DE102018124612A1 - Control of a local network area to implement a local energy community with a timetable - Google Patents
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Abstract
Offenbart wird u. a. ein Verfahren, durchgeführt von einer Steuereinrichtung, das Verfahren umfassend: Erhalten von einer Fahrplaninformation indikativ für eine Menge elektrischer Energie, die an zumindest einem Ankopplungspunkt zwischen einem lokalen Netzgebiet und einem öffentlichen Stromnetz für eine vordefinierte Zeitdauer zu übertragen ist, wobei ein erstes Übertragungsverfahren der elektrischen Energie innerhalb des lokalen Netzgebiets von einem vordefinierten zweiten Übertragungsverfahren des öffentlichen Stromnetzes zumindest temporär abweicht, wobei eine galvanische Trennung des lokalen Netzgebiets von dem öffentlichen Stromnetz an dem Ankoppelungspunkt realisiert ist; und Steuerung und/oder Regelung von einem oder mehreren Elementen, die von dem lokalen Netzgebiet umfasst sind, wobei die Steuerung und/oder Regelung zumindest teilweise basierend auf der erhaltenen Fahrplaninformation erfolgt. Offenbart werden ferner eine Vorrichtung zur Ausführung und/oder Steuerung dieses Verfahrens, ein System mit einer oder mehreren Vorrichtungen zur Ausführung und/oder Steuerung dieses Verfahrens und ein Computerprogramm zur Ausführung und/oder Steuerung dieses Verfahrens durch einen Prozessor.Is disclosed a. A method performed by a control device, the method comprising: obtaining schedule information indicative of a quantity of electrical energy that is to be transmitted for at least one coupling point between a local grid area and a public power grid for a predefined period of time, wherein a first transmission method of the electrical Energy within the local network area deviates at least temporarily from a predefined second transmission method of the public power network, with the local network area being galvanically isolated from the public power network at the coupling point; and control and / or regulation of one or more elements that are included in the local network area, wherein the control and / or regulation is based at least in part on the received schedule information. Also disclosed are a device for executing and / or controlling this method, a system with one or more devices for executing and / or controlling this method and a computer program for executing and / or controlling this method by a processor.
Description
GebietTerritory
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen die Steuerung eines lokalen Netzbereichs zur Realisierung einer Local Energy Community (LEC).Exemplary embodiments of the invention relate to the control of a local network area for realizing a local energy community (LEC).
Hintergrundbackground
Local Energy Communities sind selbstständige Versorgungseinheiten, die gemäß Winter Package zukünftig ökonomisch gefördert werden können.Local energy communities are independent supply units that can be funded economically in the future according to the Winter Package.
LECs umfassen eine oder mehrere Stromerzeugungsanlagen, sowie eine oder mehrere Lasten (z. B. Verbraucher). LECs bilden ein lokales Netzgebiet aus, das einen Ankopplungspunkt zu einem übergeordneten, öffentlichen Stromnetz aufweist, wobei elektrische Energie zwischen der LEC und dem öffentlichen Stromnetz ausgetauscht werden kann. Somit stellt das öffentliche Netz insbesondere ein Backup für das lokale Netzgebiet dar, um z. B. im Über- oder Minderlastfall die LEC versorgen zu können.LECs include one or more power generation plants as well as one or more loads (e.g. consumers). LECs form a local grid area that has a coupling point to a higher-level, public power grid, electrical energy being able to be exchanged between the LEC and the public power grid. Thus, the public network in particular represents a backup for the local network area in order to e.g. B. to be able to supply the LEC in case of overload or low load.
Damit das öffentliche Stromnetz nicht unnötig von einer derartigen LEC beeinflusst wird, sind strenge Anforderungen von der LEC einzuhalten, insbesondere um die Stabilität des öffentlichen Stromnetzes nicht zu gefährden. Dies macht den Auf- bzw. Ausbau von derartigen LECs teuer und aufwändig.So that the public power grid is not unnecessarily influenced by such a LEC, strict requirements must be met by the LEC, in particular in order not to endanger the stability of the public power grid. This makes the construction and expansion of such LECs expensive and complex.
Zusammenfassung einiger beispielhafter Ausführungsformen der ErfindungSummary of some exemplary embodiments of the invention
Es wäre wünschenswert, derartige LECs mit möglichst einfachen technischen Spezifikationen betreiben zu können, um diese vom Aufbau und von den Kosten her möglichst einfach ausgestalten bzw. die LECs vereinfachen zu können.It would be desirable to be able to operate such LECs with the simplest possible technical specifications in order to make them as simple as possible in terms of structure and cost, or to simplify the LECs.
Gemäß einem ersten beispielhaften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren offenbart, durchgeführt von einer Steuereinrichtung, das Verfahren folgendes umfassend:
- - Erhalten von einer Fahrplaninformation indikativ für eine Menge elektrischer Energie, die an zumindest einem Ankopplungspunkt zwischen einem lokalen Netzgebiet und einem öffentlichen Stromnetz für eine vordefinierte Zeitdauer zu übertragen ist, wobei ein erstes Übertragungsverfahren der elektrischen Energie innerhalb des lokalen Netzgebiets von einem vordefinierten zweiten Übertragungsverfahren des öffentlichen Stromnetzes zumindest temporär abweicht, wobei eine galvanische Trennung des lokalen Netzgebiets von dem öffentlichen Stromnetz an dem Ankoppelungspunkt realisiert ist; und
- - Steuerung und/oder Regelung von einem oder mehreren Elementen, die von dem lokalen Netzgebiet umfasst sind, wobei die Steuerung und/oder Regelung zumindest teilweise basierend auf der erhaltenen Fahrplaninformation erfolgt.
- - Obtaining schedule information indicative of a quantity of electrical energy that is to be transmitted at at least one coupling point between a local grid area and a public power grid for a predefined period of time, wherein a first transmission method of the electrical energy within the local grid area is carried out by a predefined second transmission method of the public power grid deviates at least temporarily, with a galvanic isolation of the local grid area from the public power grid at the coupling point; and
- - Control and / or regulation of one or more elements that are included in the local network area, wherein the control and / or regulation is based at least in part on the received schedule information.
Gemäß einem zweiten beispielhaften Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart, die zur Ausführung und/oder Steuerung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichtet ist oder jeweilige Mittel zur Ausführung und/oder Steuerung der Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Dabei können entweder alle Schritte des Verfahrens gesteuert werden, oder alle Schritte des Verfahrens ausgeführt werden, oder ein oder mehrere Schritte gesteuert und ein oder mehrere Schritte ausgeführt werden. Ein oder mehrere der Mittel können auch durch die gleiche Einheit ausgeführt und/oder gesteuert werden. Beispielsweise können ein oder mehrere der Mittel durch einen oder mehrere Prozessoren gebildet sein.According to a second exemplary aspect of the invention, an apparatus is disclosed which is set up for executing and / or controlling the method according to the first aspect of the invention or comprises respective means for executing and / or controlling the steps of the method according to the first aspect of the invention. Either all steps of the method can be controlled, or all steps of the method can be carried out, or one or more steps can be controlled and one or more steps can be carried out. One or more of the means can also be carried out and / or controlled by the same unit. For example, one or more of the means can be formed by one or more processors.
Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Bestandteil (z. B. Einrichtung) des lokalen Netzgebiets (z. B. umfasst von oder operativ (z. B. elektrisch) verbunden mit dem zumindest einen Ankopplungspunkt). Alternativ oder zusätzlich ist die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kommunikationstechnisch mit zumindest einem Element des lokalen Netzgebiets (z. B. mit einer Erzeugungseinrichtung, und/oder einer Last des lokalen Netzgebiets) verbunden. In diesem Fall ist die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung z. B. ein Server.The device according to the second aspect of the present invention is in particular a component (eg device) of the local network area (eg comprises or operatively (eg electrically) connected to the at least one coupling point). As an alternative or in addition, the device according to the second aspect of the present invention is connected in terms of communication technology to at least one element of the local network area (for example to a generating device and / or a load of the local network area). In this case, the device according to the second aspect of the present invention is e.g. B. a server.
Gemäß einem dritten beispielhaften Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart, die zumindest einen Prozessor und zumindest einen Speicher, der Programmcode beinhaltet, umfasst, wobei der Speicher und der Programmcode eingerichtet sind, mit dem zumindest einen Prozessor eine Vorrichtung (beispielsweise die Vorrichtung mit dem Prozessor und dem Speicher) dazu zu veranlassen, zumindest das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen und/oder zu steuern. Dabei können entweder alle Schritte des Verfahrens gesteuert werden, oder alle Schritte des Verfahrens ausgeführt werden, oder ein oder mehrere Schritte gesteuert und ein oder mehrere Schritte ausgeführt werden.According to a third exemplary aspect of the invention, a device is disclosed which comprises at least one processor and at least one memory which contains program code, the memory and the program code being set up with the at least one processor a device (for example the device with the processor and the memory) to at least execute and / or control the method according to the first aspect of the invention. Either everyone can Steps of the method are controlled, or all steps of the method are carried out, or one or more steps are controlled and one or more steps are carried out.
Gemäß einem vierten beispielhaften Aspekt der Erfindung wird ein System offenbart, das eine oder mehrere Vorrichtungen umfasst, die eingerichtet sind zur Ausführung und/oder Steuerung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder Mittel zur Ausführung und/oder Steuerung der Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisen. Dabei können entweder alle Schritte des Verfahrens gesteuert werden, oder alle Schritte des Verfahrens ausgeführt werden, oder ein oder mehrere Schritte gesteuert und ein oder mehrere Schritte ausgeführt werden.According to a fourth exemplary aspect of the invention, a system is disclosed which comprises one or more devices which are set up for executing and / or controlling the method according to the first aspect of the invention or means for executing and / or controlling the steps of the method according to the have first aspect of the invention. Either all steps of the method can be controlled, or all steps of the method can be carried out, or one or more steps can be controlled and one or more steps can be carried out.
In einer beispielhaften Ausgestaltung umfasst das System gemäß dem vierten beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung:
- - zumindest eine Vorrichtung nach zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
- - ein oder mehrere steuer- und/oder regelbaren Elemente, die über zumindest einen Ankopplungspunkt mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden sind;
- - wobei die zumindest eine Vorrichtung und das eine oder die mehreren Elemente ein lokales Netzgebiet ausbilden.
- - At least one device according to the second aspect of the present invention; and
- - One or more controllable and / or regulatable elements which are connected to a public power grid via at least one coupling point;
- - The at least one device and the one or more elements form a local network area.
Gemäß einem fünften beispielhaften Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm offenbart, das Programmanweisungen umfasst, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft. Unter einem Prozessor sollen in dieser Spezifikation unter anderem Kontrolleinheiten, Mikroprozessoren, Mikrokontrolleinheiten wie Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren (DSP), Anwendungsspezifische Integrierte Schaltungen (ASICs) oder Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) verstanden werden. Dabei können entweder alle Schritte des Verfahrens gesteuert werden, oder alle Schritte des Verfahrens ausgeführt werden, oder ein oder mehrere Schritte gesteuert und ein oder mehrere Schritte ausgeführt werden. Das Computerprogramm kann beispielsweise über ein Netzwerk wie das Internet, ein Telefon- oder Mobilfunknetz und/oder ein lokales Netzwerk verteilbar sein. Das Computerprogramm kann zumindest teilweise Software und/oder Firmware eines Prozessors sein. Es kann gleichermaßen zumindest teilweise als Hardware implementiert sein. Das Computerprogramm kann beispielsweise auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, z.B. einem magnetischen, elektrischen, elektro-magnetischen, optischen und/oder andersartigen Speichermedium. Das Speichermedium kann beispielsweise Teil des Prozessors sein, beispielsweise ein (nicht-flüchtiger oder flüchtiger) Programmspeicher des Prozessors oder ein Teil davon. Das Speichermedium ist beispielsweise gegenständlich, also greifbar, und/oder nicht-transitorisch.According to a fifth exemplary aspect of the invention, a computer program is disclosed which comprises program instructions which cause a processor to execute and / or control the method according to the first aspect of the invention when the computer program runs on the processor. In this specification, a processor is to be understood to mean, among other things, control units, microprocessors, microcontrol units such as microcontrollers, digital signal processors (DSP), application-specific integrated circuits (ASICs) or field programmable gate arrays (FPGAs). Either all steps of the method can be controlled, or all steps of the method can be carried out, or one or more steps can be controlled and one or more steps can be carried out. The computer program can be distributable, for example, over a network such as the Internet, a telephone or mobile radio network and / or a local network. The computer program can be at least partially software and / or firmware of a processor. It can also be implemented at least partially as hardware. The computer program can, for example, be stored on a computer-readable storage medium, e.g. a magnetic, electrical, electro-magnetic, optical and / or other storage medium. The storage medium can, for example, be part of the processor, for example a (non-volatile or volatile) program memory of the processor or a part thereof. The storage medium is, for example, objective, that is to say tangible, and / or non-transitory.
Diese fünf Aspekte der vorliegenden Erfindung weisen u.a. die nachfolgend beschriebenen - teilweise beispielhaften - Eigenschaften auf.These five aspects of the present invention include the properties described below, some of which are exemplary.
Unter einem Übertragungsverfahren („erstes“ bzw. „zweites Übertragungsverfahren“), in dem das lokale Netzgebiet und/oder das öffentliche Stromnetz betrieben wird, wird im Sinne des vorliegenden Gegenstands insbesondere verstanden, ob elektrische Energie in dem lokalen Netzgebiet und/oder dem öffentlichen Stromnetz im Gleichstrom-, Wechselstrom-, oder Drehstrom-Übertragungsverfahren übertragen wird. Die jeweiligen Übertragungsverfahren können sich untereinander durch die verwendete Netzfrequenz (auch als Nennfrequenz bezeichnet; trifft nur für das Wechselstrom und Drehstrom Übertragungsverfahren zu), die Spannung, Wirk- und/oder Blindleistung, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen, unterscheiden. Es versteht sich, das weitere derartige Parameter, die mit elektrischen Eigenschaften der zu übertragenden Energie in dem lokalen Netzgebiet und/oder dem öffentlichen Stromnetz im Zusammenhang stehen, das verwendete Übertragungsverfahren entsprechend charakterisieren können.A transmission method (“first” or “second transmission method”) in which the local network area and / or the public power grid is operated is understood in the sense of the present subject in particular whether electrical energy in the local network area and / or the public one Power network is transmitted in direct current, alternating current, or three-phase transmission method. The respective transmission methods can differ from each other by the network frequency used (also called nominal frequency; only applies to AC and three-phase transmission methods), the voltage, active and / or reactive power, to name just a few non-limiting examples. It goes without saying that further parameters of this type, which are related to electrical properties of the energy to be transmitted in the local network area and / or the public power grid, can characterize the transmission method used accordingly.
Das öffentliche Stromnetz wird regelmäßig im Bereich von Niederspannungs- und/oder Mittelspannungsverteilnetzen im Übertragungsverfahren Wechselstrom oder Drehstrom (d.h. dreiphasig) mit einer vordefinierten Spannungsebene betrieben. Das Niederspannungsverteilnetz weist z. B. regelmäßig eine deutlich niedrigere Spannungsebene (z. B. 400 V) auf als das Mittelspannungsverteilnetz (z. B. 10 kV, 20 kV oder 30 kV).The public power grid is regularly operated in the area of low-voltage and / or medium-voltage distribution networks using the alternating current or three-phase (i.e. three-phase) transmission method with a predefined voltage level. The low voltage distribution network has z. B. regularly a significantly lower voltage level (e.g. 400 V) than the medium-voltage distribution network (e.g. 10 kV, 20 kV or 30 kV).
Unter einer galvanischen Trennung des lokalen Netzgebiets von dem öffentlichen Stromnetz wird im Sinne des vorliegenden Gegenstands insbesondere verstanden, dass an dem zumindest einen Ankoppelungspunkt ein physisches Element angeordnet ist, dass die galvanische Trennung ermöglicht. Es besteht also zwischen dem lokalen Netzgebiet und dem öffentlichen Stromnetz bei der Verwirklichung keine elektrische Leitung (z. B. eine das lokale Netzgebiet mit dem öffentlichen Stromnetz unmittelbar verbindende Stromleitung). Dennoch ist es möglich, dass zwischen dem lokalen Netzgebiet und dem öffentlichen Stromnetz elektrische Leistung ausgetauscht wird. Geeignete Elemente sind im Nachfolgenden dieser Spezifikation detailliert erläutert.Galvanic isolation of the local network area from the public power network is understood in the sense of the present subject in particular that a physical element is arranged at the at least one coupling point that enables the galvanic isolation. There is therefore no electrical line between the local grid area and the public power grid when it is implemented (e.g. a power line that connects the local grid area directly with the public power grid). Nevertheless, electrical power can be exchanged between the local grid area and the public power grid. Suitable elements are explained in detail in the following of this specification.
Der vorliegende Gegenstand ermöglicht es, technische Spezifikationen des lokalen Netzgebiets wesentlich großzügiger, d. h. insbesondere mit mehr Abweichung bzw. Toleranz gegenüber Anforderungen des öffentlichen Stromnetzes, die ansonsten vollständig zu erfüllen wären, auszulegen. Durch die galvanische Trennung des lokalen Netzgebiets von dem öffentlichen Stromnetz wird die Stabilität des öffentlichen Stromnetzes durch herrschende Betriebsparameter des lokalen Netzgebiets, die mitunter stark von denen des öffentlichen Stromnetzes abweichen können, nicht gefährdet. Als weiteren technischen Effekt ermöglicht die gegenständliche Lösung, dass auf der Seite des lokalen Netzgebiets Steuerungsverfahren für von diesem umfasste Elementen wesentlich vereinfacht sind, da ebenfalls keine Parameter, die z. B. von dem öffentlichen Stromnetz vorgegeben sind, eingehalten werden müssen.The present subject makes it possible to interpret technical specifications of the local network area much more generously, ie in particular with more deviation or tolerance towards requirements of the public power network, which would otherwise have to be fully met. The galvanic separation of the local grid area from the public power grid does not endanger the stability of the public grid through prevailing operating parameters of the local grid area, which can sometimes differ significantly from those of the public grid. As a further technical effect, the objective solution enables control processes for elements encompassed by the local network area to be essential are simplified because there are also no parameters such. B. are specified by the public power grid, must be observed.
Eine eindeutige Qualifizierung zum übergeordneten Stromnetz kann durch eine galvanische Trennung an dem zumindest einen Ankopplungspunkt (z. B. ein Mittelspannungsanbindungspunkt zu einem Ortsnetz) erfolgen. Durch diese galvanische Trennung lassen sich die technischen Spezifikationen für das lokale Netzgebiet, z. B. eine LEC, vereinfachen bzw. gegenüber der öffentlichen Versorgung durch das öffentliche Stromnetz vereinfachen. Dies erlaubt den Einsatz von kostengünstigeren Elementen, da diese die mitunter hohen Erfordernisse des öffentlichen Stromnetzes nicht erfüllen müssen. Ferner können technische Größen (insbesondere Frequenz und Spannung) des lokalen Netzgebiets so verändert werden bzw. derart abweichen oder dynamisch genutzt werden, dass auszuführende Steuerungsverfahren in dem lokalen Netzgebiet vereinfacht sind. Ferner kann durch die galvanische Entkopplung z. B. die Frequenz als lokale Steuergröße für eine Leistungsbilanz genutzt werden.A clear qualification for the higher-level power grid can be achieved by galvanic isolation at the at least one coupling point (e.g. a medium-voltage connection point to a local network). This electrical isolation enables the technical specifications for the local network area, e.g. B. a LEC, simplify or simplify compared to the public supply through the public power grid. This allows the use of more cost-effective elements, since they do not have to meet the sometimes high requirements of the public power grid. Furthermore, technical variables (in particular frequency and voltage) of the local network area can be changed or deviated or used dynamically in such a way that control methods to be carried out in the local network area are simplified. Furthermore, z. B. the frequency can be used as a local control variable for a current account.
Das durch die galvanische Trennung von dem öffentlichen Stromnetz entstehende lokale Netzgebiet kann einerseits die Durchführung eines von der Fahrplaninformation repräsentierten Fahrplans (der z. B. von dem Betreiber des öffentlichen Stromnetzes vorgegeben ist) gewährleisten, und andererseits eine dezentrale Steuerung und/oder Regelung der Elemente des lokalen Netzgebiets unabhängig von dem öffentlichen Stromnetz durchführen.The local network area created by the galvanic separation from the public power grid can on the one hand ensure the implementation of a schedule represented by the schedule information (which is specified, for example, by the operator of the public power grid), and on the other hand decentralized control and / or regulation of the elements of the local grid area independently of the public grid.
Das öffentliche Stromnetz ist beispielsweise ein Hoch-, Mittel- und /oder Niederspannungsnetz. Das öffentliche Stromnetz wird beispielsweise auch als Verteilnetz bezeichnet.The public electricity network is, for example, a high, medium and / or low voltage network. The public power grid is also referred to as a distribution grid, for example.
Das lokale Netzgebiet ist beispielsweise autark. Ein derartiges lokales Netzgebiet ist beispielsweise zumindest ein Teil von einer LEC. Eine derartige LEC ist beispielsweise ein Wohnquartier und umfasst sämtliche energietechnischen Elemente bzw. Infrastrukturen) des Wohnquartiers.The local network area is self-sufficient, for example. Such a local network area is, for example, at least part of an LEC. Such a LEC is, for example, a residential area and includes all energy technology elements or infrastructures) of the residential area.
Ein derartiges lokales Netzgebiet zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine räumliche Nähe zwischen der Erzeugung und dem Verbrauch der erzeugten Energie besteht, nämlich beispielsweise innerhalb des lokalen Netzgebiets.Such a local network area is characterized in particular by the fact that there is spatial proximity between the generation and consumption of the energy generated, namely, for example, within the local network area.
Das lokale Netzgebiet umfasst beispielsweise ein oder mehrere Elemente. Ein derartiges Element ist beispielsweise eine Erzeugungseinrichtung bzw. Erzeugungsanlage (z. B. (Mikro) Blockheizkraftwerk, Windenergieanlage, Photovoltaikanlage, Gas-und-Dampf-Erzeugungsanlage, oder dergleichen, also eine zur Erzeugung von elektrischer Energie geeignete Einrichtung) und/oder eine Last (z. B. an (Strom-) Leitungen angeschlossene Verbraucher, wie elektrische Einrichtungen (Wärmepumpen, Haushaltsgeräte (z. B. Kühlschrank und/oder Waschmaschine), Unterhaltungselektronik, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen)) und/oder ein Speicher (z. B. stationäre Speicher, Elektrofahrzeuge). Insbesondere ein oder mehrere Elemente, die eine höhere Steuerbarkeit aufweisen (z. B. Wärmepumpen, stationäre Speicher, Elektrofahrzeuge), ermöglichen eine weitgehende Steuerung und/oder Regelung dieser von dem lokalen Netzgebiet umfassten Elemente nach beispielhaften Aspekten des vorliegenden Gegenstands. Insbesondere sind diejenigen Elemente der von dem lokalen Netzgebiet umfassten Elemente steuer- und/oder regelbar, die große steuer- und/oder regelbare Einheiten darstellen. Dies umfasst insbesondere diejenigen Elemente, die prozentual innerhalb des lokalen Netzgebiets einen signifikanten Anteil elektrische Energie verbrauchen und/oder erzeugen, wie z. B. Erzeugungseinrichtungen, Wärmepumpen, stationäre Speicher, und/oder Elektrofahrzeuge, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen. Für den Fall, dass nur diese vorgenannten Elemente des lokalen Netzgebiets steuer- und/oder regelbar sind, kann bereits eine effiziente Steuerung und/oder Regelung des lokalen Netzgebiets gemäß beispielhaften Ausgestaltungen des vorliegenden Gegenstands erfolgen.The local network area includes, for example, one or more elements. Such an element is, for example, a generating device or generating plant (e.g. (micro) combined heat and power plant, wind power plant, photovoltaic plant, gas and steam generating plant, or the like, that is to say a device suitable for generating electrical energy) and / or a load (e.g. consumers connected to (power) lines, such as electrical equipment (heat pumps, household appliances (e.g. refrigerator and / or washing machine), consumer electronics, to name just a few non-limiting examples)) and / or a Storage (e.g. stationary storage, electric vehicles). In particular, one or more elements which have a higher controllability (e.g. heat pumps, stationary storage, electric vehicles) enable extensive control and / or regulation of these elements encompassed by the local network area according to exemplary aspects of the present subject matter. In particular, those elements of the elements included in the local network area that can be controlled and / or regulated are large and / or controllable units. This includes, in particular, those elements that consume and / or generate a significant percentage of electrical energy within the local network area, such as. B. generating facilities, heat pumps, stationary storage, and / or electric vehicles, to name just a few non-limiting examples. In the event that only these aforementioned elements of the local network area can be controlled and / or regulated, efficient control and / or regulation of the local network area can already take place according to exemplary embodiments of the present subject matter.
Beispielsweise kann das lokale Netzgebiet mehrere Energieerzeugungsanlagen (z. B. jeweils ausgebildet als Photovoltaikanlage) umfassen, die jeweils demjenigen Hauseigentümer gehören, auf dessen Hausdach sie installiert sind, um nur ein nicht-limitierendes Beispiel zu nennen. Die die Elemente des lokalen Netzgebiets verbindenden elektrischen Leitungen gehören beispielsweise der LEC gemeinsam, oder sind von städtischem Eigentum, um nur ein weiteres nicht-limitierendes Beispiel zu nennen. Ferner ist der zumindest eine Ankoppelungspunkt zwischen dem lokalen Netzgebiet und dem öffentlichem Stromnetz nicht fest definiert, sondern kann je nach Anforderung und/oder Bedarf variieren bzw. variiert werden, soweit möglich.For example, the local network area can comprise a number of energy generation systems (for example, each designed as a photovoltaic system), each of which belongs to the house owner on whose house roof they are installed, to name just one non-limiting example. The electrical lines connecting the elements of the local network area belong jointly to the LEC, for example, or are owned by the city, to name just another non-limiting example. Furthermore, the at least one coupling point between the local network area and the public power grid is not firmly defined, but can vary or be varied as far as possible depending on the requirement and / or need.
Die von dem lokalen Netzgebiet umfassten Elemente sind zumindest teilweise, bevorzugt 100 %ig steuer- und/oder regelbar. Beispielsweise sind die von dem lokalen Netzgebiet umfassten Elemente, die (jeweils) als Erzeugungseinrichtung ausgebildet sind, derart steuer- und/oder regelbar, dass die (jeweils) von ihnen erzeugte elektrische Energie steuer- und/oder regelbar ist. Zum Beispiel kann die maximal mögliche Erzeugungsleistung einer jeweiligen oder von allen Erzeugungsanlagen des lokalen Netzgebiets eingestellt werden, oder reduziert bis hin zu überhaupt keiner erzeugten elektrischen Energie von den Erzeugungsanlagen entsprechend eingestellt werden. Ähnliches gilt für die von dem lokalen Netzgebiet umfassten Elemente, die als Lasten (z. B. Verbraucher) ausgebildet sind. Diese können beispielsweise in ihrem Verbrauch reduziert oder vollständig ausgeschaltet werden, um nur einige nicht-limitierende Beispiele für eine Steuerung und/oder Regelung zu nennen.The elements included in the local network area can be controlled and / or regulated at least in part, preferably 100%. For example, the elements encompassed by the local network area, which (each) are designed as generating devices, can be controlled and / or regulated in such a way that the (each) electrical energy generated by them can be controlled and / or regulated. For example, the maximum possible generation capacity of any or all of the generation plants in the local network area can be set, or reduced down to no electrical energy generated by the generation plants. The same applies to that of the local network area included elements that are designed as loads (e.g. consumers). These can be reduced in consumption, for example, or switched off completely, to name just a few non-limiting examples of control and / or regulation.
Die Elemente des lokalen Netzgebiets sind oder umfassen mindestens steuer- und/oder regelbare Lasten, die eine Rückwirkung/Fahrplanabweichung gegenüber der öffentlichen Versorgung durch das öffentliche Stromnetz im Sinne einer Bilanzverschiebung ausschließen können (z. B. durch die Steuerung der Lasten: Mehr- oder Minderverbrauch der Lasten bewirken, oder Last(en) komplett ausschalten, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen). Typische Realisierungen werden daher beispielsweise entweder 100%ig regelbare Lasten oder eine Kombination aus Lasten, ggf. Speichern und aus steuerbaren Erzeugungseinheiten als Elemente des lokalen Netzgebiets umfassen.The elements of the local grid area are or comprise at least taxable and / or controllable loads that can rule out retroactive effect / schedule deviation from the public supply through the public power grid in the sense of a balance shift (e.g. by controlling the loads: additional or Reduce consumption of the loads, or switch off the load (s) completely, to name just a few non-limiting examples). Typical realizations will therefore include, for example, either 100% controllable loads or a combination of loads, possibly stores and controllable generation units as elements of the local network area.
Eine entsprechende von dem lokalen Netzgebiet umfasste steuer- und/oder regelbare Last kann beispielsweise eine Wärme-Anwendung sein, die z. B. speicherfähig, sowie steuerbar ist, so dass beispielsweise der Prozess unterbrechbar ist. Um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen, umfassen derartige Wärme-Anwendungen z. B. das Betreiben eines Tauchsieders, einer Nachtspeicherheizung, einer Wärmepumpe eines Kühlgenerators, einer Klimaanlage, oder dergleichen. Eine entsprechende von dem lokalen Netzgebiet umfasste steuer- und/oder regelbare Last kann beispielsweise eine Zwischengröße einer derartigen Wärme-Anwendung und einer konventionellen Last, die z. B. lediglich ein- und ausschaltbar ist, sein. Dies kann beispielsweise eine Last aus Bereichen sein, in denen gesteuert und/oder geregelt werden kann, wie z. B. in den Bereichen von (z. B. Li-Ionen) Akkus, in denen ein Gestalten von Aufladeprozessen möglich ist (z. B. das Laden von einem Elektrofahrzeug).A corresponding controllable and / or regulatable load encompassed by the local network area can be, for example, a heating application which, for. B. storable, as well as controllable, so that, for example, the process can be interrupted. To name just a few non-limiting examples, such heat applications include e.g. B. the operation of a immersion heater, a night storage heater, a heat pump of a cooling generator, air conditioning, or the like. A corresponding controllable and / or regulatable load encompassed by the local network area can be, for example, an intermediate variable of such a heat application and a conventional load which, for. B. can only be switched on and off. This can be, for example, a load from areas in which control and / or regulation can be carried out, such as, for. B. in the areas of (e.g. Li-ion) batteries in which it is possible to design charging processes (e.g. charging from an electric vehicle).
Der zumindest eine Ankoppelungspunkt ist insbesondere ein Element, das sowohl von dem lokalen Netzgebiet als auch von dem (öffentlichen) Stromnetz gemeinsam genutzt wird. Dies kann beispielsweise ein gemeinsam genutztes leistungselektronisches Bauteil sein, das eine Kopplung zur Übertragung von elektrischer Leistung zwischen dem lokalen Netzgebiet und dem öffentlichen Stromnetz gewährleistet.The at least one coupling point is in particular an element that is shared both by the local network area and by the (public) power network. This can be, for example, a shared power electronic component that ensures a coupling for the transmission of electrical power between the local network area and the public power grid.
Die Fahrplaninformation umfasst oder repräsentiert beispielsweise eine Werteliste von mindestens einem Parameter. Alternativ oder zusätzlich umfasst oder repräsentiert die Fahrplaninformation beispielsweise einen oder mehrere Einzelwerte als Parameter, die z. B. als Gruppe gesamthaft oder einzeln übertragen werden können. Die Fahrplaninformation ist ferner beispielsweise indikativ für eine Vorgabe für mindestens einen Parameter des lokalen Netzgebiets bzw. des vorgelagerten Netzes (z. B. öffentliches Stromnetz) oder eines benachbarten lokalen Netzgebiets. Dieser mindestens eine Parameter ist beispielsweise ein Teil der Werteliste oder repräsentiert einen Einzelwert. Beispielsweise kann gemäß der Fahrplaninformation als Vorgabe der mindestens eine Parameter an zumindest einem Ankopplungspunkt des lokalen Netzgebiets zu dem vorgelagerten Netz (z. B. öffentliches Stromnetz) oder dem benachbarten lokalen Netzgebiet eingestellt werden, so dass der mindestens eine Parameter an dem zumindest einen Ankopplungspunkt z. B. entsprechend erfasst (z. B. gemessen) werden kann.The schedule information includes or represents, for example, a list of values of at least one parameter. Alternatively or additionally, the schedule information includes or represents, for example, one or more individual values as parameters which, for. B. can be transmitted as a group as a whole or individually. The schedule information is furthermore, for example, indicative of a specification for at least one parameter of the local network area or of the upstream network (e.g. public power network) or of a neighboring local network area. This at least one parameter is, for example, part of the list of values or represents an individual value. For example, according to the schedule information, the at least one parameter can be set at at least one coupling point of the local network area to the upstream network (e.g. public power grid) or the adjacent local network area, so that the at least one parameter at the at least one coupling point z . B. can be detected accordingly (e.g. measured).
Die Fahrplaninformation repräsentiert beispielsweise EVU (Energieversorgungsunternehmen)-typische Messzyklen, wie z. B. von der Dauer 1 min, 5 min, 10 min, 15 min, 20 min, 30 min, 1 Stunde, oder länger. Die Fahrplaninformation repräsentiert beispielsweise Mehr- oder Mindermengen elektrischer Energie, die gemäß dem sogenannten Ausgleichsenergiemarkt gehandelt wurden, und in dem entsprechenden Messzyklus in das Stromnetz eingespeist und/oder von mit dem Stromnetz verbundenen Lasten verbraucht werden sollten. Das lokale Netzgebiet stellt entsprechend die einzuspeisende Energie zur Verfügung bzw. verbraucht die entsprechende Energie des öffentlichen Stromnetzes.The schedule information represents, for example, EVU (energy supply companies) typical measurement cycles, such as B. of the
Die Fahrplaninformation wird beispielsweise erhalten, indem diese von einer von der zumindest einen Steuereinrichtung umfassten Kommunikationsschnittstelle erhalten (z. B. empfangen) wird. Die Fahrplaninformation wird beispielsweise von einer Netzleitstelle eines öffentlichen Stromnetzes an die zumindest eine Steuereinrichtung übermittelt (z. B. gesendet), und dann seitens der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt empfangen.The schedule information is obtained, for example, by receiving (eg receiving) it from a communication interface comprised by the at least one control device. The schedule information is transmitted (for example, sent) from a network control center of a public power network to the at least one control device, and then received by the device according to the second aspect.
Das Ausführen der Steuerung und/oder Regelung erfolgt beispielsweise, indem die (steuer- und/oder regelbaren) Elemente des lokalen Netzgebiets entsprechend gesteuert und/oder geregelt werden. Beispielsweise kann eine Steuerungsinformation von der Steuereinrichtung bestimmt werden, z. B. zumindest teilweise basierend auf der Fahrplaninformation. Anschließend kann die bestimmte Steuerungsinformation an das entsprechende zu steuernden bzw. zu regelnden Element (z. B. Last, Erzeugungseinrichtung, Energiespeicher, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen) ausgegeben (z. B. übermittelt) werden, so dass das entsprechende Element geregelt bzw. gesteuert wird. Die Ausgabe der Steuerungsinformation kann beispielsweise mittels einer von der Steuereinrichtung umfassten Kommunikationsschnittstelle erfolgen. Für den Fall, dass mehrere Elemente des lokalen Netzgebiets gesteuert und/oder geregelt werden sollen, können beispielsweise mehrere entsprechende Steuerungsinformationen - eine für ein jeweiliges Element der mehreren Elemente - bestimmt und anschließend an das entsprechende Element des lokalen Netzgebiets ausgegeben werden.The control and / or regulation is carried out, for example, by controlling and / or regulating the (controllable and / or regulatable) elements of the local network area accordingly. For example, control information can be determined by the control device, e.g. B. based at least in part on the schedule information. The specific control information can then be output (eg transmitted) to the corresponding element to be controlled or regulated (e.g. load, generating device, energy store, to name just a few non-limiting examples), so that the corresponding one Element is regulated or controlled. The control information can be output, for example, by means of a communication interface comprised by the control device. In the event that several elements of the local network area are to be controlled and / or regulated, For example, a plurality of corresponding control information items - one for a respective element of the plurality of elements - are determined and then output to the corresponding element of the local network area.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach allen Aspekten der Erfindung wird die Fahrplaninformation von einer zentralen Einrichtung des öffentlichen Stromnetzes erhalten, z. B. in dem die Fahrplaninformation von dieser zentralen Einrichtung an die Steuereinrichtung gesendet wird. Bei dieser zentralen Einrichtung des öffentlichen Stromnetzes kann es sich beispielsweise um einen Server handeln. Der Server kann beispielsweise von einer Netzleitstelle umfasst sein. Die Netzleitstelle überwacht und steuert und/oder regelt das öffentliche Stromnetz, insbesondere um die Versorgung durch das öffentliche Stromnetz sicherzustellen. Hierbei wird insbesondere darauf geachtet, dass die Nennfrequenz des öffentlichen Stromnetzes austariert ist - im Sinne einer Frequenzregelung, und d. h. möglichst konstant gehalten wird. Ferner erfolgt beispielsweise eine Absicherung von lokalen Leistungsüberlastungen im lokalen Fehlerfall und/oder bei geplanten Wartungsmaßnahmen. Bei einer zu großen Abweichung der Ist-Nennfrequenz von der Soll-Nennfrequenz des öffentlichen Stromnetzes kann es zu einer Unterbrechung der Versorgung durch das öffentliche Stromnetz kommen.In an exemplary embodiment according to all aspects of the invention, the schedule information is obtained from a central facility of the public electricity network, e.g. B. in which the schedule information is sent from this central device to the control device. This central facility of the public electricity network can be, for example, a server. The server can be comprised, for example, by a network control center. The network control center monitors and controls and / or regulates the public power grid, in particular to ensure the supply from the public power grid. Here, particular care is taken to ensure that the nominal frequency of the public power grid is balanced - in the sense of frequency regulation, and d. H. is kept as constant as possible. In addition, for example, local power overloads are secured in the event of a local fault and / or in the case of planned maintenance measures. If the actual nominal frequency deviates too much from the nominal nominal frequency of the electricity grid, the supply from the electricity grid may be interrupted.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach dem zweiten Aspekt ist die Vorrichtung, räumlich Nahe angeordnet bzw. weist eine räumliche Nähe zu den von dem lokalen Netzgebiet umfassten steuer- und/oder regelbaren Elementen derart auf, dass keine Elemente des öffentlichen Stromnetzes zwischen diesen angeordnet sind.In an exemplary embodiment according to the second aspect, the device is arranged spatially close or is spatially close to the controllable and / or regulatable elements encompassed by the local network area in such a way that no elements of the public power grid are arranged between them.
Die Begriffe bzw. die Formulierungen „räumlich Nahe“ bzw. „räumliche Nähe“ umfassen im Sinne des vorliegenden Gegenstands, dass die Vorrichtung in einem geographischen Umkreis von 10, 5, 4, 3, 2, 1 km oder weniger zu zumindest einem weiteren Element, das von dem lokalen Netzgebiet umfasst ist, bevorzugt zu allen Elementen des lokalen Netzgebiets angeordnet ist.The terms or the wording “spatially close” or “spatially close” in the sense of the present object include that the device within a geographical radius of 10, 5, 4, 3, 2, 1 km or less to at least one further element , which is included in the local network area, is preferably arranged to all elements of the local network area.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung ist das erste Übertragungsverfahren des lokalen Netzgebiets ein Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Drehstromübertragungsverfahren.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, the first transmission method of the local network area is a direct current, alternating current or three-phase transmission method.
Für den Fall, dass das lokale Netzgebiet in einem Wechselstrom- oder Drehstromübertragungsverfahren betrieben wird, wird das lokale Netzgebiet mit einer definierten bzw. einstellbaren Netzfrequenz betrieben.In the event that the local network area is operated in an AC or three-phase transmission method, the local network area is operated with a defined or adjustable network frequency.
Die Netzfrequenz des lokalen Netzgebiets wird auch als Nennfrequenz des lokalen Netzgebiets im Nachfolgenden dieser Spezifikation bezeichnet Die Netzfrequenz ist innerhalb des lokalen Netzgebiets einheitlich. Die Netzfrequenz ist bis auf kleinere regeltechnische Abweichungen vom Nennwert insbesondere zeitlich konstant.The network frequency of the local network area is also referred to as the nominal frequency of the local network area in the following of this specification. The network frequency is uniform within the local network area. The network frequency is constant over time, apart from minor deviations from the nominal value.
Für den Fall, dass das lokale Netzgebiet in einem Gleichstromübertragungsverfahren betrieben wird, wird das lokale Netzgebiet mit einer definierten bzw. einstellbaren Spannungsebene bzw. Spannung betrieben.In the event that the local network area is operated using a direct current transmission method, the local network area is operated with a defined or adjustable voltage level or voltage.
Ferner können an einem oder mehreren Abgriffen, die von dem lokalen Netzgebiet bereitgestellt werden, für Verbraucher unterschiedliche Spannungen (z. B. 230 V, 400 V, 800 V, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen) bereitgestellt werden. Spannungen des lokalen Netzgebiets können durch den Einsatz von Wechsel- und/oder Gleichrichtern sowohl in Wechselstrom, Drehstrom als auch in Gleichstrom an jeweils verschiedenen Abgriffen in unterschiedlicher Höhe bereitgestellt werden.Furthermore, different voltages (eg 230 V, 400 V, 800 V, to name just a few non-limiting examples) can be provided to consumers on one or more taps provided by the local network area. Voltages of the local network area can be provided by using inverters and / or rectifiers both in alternating current, three-phase current and in direct current at different taps at different levels.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung umfasst das Verfahren ferner, für den Fall dass das erste Übertragungsverfahren ein Wechselstrom- oder Drehstromübertragungsverfahren ist:
- - Bestimmen von zumindest einem Steuerparameter mit dem zumindest eine Netzfrequenz des lokalen Netzgebiets verändert wird, wobei der zumindest eine Steuerparameter ausgegeben wird, so dass die Netzfrequenz des lokalen Netzgebiets verändert ist.
- - Determination of at least one control parameter with which at least one network frequency of the local network area is changed, the at least one control parameter being output, so that the network frequency of the local network area is changed.
Das Einstellen der Netzfrequenz ermöglicht Regelungsmechanismen im lokalen Netzgebiet, die beispielsweise nach dem P(U) Ansatz agieren. Weitere Details hierzu sind im Nachfolgenden dieser Spezifikation beschrieben.Setting the network frequency enables control mechanisms in the local network area, which operate according to the P (U) approach, for example. Further details are described in the following of this specification.
Der zumindest eine Steuerparameter kann ferner beispielsweise andere technische Größen umfassen, so dass diese technischen Größen entsprechend in dem lokalen Netzgebiet eingestellt werden können durch die Steuerung und/oder Regelung von dem einen oder den mehreren Elementen. Derartige technische Größen, die entsprechend von dem zumindest einen Steuerparameter umfasst oder repräsentiert sein können, sind z. B. Oberwellenparameter, Kurzschlussleistungsparameter, oder dergleichen, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen.The at least one control parameter can also include other technical parameters, for example, so that these technical parameters can be set accordingly in the local network area by controlling and / or regulating the one or more elements. Such technical variables, which may be included or represented by the at least one control parameter, are e.g. B. harmonic parameters, short-circuit power parameters, or the like, to name just a few non-limiting examples.
Das Ausgeben des Steuerparameters bewirkt beispielsweise, dass ein Anpassen bzw. Einstellen der Netzfrequenz erfolgt. Beispielsweise erfolgt die Ausgabe, indem z. B. eine Steuerungsinformation an zumindest ein Element des lokalen Netzgebiets übermittelt wird. Z. B. kann das Übermitteln über ein Kommunikationsnetz erfolgen, z. B. das Internet, über ein Local Area Network (LAN), über ein drahtloses Kommunikationsnetz (z. B. gemäß dem Wireless Local Area Network (WLAN) und/oder Bluetooth Standard), über ein Mobilfunknetz (z. B. gemäß dem General Packet Radio Service (GPRS), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), oder Long Term Evolution (LTE)-Standard), oder über eine (z. B. lokale) Funklösung (z. B. gemäß der Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) Spezifikation), um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen. Es versteht sich, dass dies voraussetzt, dass diejenigen Elemente des lokalen Netzgebiets, welche miteinander kommunizieren sollen, eine oder mehrere zur derartigen Kommunikation ausgebildete Kommunikationsschnittstellen umfassen oder mit diesen verbindbar sind.The output of the control parameter has the effect, for example, that the mains frequency is adjusted or set. For example, the output takes place by e.g. Legs Control information is transmitted to at least one element of the local network area. For example, the transmission can take place via a communication network, e.g. B. the Internet, over a Local Area Network (LAN), over a wireless communication network (e.g. according to the Wireless Local Area Network (WLAN) and / or Bluetooth standard), over a cellular network (e.g. according to the General Packet Radio Service (GPRS), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), or Long Term Evolution (LTE) standard), or via a (e.g. local) radio solution (e.g. according to the Long Range Wide Area Network ( LoRaWAN) specification), to name just a few non-limiting examples. It goes without saying that this presupposes that those elements of the local network area which are to communicate with one another comprise or can be connected to one or more communication interfaces designed for such communication.
Der zumindest eine Steuerparameter des lokalen Netzgebiets kann ferner weitere Parameter umfassen oder repräsentieren, wie beispielsweise Strom, Spannung, Wirk- und/oder Blindleistung, oder dergleichen Parameter. Diese Parameter des zumindest einen Steuerparameters können beispielsweise im lokalen Netzgebiet eingestellt werden, so dass z. B. an dem zumindest einen Ankopplungspunkt (z. B. gemäß der Fahrplaninformation vorgegebene Sollwerte) eingehalten werden.The at least one control parameter of the local network area can further include or represent further parameters, such as current, voltage, active and / or reactive power, or the like parameters. These parameters of the at least one control parameter can be set, for example, in the local network area, so that, for. B. at the at least one coupling point (z. B. according to the schedule information specified target values) are observed.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung sind mehrere Ankopplungspunkte zwischen dem öffentlichen Stromnetz und dem lokalen Netzgebiet ausgebildet, wobei das Anpassen der Netzfrequenz des lokalen Netzgebiets zumindest teilweise basierend auf der erhaltenen Fahrplaninformation für die mehreren Ankopplungspunkte erfolgt.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, a plurality of coupling points are formed between the public power grid and the local grid area, the adaptation of the grid frequency of the local grid area being based at least in part on the timetable information obtained for the plurality of coupling points.
Das lokale Netzgebiet kann ferner mehrere Ankoppelungspunkte zu dem öffentlichen Stromnetz aufweisen, wie in beispielhaften Ausgestaltungen nach allen Aspekten der vorliegenden Erfindung in dieser Beschreibung beschrieben ist. Ferner kann jedoch das lokale Netzgebiet auch autark, d. h. unabhängig vom (übergeordneten) öffentlichen Stromnetz betrieben werden. Das lokale Netzgebiet kann zumindest temporär, d. h. für eine vordefinierte zeitliche Dauer, autark von dem öffentlichen Stromnetz betrieben werden.The local network area can furthermore have a plurality of coupling points to the public power network, as is described in exemplary embodiments in accordance with all aspects of the present invention in this description. Furthermore, the local network area can also be self-sufficient, i.e. H. can be operated independently of the (higher-level) public power grid. The local network area can at least temporarily, i. H. operated independently from the public power grid for a predefined period of time.
Über die zumindest zwei Ankopplungspunkte kann jeweils von dem lokalen Netzgebiet in das öffentliche Stromnetz, oder vice versa, elektrische Energie transferiert werden. Es versteht sich, dass auch mehr als zwei Ankopplungspunkte von dem Begriff „mehrere Ankopplungspunkte“ im Sinne des Gegenstands umfasst sind.Electrical energy can be transferred from the local network area to the public power grid, or vice versa, via the at least two coupling points. It goes without saying that the term “multiple coupling points” in the sense of the object also encompasses more than two coupling points.
Die zumindest eine Steuereinrichtung steuert und/oder regelt beispielsweise von den mehreren Ankopplungspunkten umfasste Elemente bzw. die Elemente des lokalen Netzgebiets derart, dass an den mehreren Ankopplungspunkten beispielsweise gemäß der Fahrplaninformation bestimmte Mehr- oder Minderbedarfe elektrischer Energie des öffentlichen Stromnetzes entsprechend übertragen werden.The at least one control device controls and / or regulates, for example, elements comprised by the several coupling points or the elements of the local network area in such a way that certain additional or reduced requirements for electrical energy of the public power network are correspondingly transmitted at the several coupling points, for example in accordance with the schedule information.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung ist die zumindest eine Steuereinrichtung mit dem zumindest einen Ankopplungspunkt operativ verbunden oder von dem Ankopplungspunkt umfasst. Die zumindest eine Steuereinrichtung ist beispielsweise mit dem zumindest einen Ankopplungspunkt elektrisch verbunden, z. B. über eine elektrische Leitung.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, the at least one control device is operatively connected to the at least one coupling point or is comprised by the coupling point. The at least one control device is, for example, electrically connected to the at least one coupling point, e.g. B. via an electrical line.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung ist die galvanische Trennung von dem Ankopplungspunkt realisiert oder umfasst, wobei die galvanische Trennung insbesondere mittels eines leistungselektronischen Umrichters oder eines Tief- oder Hochsetzstellers realisiert ist.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, the electrical isolation from the coupling point is implemented or included, the electrical isolation being implemented in particular by means of a power electronic converter or a step-down or step-up converter.
Ein derartiger leistungselektronischer Umrichter ist beispielsweise ein leistungselektronischer Wechselrichter, der z. B. hinter einer Ortsnetzstation angeordnet ist. Ein derartiger Tief- oder Hochsetzsteller ist beispielsweise direkt an dem Ankopplungspunkt (z. B. Mittelspannungsanbindungspunkt eines Ortsnetzes) angeordnet. Die zumindest eine Steuereinrichtung kann beispielsweise den elektronischen Umrichter oder einen Tief- oder Hochsetzsteller umfassen.Such a power electronic converter is, for example, a power electronic inverter, the z. B. is arranged behind a local network station. Such a buck or step-up converter is arranged, for example, directly at the coupling point (e.g. medium-voltage connection point of a local network). The at least one control device can comprise, for example, the electronic converter or a step-down or step-up converter.
Die galvanische Trennung ermöglicht es, dass auf der Seite des öffentlichen Stromnetzes geforderte Rahmenbedingungen, z. B. zur Aufrechterhaltung der Stabilität des öffentlichen Stromnetzes, eingehalten werden, und gleichzeitig auf der Seite des lokalen Netzgebiets eine Verletzung dieser Rahmenbedingungen möglich ist, ohne dass dies einen Einfluss auf das öffentliche Stromnetz hat.The galvanic isolation enables the framework conditions required on the side of the public power grid, e.g. B. to maintain the stability of the public grid, and at the same time a violation of these framework conditions is possible on the part of the local grid area without this having an impact on the public grid.
Ein konventioneller Ortsnetztrafo ist für eine derartige galvanische Trennung regelmäßig nicht geeignet, da dieser z. B. keine Frequenzanpassung ermöglicht, eine lokale erhöhte Frequenzabweichung aufweist, geänderte Anforderungen an Kurzschlussleistungen nicht erfüllen kann, und/oder anfällig für mitunter auftretende Oberwellen ist, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen.A conventional local network transformer is usually not suitable for such galvanic isolation, since this z. B. does not allow frequency adaptation, has a locally increased frequency deviation, cannot meet changed requirements for short-circuit powers, and / or is susceptible to occasional harmonics, to name just a few non-limiting examples.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung wird mittels des zumindest einen Steuerparameters ferner eine Spannungsänderung im lokalen Netzgebiet eingestellt und/oder ausgeglichen, wobei die Spannungsänderung insbesondere durch ein Ein- oder Ausspeichern von elektrischer Energie in bzw. aus einem oder mehreren von dem lokalen Netzgebiet umfasste Speicher, wie z. B. ein Pufferspeicher, erfolgt.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, a voltage change in the local network area is also set and / or compensated for by means of the at least one control parameter, the Voltage change, in particular by storing or releasing electrical energy into or from one or more storage devices included in the local network area, such as, for. B. a buffer memory takes place.
Der Pufferspeicher ist beispielsweise in Form einer Batterie. Z. B. mittels eines Einspeicherns von von einer Erzeugungseinrichtung erzeugter elektrischer Energie in den Speicher kann die gespeicherte elektrische Energie beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt zum Verbrauch durch einen Verbraucher (z. B. Last), der von dem lokalen Netzgebiet umfasst ist, aus dem Speicher ausgespeichert werden. Ferner kann ebenfalls in dem Speicher gespeicherte elektrische Energie über den zumindest einen Ankopplungspunkt an das öffentliche Stromnetz transferiert werden, und vice versa. The buffer memory is, for example, in the form of a battery. For example, by storing electrical energy generated by a generation device in the memory, the stored electrical energy can be stored out of the memory at a later point in time for consumption by a consumer (e.g. load), which is included in the local network area . Furthermore, electrical energy stored in the memory can also be transferred to the public power grid via the at least one coupling point, and vice versa.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung wird über den zumindest einen Ankopplungspunkt als Übergabepunkt elektrische Energie zumindest teilweise basierend auf der Fahrplaninformation zwischen dem lokalen Netzgebiet und dem öffentlichen Stromnetz transferiert, so dass mittels einer spannungsabhängigen Wirkleistungsregelung ein von der Fahrplaninformation umfasster oder repräsentierter Sollwert an dem Übergabepunkt eingestellt wird.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, electrical energy is transferred at least partially based on the schedule information between the local network area and the public power grid via the at least one coupling point as the transfer point, so that a setpoint value encompassed or represented by the schedule information is transmitted to the by means of a voltage-dependent active power control Transfer point is set.
Die Fahrplaninformation repräsentiert beispielsweise einen Leistungssollwert (P-Sollwert), der an dem zumindest einen Ankopplungspunkt eingehalten werden soll. Dieser Leistungssollwert kann beispielsweise für eine vordefinierte zeitliche Periode (z. B. EVU-typische Messzyklen) definiert sein.The schedule information represents, for example, a power setpoint (P setpoint) that is to be maintained at the at least one coupling point. This power setpoint can be defined, for example, for a predefined time period (e.g. power supply-typical measurement cycles).
Beispielsweise kann der zumindest eine Steuerparameter Strom- und/oder Spannungsparameter definieren, wobei der zumindest eine Steuerparameter zumindest teilweise basierend auf der Fahrplaninformation bestimmt ist bzw. wird. Die Fahrplaninformation repräsentiert beispielsweise einen oder mehrere Sollwerte (z. B. Grenzwerte) für Spannung, Strom, (Netz-) Frequenz, Wirkleistung und/oder Blindleistung, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen, die an einem bestimmten Ankopplungspunkt (bzw. Ankopplungspunkte für den Fall, dass eine Vielzahl von Ankopplungspunkten (z. B. mindestens zwei Ankopplungspunkte) zwischen dem lokalen Netzgebiet und dem öffentlichen Stromnetz bestehen) austariert (z B. eingestellt) werden sollen.For example, the at least one control parameter can define current and / or voltage parameters, the at least one control parameter being or being determined based at least in part on the schedule information. The schedule information represents, for example, one or more setpoints (e.g. limit values) for voltage, current, (mains) frequency, active power and / or reactive power, to name just a few non-limiting examples that can be found at a specific coupling point (or Coupling points in the event that a large number of coupling points (e.g. at least two coupling points exist between the local network area and the public power grid) are to be balanced (e.g. set).
Dies erlaubt es, dass an dem zumindest einen Ankopplungspunkt zu jeder Zeit gemäß der Fahrplaninformation entsprechend eine Wirkleistungs- und/oder Spannungsregelung seitens der von dem lokalen Netzgebiet umfassten Elemente erfolgt.This allows the power and / or voltage control on the part of the elements included in the local network area to take place at any time in accordance with the schedule information at the at least one coupling point.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Regelungsmechanismus greifen, der nach dem P(U) Ansatz derart umgesetzt wird, dass beispielsweise eine absinkende Spannung an dem zumindest einen Ankopplungspunkt als Verbrauchssignal interpretiert wird. Auf dieses Verbrauchssignal indikativ für eine Menge elektrischer Energie können ein oder mehrere von dem lokalen Netzgebiet umfasste Speicher gesteuert und/oder geregelt werden, so dass ein Ausspeichern oder Einspeichern von elektrischer Energie entsprechend in den einen oder die mehreren Speicher erfolgt.Additionally or alternatively, a control mechanism can be implemented, which is implemented according to the P (U) approach such that, for example, a falling voltage at the at least one coupling point is interpreted as a consumption signal. On the basis of this consumption signal, indicative of a quantity of electrical energy, one or more memories included in the local network area can be controlled and / or regulated, so that electrical energy is correspondingly stored or stored in the one or more memories.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung stellt der zumindest eine Ankopplungspunkt mehrere unterschiedliche Gleichstrom-Spannungen zur Nutzung durch das lokale Netzgebiet bereit.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, the at least one coupling point provides a number of different DC voltages for use by the local network area.
Der zumindest eine Ankopplungspunkt kann beispielsweise zwei oder mehr Gleichrichter umfassen. Der zumindest eine Ankopplungspunkt umfasst diese Gleichrichter beispielsweise, indem die Gleichrichter mit dem Ankopplungspunkt operativ (z. B. elektrisch) verbunden sind.The at least one coupling point can comprise, for example, two or more rectifiers. The at least one coupling point comprises these rectifiers, for example, in that the rectifiers are operatively (eg electrically) connected to the coupling point.
Entsprechend können beispielsweise mehrere (zumindest zwei) unterschiedliche Gleichspannungen an dem Ankopplungspunkt, z. B. zum Abgriff durch Verbraucher, bereitgestellt werden. Hierzu eignet sich beispielsweise eine Gleichstromschiene als Übergabepunkt für die Verbraucher. Die Gleichstromschiene kann beispielsweise Gleichspannungen verschiedener Höhen, z. B. 400 V und 800 V, bereitstellen. Insbesondere 800 V DC eignet sich beispielsweise zum Laden von Elektrofahrzeugen.Accordingly, for example, several (at least two) different DC voltages at the coupling point, e.g. B. for tap by consumers. For this purpose, for example, a direct current rail is suitable as a transfer point for the consumers. The DC rail can, for example, DC voltages of different heights, for. B. 400 V and 800 V, provide. 800 V DC in particular is suitable for charging electric vehicles, for example.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung ist der zumindest eine Ankopplungspunkt auf einen festen Betriebspunkt durch das Anpassen der Netzfrequenz des lokalen Netzgebiets auf einen vordefinierten Wert austariert.According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, the at least one coupling point is balanced to a fixed operating point by adapting the network frequency of the local network area to a predefined value.
Es kann beispielsweise eine Steuerungsinformation bzw. ein Steuerparameter umfassend beispielsweise mehrere Teile, wobei ein jeder Teil für ein bestimmtes von dem lokalen Netzgebiet umfasstes Element eine Information zu dessen Steuerung und/oder Regelung umfasst oder repräsentiert, bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann für jedes von dem lokalen Netzgebiet umfasstes Element eine eigene (z. B. separate) Steuerungsinformation bestimmt werden. Es versteht sich, dass für letzteren Fall dann sämtliche bestimmten Steuerungsinformationen nach der in dieser Spezifikation beschriebenen Art an die entsprechende Elemente des lokalen Netzgebiets ausgegeben bzw. deren Ausgabe entsprechend veranlasst werden muss.For example, control information or a control parameter comprising, for example, a plurality of parts, each part being determined for a specific element encompassed by the local network area, comprising or representing information relating to its control and / or regulation. Alternatively or additionally, separate (e.g. separate) control information can be determined for each element comprised by the local network area. It goes without saying that, in the latter case, all the specific control information must then be output to the corresponding elements of the local network area in accordance with the type described in this specification, or their output must be initiated accordingly.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform aller Aspekte der Erfindung besteht eine Kommunikationsverbindung zwischen der Steuereinrichtung des lokalen Netzgebiets und insbesondere einer zentralen Netzleitstelle des öffentlichen Stromnetzes zum Übertragen von einer oder mehreren Informationen. According to an exemplary embodiment of all aspects of the invention, there is a communication connection between the control device of the local network area and in particular a central network control center of the public power network for the transmission of one or more information.
Hierzu umfasst die zumindest eine Steuereinrichtung beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle. Die Fahrplaninformation kann über die Kommunikationsschnittstelle beispielsweise empfangen werden, z. B. von einer Netzleitstelle des öffentlichen Stromnetzes. Der zumindest eine Steuerparameter kann ferner beispielsweise über die Kommunikationsschnittstelle an ein oder mehrere Elemente, die von dem lokalen Netzgebiet umfasst sind, übertragen (z. B. gesendet) werden.For this purpose, the at least one control device comprises, for example, a communication interface. The schedule information can be received via the communication interface, for example, e.g. B. from a network control center of the public power grid. The at least one control parameter can also be transmitted (for example transmitted) to one or more elements that are included in the local network area, for example via the communication interface.
Die oben beschriebenen, zunächst grundsätzlich für sich alleine stehenden Ausführungsformen und beispielhaften Ausgestaltungen aller Aspekte der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden.The above-described embodiments, which in principle stand alone, and exemplary configurations of all aspects of the present invention are also to be understood as being disclosed in all combinations with one another.
Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren zu entnehmen. Die der Anmeldung beiliegenden Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die beiliegenden Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden.Further advantageous exemplary embodiments of the invention can be found in the following detailed description of some exemplary embodiments of the present invention, in particular in connection with the figures. However, the figures enclosed with the application are only intended for the purpose of illustration, but not for determining the scope of the invention. The accompanying drawings are not necessarily to scale and are only intended to exemplarily reflect the general concept of the present invention. In particular, features which are contained in the figures should in no way be regarded as a necessary part of the present invention.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 : eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
3 : ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens, das im Kontext der vorliegenden Erfindung beispielsweisevon der Steuereinrichtung 110 desSystems der 1 ausgeführt werden kann.
-
1 : A schematic representation of an exemplary embodiment of a system according to the present invention; -
2nd : a schematic representation of an exemplary embodiment of a device according to the present invention; and -
3rd : A flowchart of an exemplary embodiment of a method, which in the context of the present invention, for example, by thecontrol device 110 of the system of1 can be executed.
Detaillierte Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of some exemplary embodiments of the invention
Das System
Das lokale Netzgebiet
Ausgehend von jedem der von dem lokalen Netzgebiet
Der Energiespeicher
Die Steuereinrichtung
Der Ankopplungspunkt
Der Ankopplungspunkt
Der Ankopplungspunkt
Die Ankopplungspunkte
In einem ersten Schritt
In einem zweiten Schritt
Die Vorrichtung
Vorrichtung
Der Programmspeicher
Der Arbeitsspeicher
Der Prozessor
Die Vorrichtung
Die in dieser Spezifikation beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen / Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sollen sowohl einzeln als auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einer Ausführungsform umfassten Merkmals - sofern nicht explizit gegenteilig erklärt - vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion des Ausführungsbeispiels unerlässlich oder wesentlich ist. Die Abfolge der in dieser Spezifikation geschilderten Verfahrensschritte in den einzelnen Ablaufdiagrammen ist nicht zwingend, alternative Abfolgen der Verfahrensschritte sind denkbar. Die Verfahrensschritte können auf verschiedene Art und Weise implementiert werden, so ist eine Implementierung in Software (durch Programmanweisungen), Hardware oder eine Kombination von beidem zur Implementierung der Verfahrensschritte denkbar.The exemplary embodiments / exemplary embodiments of the present invention described in this specification are to be understood as being disclosed both individually and in all combinations with one another. In particular, the description of a feature included in an embodiment - unless explicitly stated otherwise - should not be understood in the present case to mean that the feature is essential or essential for the function of the embodiment. The sequence of the process steps described in this specification in the individual flowcharts is not mandatory, alternative sequences of the process steps are conceivable. The method steps can be implemented in different ways, so an implementation in software (by program instructions), hardware or a combination of both is conceivable for the implementation of the method steps.
In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Unter die Formulierung „zumindest teilweise“ fallen sowohl der Fall „teilweise“ als auch der Fall „vollständig“. Die Formulierung „und/oder“ soll dahingehend verstanden werden, dass sowohl die Alternative als auch die Kombination offenbart sein soll, also „
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