DE102018213705A1

DE102018213705A1 - Verfahren zum Berechnen von elektrischen Leistungstransfers für einen lokalen Energiemarkt sowie lokaler Energiemarkt

Info

Publication number: DE102018213705A1
Application number: DE102018213705.6A
Authority: DE
Inventors: Quentin Chapelain de Sereville; Victor Kahn; Stefan Niessen; Sebastian Thiem
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2020-02-20
Also published as: WO2020035346A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Berechnen von elektrischen Leistungstransfers und einer Transfervergütungskondition innerhalb eines Zeitraumes zwischen einer Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten und einer Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten innerhalb eines lokalen Energiemarktes, wobei der lokale Energiemarkt eine Steuervorrichtung aufweist, vorgeschlagen, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst:- Übermitteln eines ersten Datensatzes für jede der Stromverbrauchseinheiten an die Steuervorrichtung, wobei der erste Datensatz jeder Stromverbrauchseinheit wenigstens eine Information über ihren Leistungsbedarf, und einen für den Bezug des Leistungsbedarfs maximale Vergütungskondition umfasst;- Übermitteln eines zweiten Datensatzes für jede der Strombereitstellungseinheiten an die Steuervorrichtung, wobei der zweite Datensatz jeder Strombereitstellungseinheit wenigstens eine Information über ihre bereitstellbare Leistung, und einen für ein Bereitstellen der Leistung minimale Vergütungskondition umfasst;- Berechnen der Leistungstransfers durch die Steuervorrichtung mittels eines Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit der Informationen der übermittelten Datensätze; und- Berechnen der Transfervergütungskondition durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit der berechneten Leistungstransfers, und in Abhängigkeit der minimalen Vergütungskondition aller übermittelten maximalen Vergütungskonditionen der Stromverbrauchseinheiten, und in Abhängigkeit der maximalen Vergütungskondition aller übermittelten minimalen Vergütungskonditionen der Strombereitstellungseinheiten.Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern von elektrischen Leistungstransfers sowie einen lokalen Energiemarkt.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Berechnen und Steuern von elektrischen Leistungstransfers für einen lokalen Energiemarkt, das heißt insbesondere ein Verfahren zum Berechnen und Steuern von elektrischen Leistungstransfers zwischen Stromverbrauchseinheiten und Strombereitstellungseinheiten des lokalen Energiemarktes. Weiterhin betrifft die Erfindung einen lokalen Energiemarkt.
Aufgrund einer zunehmenden Verwendung von verteilten Strombereitstellungseinheiten, die beispielsweise mit Stromverbrauchseinheiten ein Stromnetz ausbilden, ergeben sich neue Anforderungen an diese Stromnetze (englisch: Electric Grid). Die Strombereitstellungseinheiten speisen hierbei in das Stromnetz ein, sodass ihre elektrische Leistung für die Stromverbrauchseinheit bereitgestellt wird. Hierbei sind die Strombereitstellungseinheiten typischerweise räumlich weiträumig verteilt (dezentral). Beispielsweise ist in Deutschland ein Großteil der Windkraftanlagen im Norden angeordnet. Es ist daher erforderlich die mittels der Windkraftanlagen erzeugte elektrische Energie über ein Stromnetz in den Süden von Deutschland zu übertragen. Aufgrund dieser dezentralen Anordnung der Strombereitstellungseinheiten und gegebenenfalls der Stromverbrauchseinheiten ist eine Steuerung erforderlich, die das Bereitstellen der elektrischen Leistung sowie ihren Verbrauch durch die Stromverbrauchseinheiten (Last) für jeden Zeitpunkt steuert, insbesondere ausgleicht beziehungsweise balanciert.
Hierzu können die genannten Stromnetze zusammen mit den Strombereitstellungseinheiten und Stromverbrauchseinheiten einen lokalen Energiemarkt ausbilden. Typischerweise weisen lokale Energiemärkte ebenfalls eine Verbindung zu einem übergeordneten Energiemarkt auf, sodass die lokalen Energiemärkte in diesem Sinne lokal sind. Weiterhin sind lokale Energiemärkte insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung nicht zentral bereitgestellt wird, insbesondere nicht zentralisiert erzeugt wird.
Innerhalb eines lokalen Energiemarktes ist es daher erforderlich die Leistungstransfers beziehungsweise Energietransfers zwischen den Strombereitstellungseinheiten und Stromverbrauchseinheiten zu steuern. Die Steuerung ermöglicht beispielsweise einen stabilen Betrieb des lokalen Energiemarktes.
Aus der nicht veröffentlichen Patentanmeldung EP 18154173 ist ein solches Verfahren zur Steuerung der Leistungstransfers innerhalb eines lokalen Energiemarktes bekannt. Hierbei wird ein Optimierungsproblem, welches auf einer Zielfunktion basiert, mittels eines Optimierungsverfahrens gelöst. Dadurch werden die Leistungstransfers zwischen den Strombereitstellungseinheiten und Stromverbrauchseinheiten des lokalen Energiemarktes möglichst optimal bezüglich der Zielfunktion ermittelt und somit gesteuert. Weiterhin wird in der genannten Patentanmeldung durch das Minimieren oder Maximieren des Wertes der Zielfunktion neben der Bestimmung der Leistungstransfers eine gemeinschaftliche Transfervergütungskondition, beispielsweise eine Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit oder ein Primärenergieeinsatz pro Energieeinheit, berechnet. Dadurch ergibt sich jedoch ein komplexes Optimierungsproblem mit einer quadratischen Zielfunktion und quadratischen Nebenbedingungen. Hierdurch ist das Auffinden einer Lösung des Optimierungsproblems bei einer Vielzahl von Strombereitstellungseinheiten und Stromverbrauchseinheiten deutlich erschwert, sodass gegebenenfalls eine Lösung nicht in einer praktikablen Zeit gefunden werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizienteres Verfahren zum Berechnen und zum Steuern von Leistungstransfers innerhalb eines lokalen Energiemarktes bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 14 sowie durch einen lokalen Energiemarkt mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 15 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Berechnen von elektrischen Leistungstransfers und einer Transfervergütungskondition innerhalb eines Zeitraumes zwischen einer Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten und einer Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten innerhalb eines lokalen Energiemarktes mit einer Steuervorrichtung, umfasst wenigstens die folgenden Schritte:

- Übermitteln eines ersten Datensatzes für jede der Stromverbrauchseinheiten an die Steuervorrichtung, wobei der erste Datensatz jeder Stromverbrauchseinheit wenigstens eine Information über ihren Leistungsbedarf, und einen für den Bezug des Leistungsbedarfs maximale Vergütungskondition umfasst;
- Übermitteln eines zweiten Datensatzes für jede der Strombereitstellungseinheiten an die Steuervorrichtung, wobei der zweite Datensatz jeder Strombereitstellungseinheit wenigstens eine Information über ihre bereitstellbare Leistung, und einen für ein Bereitstellen der Leistung minimale Vergütungskondition umfasst;
- Berechnen der Leistungstransfers durch die Steuervorrichtung mittels eines Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit der Informationen der übermittelten Datensätze; und
- Berechnen der Transfervergütungskondition durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit der berechneten Leistungstransfers, und in Abhängigkeit der minimalen Vergütungskondition aller übermittelten maximalen Vergütungskonditionen der Stromverbrauchseinheiten, und in Abhängigkeit der maximalen Vergütungskondition aller übermittelten minimalen Vergütungskonditionen der Strombereitstellungseinheiten.

In der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff des Steuerns ebenfalls ein Regeln.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Leistungstransfers zwischen den Einheiten des lokalen Energiemarktes berechnet und somit bestimmt oder ermittelt. Die Strombereitstellungseinheiten und Stromverbrauchseinheiten bilden die Einheiten des lokalen Energiemarktes aus. Für den Leistungstransfer zwischen den Einheiten sind die Einheiten des lokalen Energiemarktes mittels eines Stromnetzes gekoppelt.
Typischerweise wird der Zeitraum zum Berechnen der Leistungstransfer und der Transfervergütungskondition weiter in kleiner Zeitintervall unterteilt. Erfolgt eine solche weitere Unterteilung nicht, so kann der Zeitraum als ein solches Zeitintervall angesehen werden.
Mit anderen Worten kann der Zeitraum für das Berechnen der Leistungstransfers bevorzugt in kürzere Zeitintervalle unterteilt werden, wobei innerhalb dieser kürzeren Zeitintervalle die einzelnen Leistungstransfers zeitlich konstant sind. Alle diese Zeitintervalle werden beim Optimierungsverfahren berücksichtigt. Erfolgt eine solche Unterteilung des Zeitraumes, so müssen die übermittelten Größen (Leistungsbedarf, bereitstellbare Leistung, maximale Vergütungskondition, minimale Vergütungskondition) für jedes dieser kürzeren Zeitintervalle festgelegt sein. Mit anderen Worten sind die genannten Größen dann zeitabhängig, und ihre Zeitabhängigkeit muss vorab dem Berechnen der Leistungstransfers und dem Berechnen der Transfervergütungskondition an die Steuervorrichtung übermittelt werden.
Werden die Leistungstransfers innerhalb des Zeitraumes zu verschieden Zeitpunkten, das heißt für die kürzeren Zeitintervalle berechnet, so sind ebenfalls die Leistungstransfers zeitabhängig. Das Integral oder die Summe der Leistungstransfers über den Zeitraum korrespondiert zu den Energietransfers zwischen den Einheiten des lokalen Energiemarktes innerhalb des genannten Zeitraumes. In diesem Sinne können die Begriffe Leistungstransfer und Energietransfer oder Leistungsbedarf und Energiebedarf, insbesondere innerhalb der kürzeren Zeitintervalle, analog, insbesondere gleichwertig, verwendet werden. Mit anderen Worten folgt aus den bestimmten Leistungstransfers unmittelbar ein bestimmter Energietransfer.
Jede der Strombereitstellungseinheiten ist zur Bereitstellung von elektrischer Energie ausgebildet. Mit anderen Worten ist eine Strombereitstellungseinheit eine Einheit oder eine Vorrichtung, die zur Bereitstellung von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom ausgebildet ist. Insbesondere erfolgt die Bereitstellung der elektrischen Energie mittels einer Stromerzeugung und/oder mittels gespeicherter elektrischer Energie, und/oder mittels gespeicherter Energie, die in elektrische Energie gewandelt wird. Die Strombereitstellungseinheiten können als Erzeuger bezeichnet werden. Insbesondere werden in diesem Sinne Energiespeicher ebenfalls als Erzeuger angesehen. Strombereitstellungseinheiten sind insbesondere Blockheizkraftwerke (abgekürzt: BHKW), Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen, Biogaskraftwerke, Wasserkraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Geothermieanlagen und/oder Energiespeicher.
Die Stromverbrauchseinheiten sind jeweils zum Verbrauch einer elektrischen Energie oder einer elektrischen Leistung ausgebildet. Die Stromverbrauchseinheiten können als Verbraucher bezeichnet werden.
Ein Optimierungsverfahren ist ein Verfahren zur Lösung eines Optimierungsproblems. Grundsätzlich soll bei einem Optimierungsproblem eine möglichst optimale Lösung unter allen möglichen Lösungen berechnet werden.
Die Leistungstransfers werden erfindungsgemäß mittels des Optimierungsverfahren berechnet. Mit anderen Worten sind die Leistungstransfers das Ergebnis beziehungsweise die Lösung eines Optimierungsproblems. Hierbei ergeben sich die Leistungstransfers durch ein Minimieren oder Maximieren des Wertes einer Zielfunktion, typischerweise unter einer Berücksichtigung von Nebenbedingungen. Die Zielfunktion kann ebenfalls als Bewertungsfunktion bezeichnet werden. Die Zielfunktion korrespondiert hierbei zu einer Größe des lokalen Energiemarktes, die einen möglichst optimalen Wert annehmen soll. Beispielsweise wird die gesamte Kohlenstoffdioxidemission (Größe) oder die Rate der Kohlenstoffdioxidemission, das heißt die Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit, des lokalen Energiemarktes minimiert. Hierbei bedeutet möglichst optimal, dass die Zielfunktion einen möglichst minimalen oder möglichst maximalen Wert annimmt. Durch dieses Minimieren oder Maximieren des Wertes werden die Leistungstransfers, die Variablen der Zielfunktion sind, berechnet. Hierbei ist es nicht erforderlich, dass die Zielfunktion ein exaktes Minimum oder exaktes Maximum aufweist, sondern ein Auffinden eines bestmöglichen Wertes, beispielsweise unterhalb eines festgelegten Schwellenwertes, ist ausreichend.
Das Optimierungsproblem wird mittels des Optimierungsverfahrens gelöst. Das Optimierungsverfahren ist beispielsweise ein nummerisches Optimierungsverfahren, insbesondere ein Simplex-Verfahren.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, dass das Berechnen der Leistungstransfers getrennt vom Berechnen der Transfervergütungskondition erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt das Berechnen der Leistungstransfers ohne ein Berechnen der Transfervergütungskondition und das Berechnen der Transfervergütungskondition in einem nachgelagerten Schritt in Abhängigkeit der berechneten Leistungstransfers. Dadurch wird vorteilhafterweise das Berechnen der Leistungstransfers vom Berechnen der Transfervergütungskondition entkoppelt. Hierdurch wird das Optimierungsproblem vorteilhafterweise auf ein lineares Optimierungsproblem reduzierbar, sodass durch das erfindungsgemäße Verfahren ein effizienteres Verfahren zum Berechnen und zum Steuern von Leistungstransfers innerhalb des lokalen Energiemarktes bereitgestellt wird. Somit ist das Optimierungsproblem ebenfalls in seiner erforderlichen Rechenzeit linear. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise für lokale Energiemärkte verwendet werden, die eine Vielzahl von Einheiten aufweisen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Leistungstransfers mittels des Optimierungsverfahren möglichst optimal berechnet werden. Dadurch könne Stromleitungen und/oder Transformtoren des lokalen Energiemarktes kleiner dimensioniert werden.
Die Vergütungskonditionen sind Steuergrößen zum Steuern der Leistungstransfers innerhalb des lokalen Energiemarktes. Durch die Vergütungskondition können bestimmte Arten des Verbrauchs und/oder der Bereitstellung bevorzugt werden und in diesem Sinne gesteuert werden. Weiterhin stellen die Vergütungskonditionen einen Anreiz für die Teilnahme der Einheiten am lokalen Energiemarkt dar. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Leistungstransfer innerhalb des lokalen Energiemarktes überhaupt erfolgt. Die Stromverbrauchseinheiten übermitteln jeweils ihre maximale Vergütungskondition, für welche sie maximal bereit sind eine bestimmte Leistung (Leistungsbedarf) zu verbrauchen. Die Strombereitstellungseinheiten übermitteln jeweils ihre minimale Vergütungskondition, für welche sie minimal bereit sind eine bestimmte Leistung (bereitstellbare Leistung) bereitzustellen.
Beispielsweise können die Vergütungskonditionen Kohlendioxidemissionen pro Energieeinheit sein, sodass die Strombereitstellungseinheiten, die ihre Leistung mit einer geringeren Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit bereitstellen, das heißt für eine kleinere minimale Vergütungskondition, durch die Stromverbrauchseinheiten typischerweise bevorzugt werden. Das ist deshalb der Fall, da die Stromverbrauchseinheiten ebenfalls ihre maximale Vergütungskondition, das heißt in diesem Beispiel die maximale Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit, übermitteln, für welche sie bereit sind eine bestimmte Leistung von einem oder mehreren der Strombereitstellungseinheiten zu beziehen. Insbesondere können dadurch mittels der Vergütungskonditionen erneuerbare Energien innerhalb des lokalen Energiemarktes gefördert und/oder unterstützt werden. Gemäß dem beschriebenen Beispiel wird durch die Vergütungskonditionen eine möglichst geringe Gesamtkohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit des lokalen Energiemarktes ermöglicht.
Damit der technisch vorteilhafte Leistungstransfer bei verschiedenen Vergütungskonditionen erfolgt, wird erfindungsgemäß eine gemeinsame Vergütungskondition, das heißt die Transfervergütungskondition, berechnet. Die Transfervergütungskondition stellt somit einen objektiven und technischen Ausgleich aus allen übermittelten Vergütungskonditionen dar. Das Berechnen der Transfervergütungskondition löst somit das technische Problem, dass es zu einem möglichst großen Leistungstransfer zwischen den Einheiten des lokalen Energiemarktes kommt. Hierbei kann es allerdings noch vorkommen, dass nicht alle der Einheiten des lokalen Energiemarktes am berechneten Leistungstransfer teilnehmen. Das ist insbesondere dann für eine der Stromverbrauchseinheiten der Fall, falls die übermittelte maximale Vergütungskondition dieser Stromverbrauchseinheit kleiner als die berechnete Transfervergütungskondition ist. Analog nimmt eine der Strombereitstellungseinheiten nicht am Leistungstransfer teil, falls ihre übermittelte minimale Vergütungskondition größer als die berechnete Transfervergütungskondition ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern von elektrischen Leistungstransfers zwischen einer Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten und einer Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten innerhalb eines lokalen Energiemarktes mittels einer Steuervorrichtung des lokalen Energiemarktes, umfasst wenigstens die folgenden Schritte:

- Berechnen der Leistungstransfers gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen; und
- Steuern der Leistungstransfers zwischen den Strombereitstellungseinheiten und den Stromverbrauchseinheiten gemäß den berechneten Leistungstransfers.

Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition gleichartige und gleichwertige Vorteile.
Der erfindungsgemäße lokale Energiemarkt umfasst eine Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten, eine Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten sowie ein die Stromverbrauchseinheiten und Strombereitstellungseinheiten für einen Leistungstransfer zwischen den Stromverbrauchseinheiten und Strombereitstellungseinheiten koppelndes elektrisches Stromnetz. Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße lokale Energiemarkt eine Steuervorrichtung zum Steuern der Leistungstransfers, wobei die Steuervorrichtung wenigstens eine Datenschnittstelle zum Datenaustausch mit den Stromverbrauchseinheiten und den Strombereitstellungseinheiten aufweist, wobei die Datenschnittstelle dazu ausgebildet ist

- einen ersten Datensatz für jede der Stromverbrauchseinheiten zu empfangen, wobei der erste Datensatz jeder Stromverbrauchseinheit wenigstens eine Information über ihren Leistungsbedarf, und einen für den Bezug des Leistungsbedarfs maximale Vergütungskondition umfasst; und
- einen zweiten Datensatz für jede der Strombereitstellungseinheiten zu empfangen, wobei der zweite Datensatz jeder Strombereitstellungseinheit wenigstens eine Information über ihre bereitstellbare Leistung, und einen für ein Bereitstellen der Leistung minimale Vergütungskondition umfasst; wobei die Steuervorrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist
- die Leistungstransfers mittels eines Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit der Informationen der empfangen Datensätze zu berechnen; und
- eine Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der berechneten Leistungstransfers, und in Abhängigkeit der minimalen Vergütungskondition aller empfangenen maximalen Vergütungskonditionen der Stromverbrauchseinheiten, und in Abhängigkeit der maximalen Vergütungskondition aller empfangenen minimalen Vergütungskonditionen der Strombereitstellungseinheiten zu berechnen.

Da die Steuervorrichtung die Informationen der Datensätze zum Berechnen der Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition verwendet, ist die Steuervorrichtung weiterhin zum Lesen und/oder Bearbeiten der Datensätze ausgebildet. Hierzu kann die Datenschnittstelle entsprechend ausgestaltet sein.
Weiterhin kann der Datenaustausch über die Datenschnittstelle mit den Einheiten des lokalen Energiemarktes unidirektional oder bidirektional sein. Der Datenaustausch kann bevorzugt über das Internet und/oder über das die Einheiten elektrisch koppelende Stromnetz erfolgen, wobei das Stromnetz für den Leistungstransfer vorgesehen und ausgebildet ist. Weiterhin kann die Steuervorrichtung bezüglich der Daten eine Datenwolke ausbilden und/oder an MindSphere der Siemens AG angebunden sein.
Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition gleichartige und gleichwertige Vorteile.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition den weiteren Schritt:

- Verwenden einer in den Leistungstransfers linearen Zielfunktion, wobei der Wert der Zielfunktion mittels des Optimierungsverfahrens minimiert oder maximiert wird.

Die Zielfunktion wird - wie bereits obenstehend erläutert - beim Optimierungsverfahren verwendet. Sie definiert in diesem Sinne diejenige Größe, deren Wert minimiert oder maximiert werden soll. Beispielsweise sollen typischerweise die Kohlenstoffdioxidemissionen pro Energieeinheit minimiert werden. Beispielsweise ist die Energieeinheit eine Kilowattstunde [kWh] .
In einem elementaren Beispiel ist der Leistungstransfer von einer der Strombereitstellungseinheiten t zu einer der Stromverbrauchseinheiten j für einen Zeitpunkt t durch P_ij;t gekennzeichnet. Hierbei wird der Zeitraum T in eine Mehrzahl von kürzeren Zeitintervallen, die zu den Zeitpunkten t korrespondieren, unterteilt. Die Strombereitstellungseinheit t übermittelt eine minimale Kohlenstoffdioxidemission pro Kilowattstunde v_i;t (minimale Vergütungskondition) . Mit anderen Worten kann die Strombereitstellungseinheit i eine bestimmte Leistung für die minimale Kohlenstoffdioxidemission pro Kilowattstunde bereitstellen. Die Stromverbrauchseinheit j übermittelt eine maximale Kohlenstoffdioxidemission pro Kilowattstunde w_j;t (maximale Vergütungskondition) . Mit anderen Worten ist die Stromverbrauchseinheit j dazu bereit eine bestimmte Leistung (Leistungsbedarf) für die maximale Kohlenstoffdioxidemission pro Kilowattstunde zu verbrauchen. Die Einheiten übermitteln für eine Mehrzahl von Zeitpunkten t ihre minimale beziehungsweise maximale Kohlenstoffdioxidemission pro Kilowattstunde. Ein Term in der Zielfunktion Z könnte somit schematisch für die zwei Einheiten i,j durch $Z \sim \sum_{t \in T} P_{i j; t} \cdot (v_{i; t} - w_{j; t})$
dargestellt werden. Hierbei wird über alle Zeitpunkte t innerhalb des Zeitraumes T summiert. Ferner hat die Zielfunktion die Einheit Kohlenstoffdioxidemission pro Kilowattstunde. Wird diese minimiert, so wird werden die Gesamtkohlenstoffdioxidemissionen ebenfalls minimiert. Weiterhin ist die Zielfunktion linear in den Leistungstransfers, wobei die Differenz aus minimaler und maximaler Vergütungskondition mit den jeweiligen Leistungstransfers multipliziert wird. Es wird nochmals klargestellt, dass das dargestellte Schema bezüglich der Zielfunktion ein elementares Beispiel ist und die Zusammenhänge in diesem elementaren Fall verdeutlicht. Die Zielfunktion eines realistischen lokalen Energiemarktes ist weitaus komplexer und umfangreicher. Dennoch folgt der Aufbau dieser Zielfunktion ebenfalls dem dargelegten Grundschema und ist aus diesem unmittelbar und eindeutig ableitbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition die weiteren Schritte :

- Bestimmen der Stromverbrauchseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition größer als ihre übermittelte maximale Vergütungskondition ist;
- Gewichten der derart bestimmten Stromverbrauchseinheiten innerhalb der Zielfunktion, wobei das Gewichten der Stromverbrauchseinheiten derart erfolgt, dass für diese Stromverbrauchseinheiten die Differenz zwischen ihrer übermittelten maximalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert wird;
- Erneutes Berechnen der Leistungstransfers mittels des Optimierungsverfahrens mittels der im vorangegangenen Schritt gewichteten Zielfunktion; und
- Erneutes Berechnen der Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der erneut berechneten Leistungstransfers.

Wie bereits obenstehend genannt, kann es vorkommen, dass nicht alle Stromverbrauchseinheiten des lokalen Energiemarktes am Leistungstransfer teilnehmen sollten. Mit anderen Worten ist für diese die berechnete Transfervergütungskondition größer als ihre übermittelte maximale Vergütungskondition. Da dies typischerweise keine Nebenbedingung zum Berechnen der Leistungstransfers ist, können diese dennoch einen - wenn auch kleinen - von Null verschiedenen berechneten Leistungstransfer aufweisen. Dieser Leistungstransfer kann vorteilhafterweise durch das genannte Gewichten dieser Stromverbrauchseinheiten und einem erneuten Berechnen der Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition weiter reduziert werden. Hierzu wird die Differenz zwischen ihrer übermittelten maximalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert. Mit anderen Worten wird zum erneuten Berechnen der Leistungstransfers und zum erneuten Berechnen der Transfervergütungskondition für jede dieser Stromverbrauchseinheiten eine effektive maximale Vergütungskondition gebildet, die kleiner als die jeweilige übermittelte maximale Vergütungskondition ist. Zusammenfassend können dadurch die Leistungstransfers zwischen den teilnehmenden Einheiten verbessert berechnet werden.
Hierbei ist es besonders bevorzugt weiterhin die Schritte

- Bestimmen der Stromverbrauchseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition größer als ihre übermittelte maximale Vergütungskondition ist;
- Gewichten der derart bestimmten Stromverbrauchseinheiten innerhalb der Zielfunktion, wobei das Gewichten der Stromverbrauchseinheiten derart erfolgt, dass für diese Stromverbrauchseinheiten die Differenz zwischen ihrer übermittelten maximalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert wird;
- Erneutes Berechnen der Leistungstransfers mittels des Optimierungsverfahrens mittels der im vorangegangenen Schritt gewichteten Zielfunktion; und
- Erneutes Berechnen der Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der erneut berechneten Leistungstransfers; solange zu wiederholen, bis die erneut berechneten Leistungstransfers der gewichteten Stromverbrauchseinheiten jeweils kleiner als ein festgelegter Schwellenwert sind.

Dadurch können die Leistungstransfers zwischen den teilnehmenden Einheiten weiter verbessert berechnet werden. Insbesondere wird ein Leistungstransfer von Null typischerweise für Stromverbrauchseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition größer als ihre übermittelte maximale Vergütungskondition ist, auch nach mehreren Wiederholungen nummerisch nicht erreicht, sodass vorteilhafterweise ein Abbruch der Wiederholungen dann erfolgt, wenn die Leistungstransfers jeweils unterhalb des festgelegten Schwellenwertes sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition die weiteren Schritte:

- Bestimmen der Strombereitstellungseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition kleiner als ihre übermittelte minimale Vergütungskondition ist;
- Gewichten der derart bestimmten Strombereitstellungseinheiten innerhalb der Zielfunktion, wobei das Gewichten der Strombereitstellungseinheiten derart erfolgt, dass für diese Strombereitstellungseinheiten die Differenz zwischen ihrer übermittelten minimalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert wird;
- Erneutes Berechnen der Leistungstransfers mittels des Optimierungsverfahrens mittels der im vorangegangenen Schritt gewichteten Zielfunktion; und
- Erneutes Berechnen der Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der erneut berechneten Leistungstransfers.

Wie bereits obenstehend genannt, kann es vorkommen, dass ebenfalls nicht alle Strombereitstellungseinheiten des lokalen Energiemarktes am Leistungstransfer teilnehmen sollten. Mit anderen Worten ist für diese die berechnete Transfervergütungskondition kleiner als ihre übermittelte minimale Vergütungskondition. Da dies typischerweise keine Nebenbedingung zum Berechnen der Leistungstransfers ist, können diese dennoch einen - wenn auch kleinen - von Null verschiedenen berechneten Leistungstransfer aufweisen. Dieser Leistungstransfer kann durch das genannte Gewichten dieser Strombereitstellungseinheiten und einem erneuten Berechnen der Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition weiter reduziert werden. Hierzu wird die Differenz zwischen ihrer übermittelten minimalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert. Mit anderen Worten wird zum erneuten Berechnen der Leistungstransfers und zum erneuten Berechnen der Transfervergütungskondition für jede dieser Stromverbrauchseinheiten eine effektive minimale Vergütungskondition gebildet, die größer als die jeweilige übermittelte minimale Vergütungskondition ist. Zusammenfassend können dadurch die Leistungstransfers zwischen den teilnehmenden Einheiten verbessert berechnet werden.
Hierbei ist es besonders bevorzugt weiterhin die Schritte

- Bestimmen der Strombereitstellungseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition kleiner als ihre übermittelte minimale Vergütungskondition ist;
- Gewichten der derart bestimmten Strombereitstellungseinheiten innerhalb der Zielfunktion, wobei das Gewichten der Strombereitstellungseinheiten derart erfolgt, dass für diese Strombereitstellungseinheiten die Differenz zwischen ihrer übermittelten minimalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert wird;
- Erneutes Berechnen der Leistungstransfers mittels des Optimierungsverfahrens mittels der im vorangegangenen Schritt gewichteten Zielfunktion; und
- Erneutes Berechnen der Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der erneut berechneten Leistungstransfers; solange zu wiederholen, bis die erneut berechneten Leistungstransfers der gewichteten Strombereitstellungseinheiten jeweils kleiner als ein festgelegter Schwellenwert sind.

Dadurch können die Leistungstransfers zwischen den teilnehmenden Einheiten weiter verbessert berechnet werden. Insbesondere wird ein Leistungstransfer von Null typischerweise für Strombereitstellungseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition größer als ihre übermittelte minimale Vergütungskondition ist, auch nach mehreren Wiederholungen nummerisch nicht erreicht, sodass vorteilhafterweise ein Abbruch der Wiederholungen dann erfolgt, wenn die Leistungstransfers jeweils unterhalb des festgelegten Schwellenwertes sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das Berechnen der Transfervergütungskondition gemäß der folgenden weiteren Schritte:

- Summation der Leistungsbedarfe der an den Leistungstransfers teilnehmenden Stromverbrauchseinheiten zu einem Gesamtleistungsbedarf;
- Summation der Leistungen der an den Leistungstransfers teilnehmenden Strombereitstellungseinheiten zu einer bereitstellbaren Gesamtleistung;
- Festlegen der Transfervergütungskondition als die minimale Vergütungskondition aller übermittelten maximalen Vergütungskondition der teilnehmenden Stromverbrauchseinheiten, falls der Gesamtleistungsbedarf größer als die bereitstellbare Gesamtleistung ist; oder
- Festlegen der Transfervergütungskondition als die maximale Vergütungskondition aller übermittelten minimalen Transfervergütungskondition der Strombereitstellungseinheiten, falls der Gesamtleistungsbedarf kleiner als die bereitstellbare Gesamtleistung ist.

Mit anderen Worten werden in Abhängigkeit des Vorzeichens der Differenz aus dem Gesamtleistungsbedarf und der Gesamtleistung zwei Fälle, namentlich ein erster Fall und ein zweiter Fall, unterschieden.
Im ersten Fall ist der Gesamtleistungsbedarf größer als die Gesamtleistung. Mit anderen Worten ist die Nachfrage an elektrischer Leistung größer als das Angebot an elektrischer Leistung. Im ersten Fall wird somit für die teilnehmenden (am Leistungstransfer teilnehmenden) Strombereitstellungseinheiten eine möglichst vorteilhafte Vergütungskondition als Transfervergütungskondition festgelegt. Diese Transfervergütungskondition ist gegeben durch die minimale Vergütungskondition aller übermittelten maximalen Vergütungskonditionen der teilnehmenden Stromverbrauchseinheiten, da dadurch ebenfalls ein möglichst hoher Leistungstransfer sichergestellt ist.
Im zweiten Fall ist der Gesamtleistungsbedarf kleiner als die Gesamtleistung. Mit anderen Worten ist das Angebot an elektrischer Leistung größer als die Nachfrage an elektrischer Leistung. Im zweiten Fall wird somit für die teilnehmenden (am Leistungstransfer teilnehmenden) Stromverbrauchseinheiten eine möglichst vorteilhafte Vergütungskondition als Transfervergütungskondition festgelegt. Diese Transfervergütungskondition ist gegeben durch die maximale Vergütungskondition aller übermittelten minimalen Vergütungskonditionen der teilnehmenden Strombereitstellungseinheiten, da dadurch ebenfalls ein möglichst hoher Leistungstransfer sichergestellt ist.
Hierbei ist zu beachten, dass die festgelegte Transfervergütungskondition des ersten Falles größer als die festgelegte Transfervergütungskondition des zweiten Falles ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit, ein Primärenergieeinsatz pro Energieeinheit und/oder ein Preis pro Energieeinheit als Vergütungskondition und entsprechend als Transfervergütungskondition verwendet.
Besonders bevorzugt wird ein Preis pro Kilowattstunde verwendet. Insbesondere ist die Energieeinheit eine Kilowattstunde [kWh] .
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens eine der Stromverbrauchseinheiten und/oder eine der Strombereitstellungseinheiten einen Energiespeicher auf, wobei der weitere Schritt:

- Übermitteln des zweiten Datensatz dieser Stromverbrauchseinheit und/oder dieser Strombereitstellungseinheit an die Steuervorrichtung, wobei der zweite Datensatz zusätzlich wenigstens eine Information über die Kapazität des Energiespeichers, über die Ladeleistung des Energiespeichers, über die Entladeleistung des Energiespeichers, über den Ladewirkungsgrad des Energiespeichers, über den Entladewirkungsgrad des Energiespeichers und/oder über die Selbstentladerate des Energiespeichers umfasst;

Dadurch werden vorteilhafterweise Energiespeicher, insbesondere elektrochemische Energiespeicher, besonders bevorzugt Batteriespeicher, in den lokalen Energiemarkt integrierbar. Vorteilhafterweise wird durch die Energiespeicher eine Flexibilität des lokalen Energiemarktes bezüglich einer Erzeugung und eines Verbrauches an elektrischer Energie bereitgestellt. Mit anderen Worten werden die Erzeugung elektrischer Energie und der Verbrauch der elektrischen Energie zeitlich mittels des Energiespeichers, insbesondere mittels einer Mehrzahl von Energiespeichern, entkoppelt. Typischerweise weisen private Haushalte, die elektrische Energie mittels einer Photovoltaikanlage erzeugen, ebenfalls einen Energiespeicher auf, sodass vorteilhafterweise sowohl die Photovoltaikanlage als auch der Energiespeicher, mittels welchem eine elektrische Leistung bereitstellbar ist, in den lokalen Energiemarkt integrierbar sind.
Hierbei werden bevorzugt die weiteren Schritte:

- Ermitteln eines Modells des Energiespeichers unter einer Berücksichtigung der Informationen des zweiten Datensatzes des Energiespeichers; und
- Berücksichtigen des Modells beim Optimierungsverfahren; durchgeführt.

Mit anderen Worten ist der Energiespeicher mittels des Modells integraler Bestandteil des Optimierungsverfahrens. Der Energiespeicher stellt somit eine Flexibilitätsoption dar, sodass Erzeugung und Verbrauch möglichst optimal (Optimierungsverfahren) in Einklang gebracht werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren zum Berechnen der elektrischen Leistungstransfers und der Transfervergütungskondition die weiteren Schritte:

- Berücksichtigen eines Einspeisens einer Leistung vom lokalen Energiemarkt in einen bezüglich des lokalen Energiemarktes übergeordneten Energiemarkt beim Berechnen der Leistungstransfers; und/oder
- Berücksichtigen eines Ausspeisens einer Leistung vom übergeordneten Energiemarkt in den lokalen Energiemarkt beim Berechnen der Leistungstransfers.

Mit anderen Worten ist der lokale Energiemarkt an den übergeordneten Energiemarkt angebunden. Hierbei kann der übergeordnete Energiemarkt derart eingebunden werden, dass dieser als Stromverbrauchseinheit mit theoretisch unendlichem Leistungsbedarf und/oder als Strombereitstellungseinheit mit theoretisch unendlich bereitstellbarer Leistung in das Verfahren implementiert wird. Alternativ kann der übergeordnete Energiemarkt durch eine maximale Einspeiseleistung und maximale Ausspeiseleistung, das heißt durch eine Leitungskapazität, beschränkt werden.
Beispielsweise ist der übergeordnete Energiemarkt ein überregionaler Strommarkt und der lokale Energiemarkt ein regionaler Strommarkt. Typischerweise legt der übergeordnete Energiemarkt vorteilhafterweise einen Maßstab für die Vergütungskonditionen fest. Dadurch agieren die Einheiten des lokalen Energiemarktes in Bezug auf das Festlegen ihrer Vergütungskonditionen unter Berücksichtigung der externen Vergütungskonditionen des übergeordneten Energiemarktes. Mit anderen Worten ist vorteilhafterweise bezüglich der Vergütungskonditionen der Einheiten des lokalen Energiemarktes ein Vergleich durch den übergeordneten Energiemarkt möglich. Typischerweise werden sich die Vergütungskonditionen nicht beziehungsweise nur geringfügig von den externen Vergütungskonditionen des übergeordneten Energiemarktes unterscheiden. Nur in Engpassfällen (englisch: Bottleneck), die ebenfalls als Bottleneck-Fälle bezeichnet werden können, kann ein größerer Unterschied zwischen den lokalen Vergütungskonditionen und den übergeordneten Vergütungskonditionen auftreten. Solche Engpassfälle treten auf, wenn der Leistungstransfer zwischen den Einheiten des lokalen Energiemarktes und dem übergeordneten Energiemarkt gestört ist, beispielsweise durch eine Störung einer Stromleitung und/oder eines Transformators, oder die Leitungskapazität des übergeordneten Energiemarktes ausgeschöpft ist.
Es ist besonders bevorzugt die weiteren Schritte:

- Übermitteln eines dritten Datensatzes für den übergeordneten Energiemarkt, wobei der dritte Datensatz wenigstens eine Information über eine maximale Einspeiseleistung und eine maximale Ausspeiseleistung des übergeordneten Energiemarktes, sowie eine für das Einspeisen oder Ausspeisen einer Leistung vorgesehene Verwendungskondition umfasst; und
- Berücksichtigen der Informationen des dritten Datensatzes beim Berechnen der Leistungstransfers und beim Berechnen der Transfervergütungskondition;

Vorteilhafterweise wird dadurch die Leitungskapazität des übergeordneten Energiemarktes berücksichtigt. Es kann daher nicht unendlich viel Leistung in den übergeordneten Energiemarkt eingespeist und nicht unendlich viel Leistung vom übergeordneten Energiemarkt bezogen (ausgespeist) werden. Mit anderen Worten wird die maximale Einspeiseleistung und maximale Ausspeiseleistung des übergeordneten Energiemarktes berücksichtigt.
Weiterhin ist für die Verwendung des übergeordneten Energiemarktes, das heißt für die Verwendung seines Stromnetzes, die Verwendungskondition vorgesehen. Diese kann für das Einspeisen und Ausspeisen verschieden sein. Alternativ kann diese für das Einspeisen und Ausspeisen gleich sein. Die Verwendungskondition ermöglicht vorteilhafterweise ein Unterscheiden des übergeordneten Energiemarktes vom lokalen Energiemarkt, da eine solche Verwendungskondition innerhalb des lokalen Energiemarktes nicht vorgesehen ist. Dadurch leistet die Verwendungskondition den technischen Beitrag, dass der Leistungstransfer zwischen den Einheiten möglichst innerhalb des lokalen Energiemarktes erfolgt. Das ist insbesondere deshalb der Fall, da die Verwendungskondition unabhängig von einem Einspeisen oder Ausspeisen vorgesehen ist, und somit grundsätzlich einen Nachteil für alle Einheiten des lokalen Energiemarktes darstellt.
Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn als Verwendungskondition eine Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit, ein Primärenergieeinsatz pro Energieeinheit und/oder eine Gebühr pro Energieeinheit verwendet wird.
Dies soll im folgenden Beispiel, bei welchem die Verwendungskondition eine Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit ist, verdeutlicht werden.
Beispielsweise übermittelt eine der Stromverbrauchseinheiten eine maximale Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit, für welche sie bereit ist einen übermittelten Leistungsbedarf zu verbrauchen. Wird dieser Leistungsbedarf wenigstens teilweise mittels des übergeordneten Energiemarktes gedeckt, so fällt für die Verwendung des übergeordneten Energiemarktes die Verwendungskondition an. Im dargelegten Beispiel ist dies eine Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit. Somit ist die gesamte, effektive Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit dieser Stromverbrauchseinheit die Summe der übermittelten Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit und der für die Verwendung des übergeordneten Strommarktes vorgesehene Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit. Diese gesamte, effektive Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit wird dann beim Berechnen der Leistungstransfers und beim Berechnen der Transfervergütungskondition berücksichtigt. Für eine der Strombereitstellungseinheiten gilt dies analog, wobei hier die gesamte, effektive Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit die Differenz der übermittelten Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit und der für die Verwendung des übergeordneten Strommarktes vorgesehene Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit ist.
Alternativ ist die Verwendungskondition eine Gebühr pro Energieeinheit, die für alle Einheiten bei einer Verwendung des übergeordneten Energiemarktes vorgesehen ist. Werden als Vergütungskonditionen Preise pro Energieeinheit verwendet, so erhöht sich der maximale Preis der Stromverbrauchseinheiten um diese Gebühr pro Energieeinheit. Der minimale Preis pro Energieeinheit für die Strombereitstellungseinheiten wird durch diese Gebühr pro Energieeinheit verringert. Mit anderen Worten müssen die Stromverbrauchseinheiten für einen größeren maximalen Preis pro Energieeinheit beziehen und die Strombereitstellungseinheiten für einen kleineren minimalen Preis pro Energieeinheit erzeugen. Auch der Preis pro Energieeinheit löst hierbei das technische Problem, dass der Energietransfer möglichst innerhalb des lokalen Strommarktes erfolgt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein schematisiertes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Berechnen von elektrischen Leistungstransfers und einer Transfervergütungskondition innerhalb eines Zeitraumes zwischen einer Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten und einer Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten innerhalb eines lokalen Energiemarktes, wobei der lokale Energiemarkt eine Steuervorrichtung aufweist, umfasst wenigstens einen ersten Schritt, einen zweiten Schritt, einen dritten Schritte und einen vierten Schritt.
Im ersten Schritt wird ein erster Datensatz für jede der Stromverbrauchseinheiten an die Steuervorrichtung übermittelt. Hierbei umfasst der erste Datensatz jeder Stromverbrauchseinheit wenigstens eine Information über ihren Leistungsbedarf, und einen für den Bezug des Leistungsbedarfs maximale Vergütungskondition.
Im zweiten Schritt wird ein zweiter Datensatz für jede der Strombereitstellungseinheiten an die Steuervorrichtung übermittelt. Hierbei umfasst der zweite Datensatz jeder Strombereitstellungseinheit wenigstens eine Information über ihre bereitstellbare Leistung, und einen für ein Bereitstellen der Leistung minimale Vergütungskondition.
Im dritten Schritt werden die Leistungstransfers durch die Steuervorrichtung mittels eines Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit der Informationen der übermittelten Datensätze berechnet.
Im vierten Schritt wird die Transfervergütungskondition durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit der berechneten Leistungstransfers, und in Abhängigkeit der minimalen Vergütungskondition aller übermittelten maximalen Vergütungskonditionen der Stromverbrauchseinheiten, und in Abhängigkeit der maximalen Vergütungskondition aller übermittelten minimalen Vergütungskonditionen der Strombereitstellungseinheiten berechnet.
Das Verfahren ermöglicht eine vorteilhafte Entkopplung des Berechnens der Leistungstransfers vom Berechnen der Transfervergütungskondition. Dadurch kann vorteilhafterweise Rechenzeit zur Durchführung des Verfahrens eingespart werden. Somit kann ein lokaler Energiemarkt effizienter und/oder optimaler bezüglich seiner Leistungstransfers gesteuert werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

S1: erster Schritt
S2: zweiter Schritt
S3: dritter Schritt
S4: vierter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 18154173 [0005]

Claims

Verfahren zum Berechnen von elektrischen Leistungstransfers und einer Transfervergütungskondition innerhalb eines Zeitraumes zwischen einer Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten und einer Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten innerhalb eines lokalen Energiemarktes, wobei der lokale Energiemarkt eine Steuervorrichtung aufweist, umfassend wenigstens die Schritte: - Übermitteln eines ersten Datensatzes für jede der Stromverbrauchseinheiten an die Steuervorrichtung, wobei der erste Datensatz jeder Stromverbrauchseinheit wenigstens eine Information über ihren Leistungsbedarf, und einen für den Bezug des Leistungsbedarfs maximale Vergütungskondition umfasst; - Übermitteln eines zweiten Datensatzes für jede der Strombereitstellungseinheiten an die Steuervorrichtung, wobei der zweite Datensatz jeder Strombereitstellungseinheit wenigstens eine Information über ihre bereitstellbare Leistung, und einen für ein Bereitstellen der Leistung minimale Vergütungskondition umfasst; - Berechnen der Leistungstransfers durch die Steuervorrichtung mittels eines Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit der Informationen der übermittelten Datensätze; und - Berechnen der Transfervergütungskondition durch die Steuervorrichtung in Abhängigkeit der berechneten Leistungstransfers, und in Abhängigkeit der minimalen Vergütungskondition aller übermittelten maximalen Vergütungskonditionen der Stromverbrauchseinheiten, und in Abhängigkeit der maximalen Vergütungskondition aller übermittelten minimalen Vergütungskonditionen der Strombereitstellungseinheiten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, umfassend den weiteren Schritt: - Verwenden einer in den Leistungstransfers linearen Zielfunktion, wobei der Wert der Zielfunktion mittels des Optimierungsverfahrens minimiert oder maximiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, umfassend die weiteren Schritte: - Bestimmen der Stromverbrauchseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition größer als ihre übermittelte maximale Vergütungskondition ist; - Gewichten der derart bestimmten Stromverbrauchseinheiten innerhalb der Zielfunktion, wobei das Gewichten der Stromverbrauchseinheiten derart erfolgt, dass für diese Stromverbrauchseinheiten die Differenz zwischen ihrer übermittelten maximalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert wird; - Erneutes Berechnen der Leistungstransfers mittels des Optimierungsverfahrens mittels der im vorangegangenen Schritt gewichteten Zielfunktion; und - Erneutes Berechnen der Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der erneut berechneten Leistungstransfers.
Verfahren gemäß Anspruch 3, umfassend den weiteren Schritt: - Wiederholen der Schritte des Anspruches 3, bis die erneut berechneten Leistungstransfers der gewichteten Stromverbrauchseinheiten jeweils kleiner als ein festgelegter Schwellenwert sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend die weiteren Schritte: - Bestimmen der Strombereitstellungseinheiten, für welche die berechnete Transfervergütungskondition kleiner als ihre übermittelte minimale Vergütungskondition ist; - Gewichten der derart bestimmten Strombereitstellungseinheiten innerhalb der Zielfunktion, wobei das Gewichten der Strombereitstellungseinheiten derart erfolgt, dass für diese Strombereitstellungseinheiten die Differenz zwischen ihrer übermittelten minimalen Vergütungskondition und der Transfervergütungskondition vergrößert wird; - Erneutes Berechnen der Leistungstransfers mittels des Optimierungsverfahrens mittels der im vorangegangenen Schritt gewichteten Zielfunktion; und - Erneutes Berechnen der Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der erneut berechneten Leistungstransfers.
Verfahren gemäß Anspruch 5, umfassend den weiteren Schritt: - Wiederholen der Schritte des Anspruches 5, bis die erneut berechneten Leistungstransfers der gewichteten Strombereitstellungseinheiten jeweils kleiner als ein festgelegter Schwellenwert sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Berechnen der Transfervergütungskondition gemäß der folgenden Schritte erfolgt: - Summation der Leistungsbedarfe der an den Leistungstransfers teilnehmenden Stromverbrauchseinheiten zu einem Gesamtleistungsbedarf; - Summation der Leistungen der an den Leistungstransfers teilnehmenden Strombereitstellungseinheiten zu einer bereitstellbaren Gesamtleistung; - Festlegen der Transfervergütungskondition als die minimale Vergütungskondition aller übermittelten maximalen Vergütungskondition der teilnehmenden Stromverbrauchseinheiten, falls der Gesamtleistungsbedarf größer als die bereitstellbare Gesamtleistung ist; oder - Festlegen der Transfervergütungskondition als die maximale Vergütungskondition aller übermittelten minimalen Transfervergütungskondition der Strombereitstellungseinheit, falls der Gesamtleistungsbedarf kleiner als die bereitstellbare Gesamtleistung ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den weiteren Schritt: - Verwenden einer Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit, eines Primärenergieeinsatz pro Energieeinheit und/oder eines Preises pro Energieeinheit als Vergütungskondition und entsprechend als Transfervergütungskondition.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Stromverbrauchseinheiten und/oder eine der Strombereitstellungseinheiten einen Energiespeicher aufweist, umfassend den weiteren Schritt: - Übermitteln des zweiten Datensatz dieser Stromverbrauchseinheit und/oder dieser Strombereitstellungseinheit an die Steuervorrichtung, wobei der zweite Datensatz zusätzlich wenigstens eine Information über die Kapazität des Energiespeichers, über die Ladeleistung des Energiespeichers, über die Entladeleistung des Energiespeichers, über den Ladewirkungsgrad des Energiespeichers, über den Entladewirkungsgrad des Energiespeichers und/oder über die Selbstentladerate des Energiespeichers umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9, umfassend die weiteren Schritte: - Ermitteln eines Modells des Energiespeichers unter einer Berücksichtigung der Informationen des zweiten Datensatzes des Energiespeichers; und - Berücksichtigen des Modells beim Optimierungsverfahren.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den weiteren Schritt: - Berücksichtigen eines Einspeisens einer Leistung vom lokalen Energiemarkt in einen bezüglich des lokalen Energiemarktes übergeordneten Energiemarkt beim Berechnen der Leistungstransfers; und/oder - Berücksichtigen eines Ausspeisens einer Leistung vom übergeordneten Energiemarkt in den lokalen Energiemarkt beim Berechnen der Leistungstransfers.
Verfahren gemäß Anspruch 11, umfassend die weiteren Schritte: - Übermitteln eines dritten Datensatzes für den übergeordneten Energiemarkt, wobei der dritte Datensatz wenigstens eine Information über eine maximale Einspeiseleistung und eine maximale Ausspeiseleistung des übergeordneten Energiemarktes, sowie eine für das Einspeisen oder Ausspeisen einer Leistung vorgesehene Verwendungskondition umfasst; und - Berücksichtigen der Informationen des dritten Datensatzes beim Berechnen der Leistungstransfers und beim Berechnen der Transfervergütungskondition.
Verfahren gemäß Anspruch 12, umfassend den weiteren Schritt: - Verwenden einer Kohlenstoffdioxidemission pro Energieeinheit, eines Primärenergieeinsatzes pro Energieeinheit und/oder einer Gebühr pro Energieeinheit als Verwendungskondition.
Verfahren zum Steuern von elektrischen Leistungstransfers zwischen einer Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten und einer Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten innerhalb eines lokalen Energiemarktes mittels einer Steuervorrichtung des lokalen Energiemarktes, umfassend die Schritte: - Berechnen der Leistungstransfers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; und - Steuern der Leistungstransfers zwischen den Strombereitstellungseinheiten und den Stromverbrauchseinheiten gemäß den berechneten Leistungstransfers.
Lokaler Energiemarkt, umfassend eine Mehrzahl von Stromverbrauchseinheiten, eine Mehrzahl von Strombereitstellungseinheiten sowie ein die Stromverbrauchseinheiten und Strombereitstellungseinheiten für eine Mehrzahl von Leistungstransfers zwischen den Stromverbrauchseinheiten und Strombereitstellungseinheiten koppelndes elektrisches Stromnetz, weiterhin umfassend eine Steuervorrichtung zum Steuern der Leistungstransfers, wobei die Steuervorrichtung wenigstens eine Datenschnittstelle zum Datenaustausch mit den Stromverbrauchseinheiten und den Strombereitstellungseinheiten aufweist, wobei die Datenschnittstelle dazu ausgebildet ist - einen ersten Datensatz für jede der Stromverbrauchseinheiten zu empfangen, wobei der erste Datensatz jeder Stromverbrauchseinheit wenigstens eine Information über ihren Leistungsbedarf, und einen für den Bezug des Leistungsbedarfs maximale Vergütungskondition umfasst; und - einen zweiten Datensatz für jede der Strombereitstellungseinheiten zu empfangen, wobei der zweite Datensatz jeder Strombereitstellungseinheit wenigstens eine Information über ihre bereitstellbare Leistung, und einen für ein Bereitstellen der Leistung minimale Vergütungskondition umfasst; wobei die Steuervorrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist - die Leistungstransfers mittels eines Optimierungsverfahrens in Abhängigkeit der Informationen der empfangen Datensätze zu berechnen; und - eine Transfervergütungskondition in Abhängigkeit der berechneten Leistungstransfers, und in Abhängigkeit der minimalen Vergütungskondition aller empfangenen maximalen Vergütungskonditionen der Stromverbrauchseinheiten, und in Abhängigkeit der maximalen Vergütungskondition aller empfangenen minimalen Vergütungskonditionen der Strombereitstellungseinheiten zu berechnen.