DE102012203121A1

DE102012203121A1 - Energiemanagementsystem

Info

Publication number: DE102012203121A1
Application number: DE201210203121
Authority: DE
Inventors: Oliver Gräbner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiemanagementsystem (1), umfassend ein Netzwerk (2) zur Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie. An das Netzwerk (2) sind Erzeugungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) koppelbar, durch die aus fossilen oder nuklearen oder erneuerbaren Energiequellen erzeugte elektrischer Energie in das Netzwerk (2) einspeisbar ist. Ferner sind an das Netzwerk (2) Verbrauchseinrichtungen (20, 21, 22) koppelbar, durch die aus dem Netzwerk (2) bezogene elektrische Energie in Nutzenergie umwandelbar ist. Außerdem sind an das Netzwerk (2) Speichereinrichtungen (50) koppelbar, durch die elektrische Energie aus dem Netzwerk (2) aufnehmbar, zwischenspeicherbar und in das Netzwerk (2) rückspeisbar ist. Erfindungsgemäß umfasst das Energiemanagementsystem (1) Prognosemittel (60, 61, 62) zur Erstellung von Energieverbrauchsprognosen für Verbrauchseinrichtungen (20, 21, 22), Steuermittel (70, 71, 72, 73, 74, 75) zur An- und Abkopplung der Erzeugungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) ans bzw. vom Netzwerk (2) sowie zur Regelung der Aufnahme und/ oder Rückspeisung von Energie durch die Speichereinrichtungen (50), und Kommunikationsmittel (80) zur Übermittlung der von den Prognosemitteln (60, 61, 62) erstellten Energieverbrauchsprognosen an die Steuermittel (70, 71, 72, 73, 74, 75). Erfindungsgemäß sind die Steuermittel (70, 71, 72, 73, 74, 75) dazu ausgebildet, aus übermittelten Energieverbrauchsprognosen Kopplungseingriffe für Erzeugungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) und/oder Regelungseingriffe für Erzeugungs- (10, 11, 12, 13) und/oder Speichereinrichtungen (50) zur Systemstabilisierung zu bestimmen und umzusetzen. Hierdurch wird eine hohe Systemstabilität bei guter Ausnutzung der Systeminfrastruktur erzielt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Energiemanagementsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein solches Energiemanagementsystem umfasst Erzeugungseinrichtungen, deren erzeugte elektrische Energie in ein Netzwerk zur Übertragung und Verteilung der Energie eingespeist und daraus durch Verbrauchseinrichtungen zur Umwandlung in Nutzenergie entnommen wird. Bislang werden die wesentlichen Erzeugungseinrichtungen durch zentral angeordnete Kraftwerke mit hohen Leistungen im Gigawattbereich gebildet, in welchen elektrische Energie aus fossilen oder nuklearen Energiequellen erzeugt und hierarchisch über Höchstspannungs-, Hochspannungs-, Mittelspannungs- und Niederspannungsnetze übertragen und an die Verbrauchseinrichtungen verteilt wird. Die Energieerzeugung erfolgt dabei verbrauchergesteuert, das heißt bei niedrigem Verbrauch wird wenig Energie erzeugt, während bei hohem Verbrauch viel Energie erzeugt wird.
Durch die wachsende Anzahl an Einrichtungen zur Erzeugung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen steht das bekannte Energiemanagementsystem vor erheblichen Herausforderungen. So hängt die Energieerzeugung durch Windkraftanlagen oder Photovoltaikanlagen von der vorherrschenden Wetterlage ab, wobei ein erzeugergesteuerter Energieverbrauch von Vorteil wäre. Daneben kann die Einspeisung und Verteilung von Energie nicht mehr zentral und hierarchisch geschehen, sondern muss dezentral und verteilt erfolgen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass bedarfsweise an das Netzwerk koppelbare Erzeugungseinrichtungen sowie Speichereinrichtungen zur Zwischenspeicherung von erzeugter aber aktuell nicht benötigter Energie zur Verfügung stehen müssen, um in Zeiten niedriger Energieerzeugung zusätzliche Energie ins Netzwerk einspeisen zu können. Eine besondere Herausforderung ist dabei, dass solche Erzeugungseinrichtungen nicht schnell genug an das Netzwerk ankoppelbar sind, um den aktuellen Energiebedarf decken zu können.
Zur Stabilisierung eines Energiemanagementsystems bei gleichzeitigem Ausbau der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen ist eine Echtzeitsteuerung des Energieverbrauchs erforderlich. Dies kann einerseits durch Lastregelung oder Lastabwurf erfolgen, wobei die aktuelle Erzeugung elektrischer Energie aus erneuerbaren Energienquellen gemessen und Verbrauchseinrichtungen bei Bedarf heruntergeregelt oder vom Netzwerk abgekoppelt werden. Andererseits kann der Energieverbrauch über Kostenanreize mittels intelligenter Stromzähler beeinflusst werden, wobei der Betrieb einer Verbrauchseinrichtung derart gesteuert wird, dass der Energieverbrauch in Zeiten mit niedrigem Energietarif anfällt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Energiemanagementsystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine hohe Systemstabilität bei guter Ausnutzung der Systeminfrastruktur aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Energiemanagementsystem mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach weist das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem Prognosemittel zur Erstellung von Energieverbrauchsprognosen für Verbrauchseinrichtungen auf. Diese können zum Beispiel Mess- und Rechenmittel zur Erfassung und Auswertung von für den künftigen Energieverbrauch der Verbrauchseinrichtungen relevanten Daten umfassen. Ferner weist das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem Steuermittel zur An- und Abkopplung der Erzeugungseinrichtungen an das beziehungsweise von dem Netzwerk sowie zur Regelung der Aufnahme und/oder Rückspeisung von Energie durch die Speichereinrichtungen auf. Die Steuermittel können aus dezentralen, den Erzeugungs- und Speichereinrichtungen zugeordneten Steuereinheiten und gegebenenfalls aus einem diese vernetzenden, zentralen Steuergerät gebildet sein. Außerdem weist das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem Kommunikationsmittel zur Übermittlung der von den Prognosemitteln erstellten Energieverbrauchsprognosen an die Steuermittel auf. Die Kommunikationsmittel können drahtlose und/oder leitungsgebundene Datenübertragungsmittel umfassen. Dabei sind die Steuermittel erfindungsgemäß dazu ausgebildet, aus übermittelten Energieverbrauchsprognosen Kopplungseingriffe für Erzeugungseinrichtungen und/oder Regelungseingriffe für Erzeugungs- und/oder Speichereinrichtungen zur Systemstabilisierung zu bestimmen und umzusetzen. Die Prognosemittel schätzen den zukünftigen Energieverbrauch der Verbrauchseinrichtungen beispielsweise aufgrund von historischen Verbrauchsdaten und/oder von physikalischen Grundlagen ab. Durch den in die Zukunft extrapolierten Energieverbrauch können die Steuermittel mit zeitlichem Vorlauf von Minuten bis Stunden zusätzliche Erzeugungseinrichtungen an das Netzwerk nehmen oder die Einspeisung von Energie in das Netzwerk und die Zwischenspeicherung von Energie in Speichereinrichtungen regeln und somit das Energiemanagementsystem stabilisieren. Durch die Prognose des Energieverbrauchs können vorausschauend Aktivitäten zur Vermeidung von Energieverbrauch ausgelöst, etwa Energieverbrauch vorzuziehen oder in die Zukunft zu schieben, und/oder bedarfsweise bereitstehende Erzeugungseinrichtungen hochgefahren werden. Durch die daraus gewonnenen Handlungsoptionen wird eine wesentlich größere Systemstabilität erreicht, als wenn nur auf den aktuellen Energiebedarf und die aktuelle Erzeugungskapazität reagiert wird. Zudem wird die vorhandene Infrastruktur des Energiemanagementsystems optimal ausgenutzt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem ferner Zählmittel zur Ermittlung von in vorgebbaren Tarifzeitzonen durch zugeordnete Verbrauchseinrichtungen bezogene Energie und Beeinflussungsmittel zur zeitlichen Verschiebung des Energieverbrauchs durch Festlegung von Energietarifen für die Tarifzeitzonen. Bei einer Vielzahl an Verbrauchseinrichtungen kann der betriebsbedingte Energieverbrauch zeitlich in gewissen Grenzen flexibel abgerufen werden. Die Beeinflussungsmittel können beispielsweise unterschiedlich hohe Energietarife für unterschiedliche Zeitzonen festlegen, um einen Anreiz für eine Verlegung des Energieverbrauchs beispielsweise von Zeiten niedriger Energieeinspeisung in Zeiten höherer Energieeinspeisung zu schaffen. Solche Energietarife nach Zeitzonen können an diesen Verbrauchseinrichtungen zugeordnete Zählmittel übertragen werden, so dass die Zeiten des Energieverbrauchs verbraucherseitig manuell oder automatisch festgelegt werden können. Durch diese vorausschauende Verschiebung des Energieverbrauchs kann ein wesentlicher Beitrag zur Systemstabilisierung geliefert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem ferner Verteilmittel zur zielgerichteten Übertragung der von einer Erzeugungseinrichtung eingespeisten Energie an Verbrauchseinrichtungen aus einem vorgebbaren Ausschnitt des Netzwerks. Durch eine derartige Umleitung von Energie aus Erzeugungseinrichtungen von einem Ausschnitt des Netzwerks, in welchem aktuell nur ein geringer Energieverbrauch herrscht, in einen Ausschnitt des Netzwerks, in welchen hoher, durch die ortsnahen Erzeugungseinrichtungen nicht deckbarer Energiebedarf besteht, kann über die bisher bekannten Echtzeitregelungen hinaus das Energiemanagementsystem durch die vorausschauende Planung erheblich stabilisiert und eine optimale Ausnutzung der Systeminfrastruktur ermöglicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems sind die Prognosemittel dazu ausgebildet, die Energieverbrauchprognose für eine Verbrauchseinrichtung, die elektrische Energie zur Herstellung einer Soll-Temperatur nutzt, aus einem Vergleich zwischen Ist- und Soll-Temperatur und aus aufgenommenen Verlaufsdaten der Ist-Temperatur zu erstellen. Beispielsweise können die Prognosemittel Kühl- oder Heizeinrichtungen sowohl von Gewerbeunternehmen als auch von Privathaushalten zugeordnet sein. Aufgrund eines Vergleichs zwischen Soll-Temperatur und Ist-Temperatur und dem Temperaturverlauf kann der nächste Einschalt- beziehungsweise Abschaltzeitpunkt und damit der Energieverbrauch prognostiziert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems sind die Prognosemittel dazu ausgebildet, die Energieverbrauchsprognose für einer Gruppe von Verbrauchseinrichtungen, die einem gemeinsamen Energiekunden zugeordnet sind, durch Aggregation von Energieverbrauchsprognosen der Mitglieder der Gruppe von Verbrauchseinrichtungen, die wiederum entweder durch die Prognosemittel erstellt oder geschätzt sind, zu erstellen. So können die Prognosemittel den Energiebedarf für einen kompletten Privathaushalt prognostizieren und Daten aus den einzelnen Verbrauchseinrichtungen aggregieren. Dies geschieht entweder durch Zusammenfassung der Werte von angeschlossenen Prognosemittel oder durch Schätzung des Energieverbrauchs von Verbrauchseinrichtungen ohne zugeordnete Prognosemittel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems sind die Prognosemittel dazu ausgebildet, die Energieverbrauchsprognose für eine als Ladestation für Fahrzeuge mit aufladbaren Energiespeichern ausgebildete Verbrauchseinrichtung aus voraussichtlichen Ankunftszeiten der Fahrzeuge an der Ladestation und gegebenenfalls deren voraussichtlichen Ladezuständen ihrer Energiespeicher zu erstellen. Hier können die Prognosemittel etwa in einer Verwaltungszentrale einer Flotte von elektrisch getriebenen Fahrzeugen integriert sein, also beispielsweise einer Mietfahrzeugflotte oder einer Teilfahrzeugflotte. Durch die zentralenseitige Disposition der Fahrzeuge, also durch die Kenntnis und Mitbestimmung von Abhol- und Rückgabezeitpunkten, kann der Energieverbrauch an den jeweiligen Ladestationen, die einen Abhol- und Rückgabeort darstellen, vorhersagt und der Ladestrom geregelt werden.
Vorzugsweise sind die voraussichtliche Ankunftszeit eines Fahrzeugs und ggf. der voraussichtliche Ladezustand seines Energiespeichers an der Ladestation im erfindungsgemäßen Energiemanagementsystem fortwährend über ein fahrzeugseitiges Bordgerät mit Positionsbestimmungssystem an die Prognosemittel übertragbar. Hierdurch wird die Energieverbrauchsprognose noch genauer, indem die Fahrzeuge beispielsweise mit Navigationssystemen ausgestattet sind und die Daten zu Ankunftszeit und reservierter Ladestation vom Bordgerät kontinuierlich an die Verwaltungszentrale übermitteln. Dadurch sind sehr präzise zukünftige Lastprofile ermittelbar.
Weiter vorzugsweise ist im erfindungsgemäßen Energiemanagementsystem die voraussichtliche Ankunftszeit eines Fahrzeugs einer Flotte von durch Nutzer buchbaren Fahrzeugen und der voraussichtliche Ladezustand seines Energiespeichers durch die Disposition der Fahrzeuge seitens einer Flottenverwaltungszentrale beeinflussbar und damit der Energieverbrauch an anfahrbaren Ladestationen prognostizierbar. Hierdurch hat das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem umgekehrt die Möglichkeit, Steuereingriffe für den Energieverbrauch an die Verwaltungszentrale zu senden. Durch die Disposition der Fahrzeuge und die angestrebten zukünftigen Ladezustände für das erneute Ausleihen ist die Verwaltungszentrale in der Lage, sowohl den Energiebedarf zeitlich zu verschieben als auch alle Kundenwünsche, wie zum Beispiel die Ausleihe eines Fahrzeugs mit vollgeladenem Energiespeicher zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, zu erfüllen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems sind die Prognosemittel dazu ausgebildet, eine Energieverbrauchsprognose für eine als Unterwerk ausgebildete Verbrauchseinrichtung zur Versorgung elektrischer Triebfahrzeuge über eine Fahrleitungsanlage aus elektronischen Fahrplandaten der Triebfahrzeuge zu erstellen. Die Prognosemittel sind hier in der Lage, Fahrpläne von elektrischen Triebfahrzeugen, wie zum Beispiel von Oberleitungsbussen, Straßenbahnen, Untergrundbahnen, Schnellbahnen sowie Nah- und Fernverkehrszügen, auszuwerten, um daraus den zukünftigen Energieverbrauch an einzelnen Unterwerken vorherzusagen, an welchen elektrische Energie aus dem Netzwerk an die Fahrleitungsanlage übergeben wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems sind Erzeugungseinrichtungen, durch die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugte elektrische Energie ins Netzwerk einspeisbar ist, Vorhersagemittel zur Erstellung einer Energieerzeugungsvorhersage aufgrund von Wetterprognosen zugeordnet, wobei den Steuermitteln eine erstellte Energieerzeugungsvorhersage zur An- beziehungsweise Abkopplung der Energieerzeugungseinrichtungen zuführbar ist. Die Wetterprognosen, die entweder über eigene Messstationen ermittelt oder aus systemfremden Medien übernommen werden können, sagen beispielsweise Windgeschwindigkeiten, die für die Energieerzeugung durch Windkraftanlagen wesentlich sind, Zugrichtungen von Wolkenfeldern und Intensitäten der Sonneneinstrahlung, die für die Energieerzeugung durch Photovoltaikanlagen wesentlich sind, oder auch Niederschlagsmengen, die für die Energieerzeugung durch Wasserkraftwerke wesentlich sind, voraus, um die zukünftige Energieerzeugung – zumindest für die nächsten Minuten und Stunden – zu prognostizieren und um dies den Steuermitteln im Netzwerk zuführen.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur ein erfindungsgemäßes Energiemanagementsystem 1 schematisch veranschaulicht ist. Das Energiemanagementsystem 1 umfasst ein Netzwerk 2 zur Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie, das Erdkabel und Freileitungen sowie Transformator- und Schaltstationen für unterschiedliche Spannungsregime aufweist.
An das Netzwerk 2 sind Erzeugungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 an- und abkoppelbar, die erzeugte elektrische Energie in das Netzwerk 2 einspeisen. Elektrische Energie wird beispielsweise in einer als Kernkraftwerk ausgebildeten Erzeugungseinrichtung 10 aus nuklearen Energiequellen erzeugt. Sie kann auch in einer als Kohlekraftwerk ausgebildeten Erzeugungseinrichtung 11 aus fossilen Energiequellen erzeugt werden. Daneben wird elektrische Energie in zunehmendem Maße in einer als Windkraftanlage ausgebildeten Erzeugungseinrichtung 12 oder in einer als Photovoltaikanlage ausgebildeten Erzeugungseinrichtung 13 oder in sonstigen nicht dargestellten Erzeugungseinrichtungen aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt.
An das Netzwerk 2 sind ferner Verbrauchseinrichtungen 20, 21, 22 an- und abkoppelbar, die aus dem Netzwerk 2 elektrische Energie entnehmen, um sie in Nutzenergie umzuwandeln. So kann eine Verbrauchseinrichtung 20 als Einzelgerät eines Endverbrauchers in einem Privathaushalt, also beispielsweise als Kühl- oder Heizeinrichtung, oder auch als Gruppe aller einem Privathaushalt und damit einem gemeinsamen Energiekunden zugeordneten Einzelgeräte ausgebildet sein. Eine Verbrauchseinrichtung 21 kann auch als Ladestation für elektrisch getriebene Fahrzeuge 30 mit aufladbaren Energiespeichern 31 ausgebildet sein. Des Weiteren kann eine Verbrauchseinrichtung 22 auch als Unterwerk zur Versorgung elektrischer Triebfahrzeuge 40 über eine Fahrleitungsanlage 41 ausgebildet sein. Auch durch nicht dargestellte Gewerbebetriebe können Verbrauchseinrichtungen gebildet sein.
Außerdem sind an das Netzwerk 2 Speichereinrichtungen 50 an- und abkoppelbar, die aktuell nicht benötigte Energie aufnehmen und zwischenspeichern, um sie dann bei Bedarf wieder in das Netzwerk 2 rückzuspeisen.
Erfindungsgemäß umfasst das Energiemanagementsystem 1 Prognosemittel 60, 61, 62, die zur Erstellung von Energieverbrauchsprognosen für Verbrauchseinrichtungen 20, 21, 22 eingerichtet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Verbrauchseinrichtung 20, die elektrische Energie zur Herstellung einer Soll-Temperatur beispielsweise zur Kühlung oder Heizung von Räumen oder Geräten in einem Privathaushalt nutzt, die Prognosemittel 60 zugeordnet, die dazu ausgebildet sind, eine Energieverbrauchsprognose aus einem Vergleich der gemessenen Ist-Temperatur und der vorgegebenen Soll-Temperatur und aus gemessenen Verlaufsdaten der Ist-Temperatur zu erstellen. Aus den Messdaten kann auf den Zeitraum und die Größe des nächsten Energieverbrauchs geschlossen werden. Alternativ können mehrere oder alle elektrischen Verbraucher eines Privathaushalts als Verbrauchseinrichtung 20 ausgebildet sein, und dieser die Prognosemittel 60 zugeordnet sein. Die Energieverbrauchsprognose einer solchen Gruppe von Verbrauchseinrichtungen 20, die einem gemeinsamen Energiekunden zugeordnet sind, kann dann durch Aggregation von Energieverbrauchsprognosen der einzelnen Mitglieder dieser Gruppe gewonnen werden. Die Energieverbrauchsprognose eines einzelnen Mitglieds dieser Gruppe von Verbrauchseinrichtungen 20 kann wiederum durch die Prognosemittel 60 erstellt oder geschätzt werden.
Der als Ladestation ausgebildeten Verbrauchseinrichtung 21 sind die Prognosemittel 61 zugeordnet, welche die Energieverbrauchsprognose aus voraussichtlichen Ankunftszeiten der Fahrzeuge an der Ladestation und/oder aus deren voraussichtlichen Ladezuständen ihrer Energiespeicher erstellen. Wenn die Fahrzeuge 30 ein Bordgerät 32 mit Positionsbestimmungssystem 33 – etwa ein Navigationsgerät – aufweisen, können die voraussichtliche Ankunftszeit und der voraussichtliche Ladezustand fortwährend an die Prognosemittel 61 übertragen und damit laufend aktualisiert werden. Sind die Prognosemittel 61 einer Verwaltungszentrale für eine ganze Flotte von elektrisch betriebenen Fahrzeugen 30 zugeordnet, so kann die Energiebedarfsprognose genau und für eine Vielzahl an durch die Flotte anfahrbaren Ladestationen 21 erstellt werden.
Der als Unterwerk ausgebildeten Verbrauchseinrichtung 22 sind die Prognosemittel 62 zugeordnet, die dazu ausgebildet sind, eine Energieverbrauchsprognose aus elektronischen Fahrplandaten der Triebfahrzeuge 40 zu erstellen. Die Fahrplandaten können über eine ständige Datenverbindung zum Betreiber der Triebfahrzeuge 40 aktuell gehalten werden. Die Energieverbrauchsprognose für ein Unterwerk hängt direkt von der Frequenz des Fahrbetriebs auf einem durch das Unterwerk versorgten Speiseabschnitt der Fahrleitungsanlage ab.
Daneben sind insbesondere den Erzeugungseinrichtungen 12, 13, die elektrische Energie aus erneuerbaren Energiequellen erzeugen, Vorhersagemittel 101 zugeordnet, die zur Erstellung einer Energieerzeugungsvorhersage aufgrund von Wetterprognosen ausgebildet sind. Da beispielsweise Windgeschwindigkeiten und Sonnenintensität unmittelbare Auswirkung auf die von Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen erzeugbaren Energien hat, stehen damit dem Energiemanagementsystem 1 neben den Energieverbrauchsprognosen auch Energieerzeugungsvorhersagen zur Verfügung, die über Kommunikationsmittel 80 Steuermitteln 70, 71, 72, 73, 74, 75 des Energiemanagementsystems 1 zugeführt werden. Die Kommunikationsmittel 80 können durch an sich bekannte drahtlose und/oder leitungsgebundene Datenübertragungsmittel der Nachrichtentechnik gebildet werden.
Zur Stabilisierung des Energiemanagementsystems 1 sind erfindungsgemäß Steuermittel 70 der Erzeugungseinrichtung 10, Steuermittel 71 der Erzeugungseinrichtung 11, Steuermittel 72 der Erzeugungseinrichtung 12, Steuermittel 73 der Erzeugungseinrichtung 13, und Steuermittel 75 den Speichereinrichtungen 50 zugeordnet, die über die Kommunikationsmittel 80 mit zentralen Steuermitteln 74 in Verbindung stehen. Die Steuermittel 70, 71, 72, 73, 74 sind dazu ausgebildet, aus den übermittelten Energieverbrauchsprognosen Kopplungseingriffe für Erzeugungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 zu bestimmen und umzusetzen. Steigt der prognostizierte Energieverbrauch an, so können beispielsweise zusätzliche Erzeugungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 an das Netzwerk 2 angekoppelt werden, um Energie einzuspeisen. Umgekehrt können Erzeugungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 vom Netzwerk 2 abgekoppelt werden, wenn ein Sinken des Energiebedarfs prognostiziert wird. Des Weiteren sind die Steuermittel 70, 71, 72, 73, 74, 75 dazu ausgebildet, aus übermittelten Energieverbrauchsprognosen Regelungseingriffe für die Erzeugungseinrichtungen 10, 11, 12, 13 und die Speichereinrichtungen 50 zu bestimmen, um die Einspeisung und Rückspeisung von elektrischer Energie in das Netzwerk 2 und in beziehungsweise aus den Speichereinrichtungen 50 zu regeln. Die Steuermittel 72, 73, 74 sind zudem dazu ausgebildet, aus den Energieerzeugungsvorhersagen Koppeleingriffe für die Erzeugungseinrichtungen 12, 13 aus erneuerbaren Energiequellen zu bestimmen und umzusetzen.
Durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken der Prognosemittel 60, 61, 62 und der Steuermittel 70, 71, 72, 73, 74, 75 über die Kommunikationsmittel 80 werden rechtzeitig Handlungsoptionen für das Energiemanagementsystem 1 geschaffen, die Energieeinspeisung in das Netzwerk 2 und gegebenenfalls eine Energiezwischenspeicherung sowohl verbrauchergesteuert als auch erzeugergesteuert zu beeinflussen. Letzteres wird unterstützt durch der Verbrauchseinrichtung 20 zugeordnete Zählmittel 90, die zur Ermittlung von in vorgebbaren Tarifzeitzonen bezogener Energie ausgebildet sind. Über Beeinflussungsmittel 91 können die Energietarife für die Tarifzeitzonen festgelegt werden, um beispielsweise in Zeiten geringer Energieerzeugung durch einen hohen Energietarif einen Anreiz für Betreiber von Verbrauchseinrichtungen für einen geringen Energieverbrauch zu schaffen. Umgekehrt kann durch Festlegung von Zeiten mit einem günstigen Energietarif eine zeitliche Verschiebung des Energieverbrauchs in diese Zeiten bewirkt werden. Um die Stabilität des Energiemanagementsystems 1 weiter zu erhöhen, umfasst es ferner Verteilmittel 100 zur zielgerichteten Übertragung von eingespeiste Energie an Verbrauchseinrichtungen 20, 21, 22 aus einem vorgebbaren Ausschnitt des Netzwerks 2. Insgesamt kann das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem 1 so seine Systeminfrastruktur optimal ausnutzen.

Claims

Energiemanagementsystem (1), umfassend ein Netzwerk (2) zur Übertragung und Verteilung von elektrischer Energie, an das Erzeugungseinrichtungen (10, 11, 12, 13), durch die aus fossilen oder nuklearen oder erneuerbaren Energiequellen erzeugte elektrische Energie in das Netzwerk (2) einspeisbar ist, Verbrauchseinrichtungen (20, 21, 22), durch die aus dem Netzwerk (2) bezogene elektrische Energie in Nutzenergie umwandelbar ist, und Speichereinrichtungen (50), durch die elektrische Energie aus dem Netzwerk (2) aufnehmbar, zwischenspeicherbar und in das Netzwerk (2) rückspeisbar ist, koppelbar sind, gekennzeichnet durch Prognosemittel (60, 61, 62) zur Erstellung von Energieverbrauchsprognosen für Verbrauchseinrichtungen (20, 21, 22), durch Steuermittel (70, 71, 72, 73, 74, 75) zur An- und Abkopplung der Erzeugungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) an das beziehungsweise von dem Netzwerk (2) sowie zur Regelung der Aufnahme und/oder Rückspeisung von Energie durch die Speichereinrichtungen (50), und durch Kommunikationsmittel (80) zur Übermittlung der von den Prognosemitteln (60, 61, 62) erstellten Energieverbrauchsprognosen an die Steuermittel (70, 71, 72, 73, 74, 75), wobei die Steuermittel (70, 71, 72, 73, 74, 75) dazu ausgebildet sind, aus übermittelten Energieverbrauchsprognosen Kopplungseingriffe für Erzeugungseinrichtungen (10, 11, 12, 13) und/oder Regelungseingriffe für Erzeugungs- (10, 11, 12, 13) und/oder Speichereinrichtungen (50) zur Systemstabilisierung zu bestimmen und umzusetzen.
Energiemanagementsystem (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend Zählmittel (90) zur Ermittlung von in vorgebbaren Tarifzeitzonen durch zugeordnete Verbrauchseinrichtungen (20) bezogene Energie und Beeinflussungsmittel (91) zur zeitlichen Verschiebung des Energieverbrauchs durch Festlegung von Energietarifen für die Tarifzeitzonen.
Energiemanagementsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend Verteilmittel (100) zur zielgerichteten Übertragung der von einer Erzeugungseinrichtung (10, 11, 12, 13) eingespeisten Energie an Verbrauchseinrichtungen (20, 21, 22) aus einem vorgebbaren Ausschnitt des Netzwerks (2).
Energiemanagementsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Prognosemittel (60) dazu ausgebildet sind, die Energieverbrauchprognose für eine Verbrauchseinrichtung (60), die elektrische Energie zur Herstellung einer Soll-Temperatur nutzt, aus einem Vergleich zwischen Ist- und Soll-Temperatur und aus aufgenommenen Verlaufsdaten der Ist-Temperatur zu erstellen.
Energiemanagementsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Prognosemittel (60) dazu ausgebildet sind, die Energieverbrauchsprognose für einer Gruppe von Verbrauchseinrichtungen (20), die einem gemeinsamen Energiekunden zugeordnet sind, durch Aggregation von Energieverbrauchsprognosen der Mitglieder der Gruppe von Verbrauchseinrichtungen (20), die wiederum entweder durch die Prognosemittel (60) erstellt oder geschätzt sind, zu erstellen.
Energiemanagementsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Prognosemittel (61) dazu ausgebildet sind, die Energieverbrauchsprognose für eine als Ladestation für Fahrzeuge (30) mit aufladbaren Energiespeichern (31) ausgebildete Verbrauchseinrichtung (61) aus voraussichtlichen Ankunftszeiten der Fahrzeuge (30) an der Ladestation und/oder aus deren voraussichtlichen Ladezuständen ihrer Energiespeicher (31) zu erstellen.
Energiemanagementsystem (1) nach Anspruch 6, wobei die voraussichtliche Ankunftszeit eines Fahrzeugs (30) und/oder der voraussichtliche Ladezustand seines Energiespeichers (31) an der Ladestation fortwährend über ein fahrzeugseitiges Bordgerät (32) mit Positionsbestimmungssystem (33) an die Prognosemittel (61) übertragbar sind.
Energiemanagementsystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die voraussichtliche Ankunftszeit eines Fahrzeugs (30) einer Flotte von durch Nutzer buchbaren Fahrzeugen (30) und der voraussichtliche Ladezustand seines Energiespeichers (31) durch die Disposition der Fahrzeuge (30) seitens einer Flottenverwaltungszentrale beeinflussbar und damit der Energieverbrauch an anfahrbaren Ladestationen prognostizierbar ist.
Energiemanagementsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Prognosemittel (62) dazu ausgebildet sind, eine Energieverbrauchsprognose für eine als Unterwerk ausgebildete Verbrauchseinrichtung (22) zur Versorgung elektrischer Triebfahrzeuge (40) über eine Fahrleitungsanlage (41) aus elektronischen Fahrplandaten der Triebfahrzeuge (40) zu erstellen.
Energiemanagementsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Erzeugungseinrichtungen (12, 13), durch die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugte elektrische Energie ins Netzwerk (2) einspeisbar ist, Vorhersagemittel (101) zur Erstellung einer Energieerzeugungsvorhersage aufgrund von Wetterprognosen zugeordnet sind und eine erstellte Energieerzeugungsvorhersage den Steuermitteln (72, 73) zur An- bzw. Abkopplung der Energieerzeugungseinrichtungen (12, 13) zuführbar ist.