1.

Dos funciones de dependencia para la potencia de reserva instantánea PM se muestran como ejemplos, a saber, la potencia de reserva instantánea P_{M S}para el modo de apoyo y la potencia de reserva instantánea P_{M N}para el modo normal.

En este ejemplo ilustrativo, la pendiente de la potencia de reserva instantánea P_MSpara el modo de apoyo es el doble de la pendiente de la potencia de reserva instantánea P_MNpara el modo normal. Además, la potencia de reserva instantánea P_MStambién se solicita antes en el modo de apoyo, es decir, con un cambio de frecuencia df/dt que es menor en términos de cantidad, que en el caso de la potencia de reserva instantánea P_MN, que aquí, por ejemplo, se requiere a partir de un cambio de frecuencia df/dt que es el doble de grande.

En la medida en que la potencia de reserva instantánea P_Mse entiende como una función dependiente del cambio de frecuencia que supera un valor límite inicial, la potencia de reserva instantánea P_MSen el modo de apoyo entrega un valor que es dos veces mayor que la potencia de reserva instantánea P_MNen el modo normal. Por ejemplo, la potencia de reserva instantánea P_MSdel modo de apoyo a un cambio de frecuencia normalizado de 0,4, es decir, a 0,2 por encima de su valor inicial, tiene un valor de potencia normalizado de poco más de 0,4, mientras que la potencia de reserva instantánea P_MNdel modo normal a el valor de cambio de frecuencia normalizado de 0, 6, es decir, 0,2 por encima de su valor inicial, tiene un valor de potencia normalizado de aproximadamente 0,2 y, por tanto, la mitad del valor correspondiente de la potencia de reserva instantánea P_MSdel modo de apoyo.

Esto también es solo un ejemplo y también es posible, por ejemplo, que los dos valores iniciales del modo normal y el modo de apoyo sean idénticos y/o cero.

Así, se reconoció que, en el caso de un alto porcentaje de generación de corriente mediante energías regenerativas, puede existir la necesidad de provisión instantánea de reservas por sistemas de generación basados en convertidores. Se reconoció que los sistemas fotovoltaicos solo pueden realizar reservas instantáneas mediante la integración de un dispositivo de almacenamiento adicional. Para este propósito, ahora se propone utilizar también instalaciones de energía eólica para la provisión de reservas instantáneas cuando el viento no sopla, pero se alimenta una cantidad proporcional de electricidad fotovoltaica como resultado de la radiación solar. Una sugerencia para esto es llevar las instalaciones de energía eólica a la velocidad del motor para poder usar la red con un requisito de reserva momentánea de la energía del rotor o energía de rotación para apoyar. Esto también se basa en el conocimiento de que, al menos estadísticamente, cuando la demanda de electricidad se cubre en gran medida con fotovoltaica, casi nunca se inyecta energía eólica y, por lo tanto, las capacidades de los convertidores de instalaciones de energía eólica apenas se utilizan. Sin embargo, existen también otras posibilidades para realizar esto, como ya se ha explicado anteriormente.

Con la invención propuesta, la integración de la red eléctrica de fuentes de energía renovable también debería mejorarse en general tanto como sea posible. Dado que, en principio, se puede requerir una provisión instantánea de reservas en cualquier momento en la red, una idea es implementar esto usando instalaciones de energía eólica. En este contexto, se reconoció que las instalaciones de energía eólica son generalmente muy adecuadas para la provisión de reservas instantáneas, ya que la masa del rotor, en particular el momento de inercia de la masa de cada rotor, es muy alto en relación con la potencia instalada.

Así, se puede conseguir una mejora en la integración en red de las energías renovables en general y en particular de las instalaciones de energía eólica e instalaciones fotovoltaicas y así conseguir una alta proporción de generación eléctrica a partir de fuentes de energía renovables. Las centrales eléctricas convencionales también pueden ser reemplazadas por centrales eléctricas basadas en instalaciones de energía eólica. Además, se puede evitar o al menos aumentar un límite superior relacionado con la red para la expansión de fuentes de energía renovable, que podría establecerse o que ya existe, debido a la falta de apoyo de red. En principio, las soluciones propuestas también pueden hacer posible que las redes se alimenten completamente desde convertidores, o al menos se puede lograr mejor este objetivo.

También se propone como solución el funcionamiento motorizado o al ralentí de las instalaciones de energía eólica para proporcionar una reserva instantánea a través de la energía cinética del rotor. Una ventaja importante de la invención es que se evitan los desfasadores giratorios o la instalación de almacenamiento en sistemas fotovoltaicos (sistemas PV) para proporcionar reserva instantánea. Por lo tanto, no solo se pueden reducir los costes de la integración en red de las energías renovables en general, sino que la solución propuesta también ofrece a los operadores de instalaciones de energía eólica la oportunidad de ofrecer un servicio de sistema adicional. Tal funcionalidad debe implementarse en particular en el sistema o control de parque.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para controlar al menos una instalación de energía eólica (7) para generar energía eléctrica a partir del viento para alimentar una red de suministro eléctrico (2), donde

- la instalación de energía eólica (7) comprende un rotor aerodinámico (18) con palas de rotor regulables en cuanto a su ángulo de pala,

- el rotor (18) puede funcionar a una velocidad de rotación de rotor variable, y

- la instalación de energía eólica (7) comprende un generador, que está acoplado al rotor aerodinámico (18), para generar una potencia de generador, donde

- la instalación de energía eólica (7) es operada en un modo normal en el que alimenta a la red de suministro eléctrico (2) potencia eólica disponible hasta una potencia nominal, donde la potencia eólica disponible indica una potencia que se puede obtener del viento y alimentarse a la red de suministro eléctrico (2) en función del viento y de las limitaciones técnicas de la instalación eólica (7), caracterizado porque

- la instalación de energía eólica (7) pasa de un modo normal a un modo de apoyo en función de una situación de funcionamiento de al menos una instalación solar que alimenta a la misma red de suministro eléctrico (2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la instalación de energía eólica (7) puede proporcionar más reserva instantánea en el modo de apoyo que en el modo normal.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se alimenta a la red de suministro eléctrico (2) una potencia de reserva instantánea Pm en función de un cambio de frecuencia df/dt de una frecuencia de red f que se detecta en la red de suministro eléctrico (2), donde se prevén diferentes dependencias de la potencia de reserva instantánea Pm en función del cambio de frecuencia df/dt entre el modo normal y el modo de apoyo de tal forma que, en el caso de un cambio de frecuencia df/dt idéntico, la magnitud de la potencia de reserva instantánea Pm en el modo de apoyo es mayor que en el modo normal, en particular, la potencia de reserva instantánea Pm se calcula utilizando la fórmula P^M=k*df/dt, donde k es un factor de dependencia y, respecto a su magnitud, es mayor en el modo de apoyo que en el modo normal.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para el apoyo de la red de suministro eléctrico (2) se ofrece una potencia de apoyo, en particular una potencia de reserva instantánea, que se puede solicitar para el propósito de alimentar a la red de suministro eléctrico (2), o que se puede inyectar dependiendo del comportamiento de la red, donde la al menos una instalación de energía eólica (7) ofrece una mayor potencia de apoyo en el modo de apoyo que en el modo de apoyo modo normal.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la instalación de energía eólica (7) alimenta en el modo de apoyo, al menos temporalmente, menos energía que en el modo normal a la red de suministro eléctrico (2) o extrae energía de la red de suministro eléctrico (2) para proporcionar de este modo una mayor reserva instantánea.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el modo de apoyo de la instalación de energía eólica (7) comprende al menos una operación seleccionada de la lista que comprende - una operación al ralentí en la que el rotor (18) de la instalación de energía eólica (7) gira impulsado por el viento, sin generar potencia,

- una operación de alta velocidad de rotación, en la que el rotor (18) de la instalación de energía eólica (7) gira a alta velocidad de rotación, donde no se alimenta potencia o solo se alimenta poca potencia, y

- una operación de potencia cero, en el que la velocidad de rotación aumenta hasta la velocidad de rotación máxima sin alimentación de potencia, y

- una operación motorizada, en la que el rotor (18) de la instalación de energía eólica (7) es accionado por potencia eléctrica (P^pv) procedente de la red de suministro eléctrico (2), la cual no supera la potencia solar instantánea inyectada en la red de suministro eléctrico (2) por la instalación solar.

7. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- el cambio al modo de apoyo depende de la velocidad del viento predominante y, además, o como alternativa - al menos una propiedad del modo de apoyo depende de la velocidad del viento predominante.

8. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- el cambio al modo de apoyo y, además, o como alternativa,

- al menos una propiedad del modo de apoyo

depende de al menos un estado de red de la red de suministro eléctrico (2) o de una variable que representa dicho estado de red, seleccionada de la lista que comprende

- una frecuencia de red,

- un cambio de frecuencia de la red,

- un gradiente de cambio de frecuencia de la red,

- una tensión de red,

- un cambio en la tensión de la red,

- una señal de estado de red externa que indica un estado de red,

- una proporción de convertidor de frecuencia que especifica una relación entre la potencia que se alimenta a la red de suministro eléctrico (2) mediante convertidores de frecuencia y la potencia total que se alimenta a la red de suministro eléctrico (2),

y

- una señal de solicitud que es transmitida por un operador de red para solicitar una reserva instantánea.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la instalación de energía eólica (7) cambia al modo de apoyo y su velocidad de rotación aumenta con respecto al modo normal cuando - la al menos una instalación solar alimenta al menos una proporción mínima predeterminable de su potencia nominal, en particular el 50 % de su potencia nominal, a la red de suministro eléctrico (2) y

- se ha detectado la necesidad de una reserva instantánea.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la al menos una instalación de energía eólica (7) funciona permanentemente en el modo de apoyo con una velocidad de rotación del rotor aumentada en comparación con el modo normal, siempre que

- la al menos una instalación solar alimente al menos una proporción mínima predeterminable de su potencia nominal, en particular al menos el 50 % de su potencia nominal, a la red de suministro eléctrico (2) y

- el viento dominante sea tan débil que al menos una instalación de energía eólica (7) pueda inyectar como máximo una proporción máxima predeterminable de su potencia nominal, en particular como máximo el 50 % de su potencia nominal, a la red de suministro eléctrico (2).

11. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

- se detecta la necesidad de una reserva instantánea relativa, donde esta reserva instantánea relativa caracteriza una potencia, que puede ser alimentada adicionalmente, con respecto a una potencia de referencia,

- en función de la necesidad detectada de la reserva instantánea relativa y de una potencia solar de referencia que caracteriza la instalación solar, se determina una reserva instantánea solar como la potencia que caracteriza una reserva instantánea que se va a mantener en reserva o a suministrar por la instalación solar,

- la al menos una instalación de energía eólica (7) es operada en un modo de apoyo de manera que pueda proporcionar la reserva instantánea solar determinada.

12. El procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque

- la reserva instantánea relativa especifica la potencia que se puede alimentar adicionalmente con respecto a una potencia que se alimenta instantáneamente en la red de suministro eléctrico (2) o en una sección de red relevante, y/o - la potencia solar de referencia específica la potencia solar que la instalación solar alimenta instantáneamente a la red de suministro eléctrico (2), y/o

- la al menos una instalación de energía eólica (7) se hace funcionar en un modo de apoyo de tal manera que tiene una velocidad de rotación aumentada en comparación con su modo normal para proporcionar de esta manera la reserva instantánea solar para la instalación solar.

13. El procedimiento según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque

- la reserva instantánea solar se produce como el producto de la reserva instantánea relativa y la energía solar inyectada instantáneamente, donde opcionalmente

- se tiene en cuenta una función de ponderación, en particular mediante la multiplicación de la reserva instantánea solar por un factor de ponderación positivo.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, para la instalación solar o para una instalación mixta que comprende al menos una instalación solar y al menos una instalación eólica (7), en función

- de la energía solar inyectada instantáneamente,

- de la energía eólica inyectada instantáneamente por al menos una instalación de energía eólica (7) en el modo normal,

- del estado de red de la red de suministro eléctrico (2) o de la variable que representa dicho estado de red, - se calcula una reserva instantánea solar que se puede proporcionar, que especifica cuanta reserva instantánea puede mantener en reserva la al menos una instalación eólica (7) con la ayuda de la al menos una instalación solar cuando la instalación eólica (7) se opera en un modo de apoyo correspondiente.

15. Una instalación de energía eólica (7) para generar energía eléctrica a partir del viento para alimentar una red de suministro eléctrico (2), donde

- el rotor (18) puede funcionar a una velocidad de rotación del rotor variable, y

- la instalación de energía eólica (7) pasa de su modo normal a un modo de apoyo en función de una situación de funcionamiento de al menos una instalación solar que alimenta a la misma red de suministro eléctrico.

16. Instalación de energía eólica (7) según la reivindicación 15, caracterizada porque está preparada para ejecutar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, presentando en particular un computador de procesos en el que se implementa el procedimiento.

17. Parque eólico (6) que comprende al menos dos instalaciones de energía eólica (7) según la reivindicación 15 o 16, donde las instalaciones de energía eólica (7) alimentan a la red de suministro eléctrico (2) a través de un punto común de conexión a la red.

18. Un sistema de energía eólica que comprende al menos un parque eólico (6) según la reivindicación 17 y al menos una instalación solar, donde al menos una instalación solar alimenta a la misma red de suministro eléctrico (2), preferiblemente a través de un punto de conexión de red diferente, y donde las instalaciones de energía eólica (7), en cada caso, cambian de su modo normal a un modo de apoyo dependiendo de una situación de funcionamiento de la al menos una instalación solar.