用于调节供能网的方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及供能网领域。本发明尤其涉及用于调节整个供能网的方法。该供能网在此具有三个供电层面。
【背景技术】
[0002]供能网通常理解为电线路的网络，其中的物理过程可以通过所谓的基尔霍夫定律来进行描述，并且通过该网络将能量产生器(比如常规的发电站运营商等)的能量或电流传输或分配给耗电器(比如工业企业、家庭等)。对于这种传输在供能网中通常设置三个供电层面，所述三个供电层面在原则上是具有不同的、确定的电压范围的电网或电网层面。所述供电层面因此按照用于传输电能的电压范围和相应的分配功能来划分。在此在一个供能网中通常具有高压层面或传输层面、中压层面或分配层面、以及低压层面或精细分配层面。
[0003]在传输层面中，由大的发电机、诸如大的水力发电站、热力发电站或大的风电场所产生的能量被馈入，并比如通过功率变压器而被传输到分配层面。传输层面在此在最高和高压范围中、尤其在欧洲是在60kV (千伏)至380kV和更高的电压范围中运行。通过在中压范围(比如IkV至60kV)中运行的分配层面，电能通常被分配到区域分布的变电站和/或较大的机构、诸如医院、工厂等。分配层面在此通常通过变电所从上级供电层面、传输层面或高压层面来馈电。为了进行能量的精细分配，于是使用具有电压范围、比如在中欧在约230/400伏至1000伏的低压层面或精细分配层面。也即，能量于是从分配层面被变换到精细分配层面的电压范围，并因此比如给私人家庭、较小的工业企业等来供电。
[0004]许多当今运行的供能网在很久之前(大多在五十多年前)在其结构和拓扑上被设计。所述供能网大多具有中央结构或分级结构，其中所需的能量在最高的供电层面-也即在传输层面中被馈入，并从所述传输层面被转运到下级供电层面-也即分配层面和精细分配层面。因此能量流总是从一个或多个中央发电机(比如水力发电站、热力发电站等)向通常连接到下面两个供电层面的耗电器来运行。在最高的供电层面或传输层面上通常实施自动的调节，并且整个供能网通过下面两个供电层面-也即分配层面和精细分配层面上的消耗或需求来控制。
[0005]然而，最近由于不同因素、比如目前主要使用的化石能量载体(比如煤炭、天然气、石油)的有限范围、气候保护努力、环境保护利益等，所谓可再生能源、诸如水力、风能、太阳辐射等的利用变得越来越有意义。可再生能源的应用通常与所谓的分散发电和供电相关联，其中电能在耗电器附近被产生。在此发电设施、诸如小的水力发电站、小的风电场或太阳能电场或光伏发电场的效率通常被设计用于满足周围或附近环境中所连接的耗电器的能量需求。与当今供能网设计总还遵照的中央发电相反，在分散发电的情况下电能不仅馈入高压层面或传输层面中，而且还可以从比如小发电站通过中压层面或或分配层面和/或比如借助光伏设施还通过低压层面或精细分配层面来进行能量馈送。
[0006]但是，除了比如减小通过变换所致的损耗的优点之外，分散发电还带来以下缺点，来自风力、太阳能以及小规模的水力的能量生产比如由于天气依赖性与比如借助常规发电站的发电相比明显更少地可计划。另外，当今运行的供能网主要针对到一个方向上的能量传输来设计，也即从传输层面通过分配层面和精细分配层面至耗电器。现在如果在低的供电层面、如分配层面和/或精细分配层面上产生与在该供电层面上所消耗的相比更多的能量，那么就导致相反的能量流动方向。这意味着，从供能网的低的供电层面逆向馈入能量。这在供能网的运行安全性和可靠性上能够导致重大的问题。
[0007]由 2007 年 6 月的 IEEE Power Engineering Society General Meeting 中 PerLund 的文章 “The Danish Cell Project — Part 1-Background and General Approach，，和 N.Martensen、H.Kley、S.Cherian> 0.Pacific、Per Lund The Cell ControllerPilot Project:Testing a Smart Distribut1n Grid in Denmark，，、Proceedings，2009，216 — 222 页的 Grid Intertop2009:The Road to an Interoperable Grid 已知以下项目，该项目已由丹麦传输网运营商来推动和实现。在此尝试首先在供能网的运行安全性和运行可靠性方面来解决由于在供能网中分散发电比重大所形成的问题。在该文章所提出的解决方案中，提出重新构建或扩展供能网的已有的结构。在此尤其是传输层面和分配层面或其运营商通过自己的管理系统-所谓的电网控制器-而被更高度地集成。由该管理系统或该电网控制器来承担超级管理系统的一种角色，其中可以由该超级管理系统来协调分散的能量产生器、控制到传输层面上的有功和无功功率流、在紧急情况下从传输层面上去耦合部分分配层面、进而共同观测、控制和调节传输以及分配层面的运营商。这种管理系统的应用然而也具有结构非常复杂的缺点，并可能是对供能网的现有结构的大的并且昂贵的干预。另外，有争论的是，这种管理系统的应用对于相对大的供能网宄竟是否可实施，因为主要由所谓的电网控制器来承担管理。
[0008]另外，由文献WO 2012/008979 A2已知一种动态的、分布的供能网控制系统。通过该控制系统，在供能网中可以在传输层面和分配层面上控制和调节动态分布的发电装置。在此供能网在传输层面和分配层面的范围内被划分成区域。每个区域于是都分配有区域控制和调节模块，由该区域控制和调节模块来监控传输层面和分配层面的相应区域部分的控制和调节。另外，每个区域控制和调节模块都与多个局部的控制和调节模块相连，位于该区域中的分散的能量产生器与所述局部的控制和调节模块相耦合。发电和耗电由上级的、中央控制和调节模块来监控和分析，以保证在供能网中的电能平衡。另外还由不同的控制和调节模块来监控和分析，以便保证供能网中的能量平衡。附加地，由不同的控制和调节模块来监控和分析在供能网的特定节点上的能量流，以便在超过特定的系统参数时导入相应的用于电网安全和电网稳定的步骤和措施。在文献WO 2012/008979 A2中公开的系统还具有以下缺点，即具有非常复杂和昂贵的结构，因为必须将多个控制和调节模块引入到供能网中。另外还必须以大的耗费将模块安装在供能网中，并且为了进行充分的控制必须在供能网的不同位置处监控和分析多个系统参数。
[0009]由相应文献已知的两个系统还共同具有的缺点是，所述系统不能实现对精细分配层面或低压层面上分散产生和馈入的能量进行控制和调节。
【发明内容】
[0010]因此本发明所基于的任务是，说明一种用于调节整个供能网的方法，通过该方法能够以简单和有效的方式对整个供能网的不同供电层面进行分散控制和调节，而不用大的耗费并且不用考虑已有的电网拓扑。
[0011]该任务通过开头所提及的类型的、具有根据独立权利要求的特征的方法来解决。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中被描述。
[0012]根据本发明，利用开头所提及类型的方法来解决该任务，在该方法中三个供电层面中的每一个都被视为独立的调节单元，并因此可以独立地被调节。在各两个调节单元之间的接口在此通过在所述两个调节单元之间所传输的有功功率和无功功率的控制来定义。
[0013]根据本发明所提出的解决方案的主要方面在于，供能网在其整体上来看待，并且供电层面中的每个都被视为独立的调节单元。因此整个供能网的各个供电层面可以理解为链的环节，所述环节可以在接触点上通