DE102022133173A1

DE102022133173A1 - Verfahren zum Betreiben eines Großspeichersystems, Computerprogrammprodukt und Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, Großspeichersystem mit einer solchen Steuervorrichtung und Stromnetz mit einem solchen Großspeichersystem

Info

Publication number: DE102022133173A1
Application number: DE102022133173.3A
Authority: DE
Inventors: Steffen Pfendtner
Original assignee: ADS TEC Energy GmbH
Current assignee: ADS TEC Energy GmbH
Priority date: 2022-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2024-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines - insbesondere AC-gekoppelten - Großspeichersystems (3) mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene (5) zusammenschaltbaren Leistungseinheiten (7) an einem Stromnetz (1), wobei die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils mindestens eine Batterie (11) aufweisen und mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar sind, wobei mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) mit folgenden Schritten durchgeführt wird:- Feststellen einer System-Leistungsanforderung an das Großspeichersystem (3);- Gleichsetzen einer zu verteilenden Leistungsanforderung mit der System-Leistungsanforderung;- Ermitteln eines jeweiligen Ladezustands für die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7);- Verteilen der zu verteilenden Leistungsanforderung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) anhand der ermittelten Ladezustände und einer j eweiligen Kapazität der Leistungseinheiten (7), wobei für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils eine zugeteilte Leistungsanforderung bestimmt wird;- Prüfen, ob eine in Schritt d) nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist;- wenn die Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist und das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist, Gleichsetzen der zu verteilenden Leistungsanforderung mit der Rest-Leistungsanforderung, und Wiederholen der Schritte d) bis e);- wenn die Rest-Leistungsanforderung nicht von null verschieden ist oder das Großspeichersystem (3) keine freie Kapazität aufweist, Beenden des Verteilungszyklus und Zuweisen der jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen an die Leistungseinheiten (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Großspeichersystems, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Großspeichersystem mit einer solchen Steuervorrichtung und ein Stromnetz mit einem solchen Großspeichersystem.
Ein derartiges Großspeichersystem weist eine Mehrzahl an Leistungseinheiten auf, wobei jede Leistungseinheit mindestens eine Batterie aufweist. Im Betrieb des Großspeichersystems ergeben sich typischerweise verschiedene Ladezustände (States of Charge - SOC) für die Batterien der verschiedenen Leistungseinheiten. Dies ist nachteilig zum einen, weil die Leistungsfähigkeit - sowohl in Lade- als auch in Entladerichtung - des Großspeichersystems abhängig von den momentanen Differenzen in den Ladezuständen variieren kann, zum anderen weil sich die Lebensdauer der verschiedenen Batterien nicht gleichmäßig entwickelt. Um dieses Problem zu lösen, wird teilweise der Betrieb solcher Großspeichersysteme unterbrochen, um Ausgleichsladungen durchzuführen. Dies wiederum ist nachteilig, da das Großspeichersystem während der Durchführung einer Ausgleichsladung nicht zur Verfügung steht. Außerdem ist es möglich, dass solche Ausgleichsladungen, insbesondere als aktiver Ausgleich von einer Leistungseinheit in eine andere Leistungseinheit desselben Großspeichersystems, normativ oder rechtlich untersagt sein können, wenn die Verbindung der Leistungseinheiten über eine Mittelspannungsebene bereits im öffentlichen Stromnetz liegt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Großspeichersystems, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Großspeichersystem mit einer solchen Steuervorrichtung und ein Stromnetz mit einem solchen Großspeichersystem zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben eines - insbesondere AC-gekoppelten - Großspeichersystems mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene zusammenschaltbaren Leistungseinheiten an einem Stromnetz geschaffen wird, wobei die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils mindestens eine Batterie aufweisen und mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar sind, wobei mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten mit folgenden Schritten - insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge - durchgeführt wird: a) Feststellen einer System-Leistungsanforderung an das Großspeichersystem; b) Gleichsetzen einer zu verteilenden Leistungsanforderung mit der System-Leistungsanforderung; c) Ermitteln eines jeweiligen Ladezustands für die Mehrzahl an Leistungseinheiten; d) Verteilen der zu verteilenden Leistungsanforderung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten anhand der ermittelten Ladezustände und einer jeweiligen Kapazität der Leistungseinheiten, wobei für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils eine zugeteilte Leistungsanforderung bestimmt wird; e) Prüfen, ob eine in Schritt d) nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem noch freie Kapazität aufweist; f) wenn die Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist und das Großspeichersystem noch freie Kapazität aufweist, Gleichsetzen der zu verteilenden Leistungsanforderung mit der Rest-Leistungsanforderung, und Wiederholen der Schritte d) bis e) - wobei eine Ausführung oder Wiederholung der Schritte d) bis e) jeweils einen Durchlauf einer Leistungsverteilungsschleife des Verfahrens darstellt; g) wenn die Rest-Leistungsanforderung nicht von null verschieden ist oder das Großspeichersystem keine freie Kapazität aufweist, Beenden des Verteilungszyklus und Zuweisen der jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen an die Leistungseinheiten. Das Verfahren gewährleistet vorteilhaft in einfacher Weise möglichst gleichmäßige Ladezustände der einzelnen Leistungseinheiten und damit auch Batterien, wobei insbesondere eine maximale Leistungsfähigkeit des Großspeichersystems sowohl in Lade- als auch in Entladerichtung sichergestellt wird. Zugleich wird eine gleichmäßige Entwicklung der Lebensdauer der Batterien gewährleistet, wobei außerdem eine Leistung pro Batterie minimiert wird, was vorteilhaft zu einer verringerten Alterung der Batterien beiträgt. Weiterhin bedarf es vorteilhaft keiner nachteiligen oder nicht zulässigen Ausgleichsladungen. Insbesondere ist die Verfügbarkeit des Großspeichersystems erhöht.
Unter einem Großspeichersystem wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Batteriespeicher-System verstanden, wobei jede Leistungseinheit des Großspeichersystems insbesondere eine Nennleistung von mindestens 30 kW, vorzugsweise mehr als 30 kW, und/oder eine Kapazität von mindestens 30 kWh, vorzugsweise mehr als 30 kWh, aufweist. Jede Leistungseinheit weist mindestens eine Batterie auf, wobei jede einzelne Batterie jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere elektrochemische Zellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, aufweist, die zur Darstellung einer bestimmten Spannung und/oder Leistung elektrisch miteinander in Reihe und/oder zueinander parallelgeschaltet sind. Insbesondere sind die einzelnen Batteriezellen insbesondere gruppenweise miteinander in Reihe geschaltet, wobei solche Gruppen von Batteriezellen ihrerseits zueinander parallelgeschaltet sind. Eine solche Gruppe von Batteriezellen, vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen, kann in bevorzugter Ausgestaltung eine Spannung von 600 V aufweisen. Weist eine Leistungseinheit eine Mehrzahl an Batterien auf, sind die Batterien der Leistungseinheit miteinander insbesondere über eine DC-Sammelschiene, das heißt eine Gleichspannungsschiene, zusammenschaltbar oder gekoppelt.
Die gemeinsame Sammelschiene, über welche die Leistungseinheiten des Großspeichersystems miteinander zusammenschaltbar oder gekoppelt sind, ist insbesondere eine AC-Sammelschiene, das heißt eine Wechselspannungsschiene. Insbesondere auf diese Weise ist das Großspeichersystem als AC-gekoppeltes Großspeichersystem ausgebildet.
Insbesondere ist das Großspeichersystem ein AC-gekoppeltes Großspeichersystem, wobei jede Leistungseinheit der Mehrzahl an Leistungseinheiten des Großspeichersystems ein DC-gekoppeltes Großspeichersystem ist.
Die verschiedenen Leistungseinheiten des Großspeichersystems können gleiche oder verschiedene Nennleistungen aufweisen. Alterativ oder zusätzlich können verschiedene Batterien einer Leistungseinheit gleiche oder verschiedene Kapazitäten aufweisen.
Unter einem System-Leistungsanforderung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine Leistungsanforderung durch das Stromnetz oder durch einen Betreiber des Stromnetzes verstanden. Die System-Leistungsanforderung kann dabei ein negatives oder positives Vorzeichen aufweisen, abhängig davon, ob elektrische Energie in das Großspeichersystem eingespeichert (per Konvention insbesondere negatives Vorzeichen) oder aus dem Großspeichersystem entnommen (per Konvention insbesondere positives Vorzeichen) werden soll.
Dass in Schritt a) die System-Leistungsanforderung festgestellt wird, bedeutet in einer Ausführungsform des Verfahrens, dass die System-Leistungsanforderung, insbesondere von einer Steuervorrichtung des Großspeichersystems, ermittelt wird. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die System-Leistungsanforderung, insbesondere durch die Steuervorrichtung des Großspeichersystems, empfangen, insbesondere von dem Stromnetz oder von dem Betreiber des Stromnetzes. Insbesondere weist in diesem Fall die Steuervorrichtung eine Schnittstelle auf, die eingerichtet ist, um die System-Leistungsanforderung von dem Stromnetz oder dem Betreiber des Stromnetzes zu empfangen.
Insbesondere wird in Schritt d) die jeweils zugeteilte Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten unter Berücksichtigung einer Gesamt-Kapazität der Mehrzahl an Leistungseinheiten bestimmt. Insbesondere wird für jede Leistungseinheit ein Verteilungsfaktor berechnet, der sich als Quotient der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit dividiert durch die Gesamtkapazität der Leistungseinheiten ergibt, wobei ein im aktuellen Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife bestimmter Anteil der zu verteilenden Leistung berechnet wird, indem die zu verteilende Leistungsanforderung mit dem jeweiligen Verteilungsfaktor multipliziert wird. Die einer jeweiligen Leistungseinheit jeweils zugeteilte Leistungsanforderung ergibt sich im aktuellen Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife insbesondere als Summe aus der im vorhergehenden Durchlauf für die jeweilige Leistungseinheit bestimmten zugeteilten Leistungsanforderung und dem im aktuellen Durchlauf bestimmten Anteil der zu verteilenden Leistung.
Insbesondere wird in Schritt e) die Rest-Leistungsanforderung als Differenz aus der zu verteilenden Leistungsanforderung und einer - in einer Ausführungsform nicht explizit berechneten - verteilten Leistungsanforderung berechnet. Insbesondere wird die Rest-Leistungsanforderung in einer Ausführungsform in Schritt d) implizit berechnet, indem nicht zugeteilte Leistungsbeträge aufsummiert werden. Dabei bedarf es vorteilhaft keiner expliziten Berechnung der verteilten Leistungsanforderung.
Insbesondere wird in Schritt e) geprüft, ob das Großspeichersystem noch freie Kapazität zur Erfüllung wenigstens eines Teils der Rest-Leistungsanforderung aufweist.
Insbesondere werden im Anschluss an Schritt g) - insbesondere in einem Schritt h) - die Leistungseinheiten mit den jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen als den separat zugeordneten Einheiten-Leistungen betrieben.
Wo hier und im Folgenden von einer „Schleife“ die Rede ist, beispielsweise in Bezug auf die Leistungsverteilungsschleife, ist mit der Verwendung des Begriffs „Schleife“ keine Beschränkung auf eine bestimmte programmtechnische Umsetzung verbunden. Vielmehr kann eine solche Schleife in einer Ausführungsform programmtechnisch als Programmschleife im engeren Sinn umgesetzt sein; es ist aber in einer anderen Ausführungsform auch möglich, dass eine solche Schleife programmtechnisch rekursiv oder in anderer geeigneter Weise umgesetzt ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Leistungsverteilung nur betriebsbereite Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten einbezogen werden. Vorteilhaft wird auf diese Weise insbesondere gewährleistet, dass die System-Leistungsanforderung möglichst weitgehend, vorzugweise vollständig, erfüllt werden kann.
Insbesondere wird in einem Schritt c0) - insbesondere vor dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten geprüft, ob die jeweilige Leistungseinheit betriebsbereit ist. Insbesondere werden dann nur die betriebsbereiten Leistungseinheiten in die Leistungsverteilungsschleife einbezogen, das heißt die Leistungsverteilungsschleife läuft nur über die betriebsbereiten Leistungseinheiten. Insbesondere im Vergleich zu einer nachfolgend beschriebenen Ausgestaltung, bei der nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten Kapazitäten oder Leistungsanforderungen mit Betrag Null zugeordnet werden, ist der Rechenaufwand für das Verfahren gering.
Alternativ oder zusätzlich wird in dem Schritt c0) oder in Schritt d) die Kapazität einer nicht betriebsbereiten Leistungseinheit gleich Null gesetzt. Insbesondere werden in diesem Fall alle Leistungseinheiten in die Leistungsverteilungsschleife einbezogen, wobei nicht betriebsbereite Leistungseinheiten implizit nicht berücksichtigt werden. In einer Ausgestaltung wird die Betriebsbereitschaft der Leistungseinheiten in jedem Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife, insbesondere in Schritt d), geprüft.
Insbesondere wird über die Berücksichtigung der Kapazität und/oder der Betriebsbereitschaft der einzelnen Leistungseinheiten gewährleistet, dass eine Wartung oder ein Ausfall einzelner Leistungseinheiten oder einer Komponente einer Leistungseinheit, beispielsweise einer Batterie, bei der Leistungsverteilung - insbesondere automatisch - berücksichtigt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass - insbesondere in einem Schritt c1) insbesondere vor oder nach dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - für die Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils ein Leistungsgrenzwert ermittelt wird, wobei die zugeteilten Leistungsanforderungen für die Leistungseinheiten in Schritt d) jeweils zusätzlich in Abhängigkeit von dem zugeordneten Leistungsgrenzwert ermittelt werden. Vorteilhaft können auf diese Weise verschiedene Nennleistungen und/oder momentane oder systematische Beschränkungen, auch Alterungseffekte, der einzelnen Leistungseinheiten berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine Überlastung von Leistungseinheiten vermieden werden. Insbesondere können Leistungseinheiten ihre Leistung oder Kapazität über eine Rückmeldung des Leistungsgrenzwerts dynamisch einschränken, beispielsweise weil sie zu warm oder vollständig ge- oder entladen sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand der ermittelten Ladezustände und der jeweiligen Kapazität der Leistungseinheiten jeweils eine vorläufige Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten bestimmt wird, wobei die vorläufige Leistungsanforderung jeweils mit dem zugeordneten Leistungsgrenzwert verglichen wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich der vorläufigen Leistungsanforderung gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert nicht überschreitet, und wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich dem zugeordneten Leistungsgrenzwert gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert - insbesondere betragsmäßig - überschreitet. Dies stellt eine besonders einfache Berücksichtigung des Leistungsgrenzwerts dar. Der Leistungsgrenzwert ist in einer Ausführungsform als Betrag festgelegt, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung betragsmäßig, das heißt ohne Berücksichtigung des Vorzeichens, mit dem Leistungsgrenzwert verglichen wird. In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, dass ein erster Leistungsgrenzwert für eine positive Leistungsanforderung verwendet wird, wobei ein zweiter, von dem ersten Leistungsgrenzwert verschiedener Leistungsgrenzwert für eine negative Leistungsanforderung verwendet wird. Vorteilhaft kann in diesem Fall ein verschiedenes Verhalten der Leistungseinheiten oder Batterien einerseits beim Einspeichern und andererseits beim Abgeben elektrischer Energie berücksichtigt werden. Dass die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten - je nach Vorzeichen ersten oder zweiten - Leistungsgrenzwert überschreitet, bedeutet aber auch in diesem Fall, dass die vorläufige Leistungsanforderung betragsmäßig größer ist als der zugeordnete erste oder zweite Leistungsgrenzwert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Schritt d) anhand der ermittelten Ladezustände für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils ein Gewichtungsfaktor bestimmt wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung jeweils in Abhängigkeit des zugeordneten Gewichtungsfaktors bestimmt wird. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, verschiedene Ladezustände der Leistungseinheiten zu berücksichtigen und damit im Ergebnis einander anzugleichen.
Insbesondere wird der jeweilige Gewichtungsfaktor anhand der ermittelten Ladezustände im Vergleich zu einem mittleren Ladezustand der Mehrzahl an Leistungseinheiten bestimmt. In einer Ausführungsform wird der mittlere Ladezustand als arithmetisches Mittel der ermittelten Ladezustände berechnet. Alternativ ist es möglich, dass der mittlere Ladezustand als geometrisches Mittel oder als ein anderer Mittelwert der ermittelten Ladezustände berechnet wird.
In einer Ausführungsform wird der Vergleich mit dem mittleren Ladezustand vor der ersten Durchführung des Schritts d) durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird der Vergleich mit dem mittleren Ladezustand in jedem Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife, insbesondere in einem Schritt d1), durchgeführt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Schritt d) für die Leistungseinheiten jeweils folgende Teilschritte umfasst: d1) Ermitteln eines Differenz-Ladezustands als Differenz des ermittelten Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit zu dem mittleren Ladezustand; d2) Bestimmen des Verteilungsfaktors in Abhängigkeit der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit; d3) Bestimmen des Gewichtungsfaktors in Abhängigkeit des ermittelten Differenz-Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit, und d4) Bestimmen der zugeteilten Leistungsanforderung für die jeweilige Leistungseinheit in Abhängigkeit der zu verteilenden Leistungsanforderung, des Verteilungsfaktors und des Gewichtungsfaktors. Insbesondere wird dabei die zu verteilende Leistungsanforderung durch den Leistungsgrenzwert begrenzt. Vorteilhaft kann auf diese Weise einfach gewährleistet werden, dass die Leistung sowohl abhängig von den Kapazitäten als auch den Ladezuständen der jeweiligen Leistungseinheiten auf diese verteilt wird.
Insbesondere wird - wie oben bereits ausgeführt - der Verteilungsfaktor in Abhängigkeit der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit im Verhältnis zu der als Summe der Kapazitäten der Leistungseinheiten berechneten Gesamtkapazität, das heißt als Quotient der jeweiligen Kapazität dividiert durch die Gesamtkapazität, bestimmt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schritte a) bis g) in einem vorbestimmten Zeitintervall - insbesondere wiederholt, insbesondere periodisch - durchgeführt werden. Insbesondere kann auf diese Weise die Leistungsverteilung vorteilhaft zyklisch regelmäßig durchgeführt werden, insbesondere unabhängig davon, ob sich die System-Leistungsanforderung ändert. Insbesondere ist es möglich, dass sich ein Zustand des Großspeichersystems ändert, beispielsweise aufgrund veränderter Ladezustände, veränderter Betriebstemperaturen oder veränderter Beschränkungen der Leistungseinheiten, was gegebenenfalls eine Neuverteilung auch einer konstanten System-Leistungsanforderung nötig oder zumindest sinnvoll machen kann.
Alternativ werden die Schritte a) bis g) auf ein Startsignal hin - insbesondere wiederholt - durchgeführt. Vorteilhaft kann die Leistungsverteilung auf diese Weise bedarfsabhängig durchgeführt werden, wodurch Ressourcen und insbesondere Rechenleistung und/oder Rechenzeit eingespart werden können.
Alternativ werden die Schritte a) bis g) bei einer Änderung der System-Leistungsanforderung - insbesondere wiederholt - durchgeführt. Vorteilhaft wird die Leistungsverteilung in diesem Fall nur dann durchgeführt, wenn sich die System-Leistungsanforderung tatsächlich ändert und damit die Notwendigkeit einer erneuten Verteilung der Leistung gegeben ist. In anderen Betriebssituationen, insbesondere bei konstanter System-Leistungsanforderung, kann dagegen Rechenleistung und/oder Rechenzeit eingespart werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Computerprogrammprodukt geschaffen wird, das maschinenlesbare Anweisungen umfasst, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Rechenvorrichtung, insbesondere einer Steuervorrichtung für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem, ausgeführt wird. In Zusammenhang mit dem Computerprogrammprodukt ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Steuervorrichtung für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem geschaffen wird, wobei die Steuervorrichtung mit einer Mehrzahl an Leistungseinheiten des Großspeichersystems wirkverbindbar, insbesondere wirkverbunden, und eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. In Zusammenhang mit der Steuervorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren oder dem Computerprogrammprodukt erläutert wurden.
Insbesondere ist die Steuervorrichtung mit allen Leistungseinheiten des Großspeichersystems wirkverbindbar oder wirkverbunden.
Insbesondere ist die Steuervorrichtung eine Rechenvorrichtung, auf der ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt oder ein Computerprogrammprodukt nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen installiert ist oder läuft.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Großspeichersystem mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene zusammenschaltbaren Leistungseinheiten geschaffen wird, wobei das Großspeichersystem eine Steuervorrichtung aufweist, die mit den Leistungseinheiten wirkverbunden und eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. In Zusammenhang mit dem Großspeichersystem ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren, dem Computerprogrammprodukt oder der Steuervorrichtung erläutert wurden.
Das Großspeichersystem ist insbesondere derart ausgestaltet, wie dies zuvor explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurde.
Insbesondere weist das Großspeichersystem eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung oder eine Steuervorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Stromnetz geschaffen wird, das ein Wechselspannungsnetz und ein - insbesondere AC-gekoppeltes - erfindungsgemäßes Großspeichersystem oder ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist, wobei das Großspeichersystem mit dem Wechselspannungsnetz elektrisch verbunden ist. In Zusammenhang mit dem Stromnetz ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren, dem Computerprogrammprodukt, der Steuervorrichtung oder dem Großspeichersystem erläutert wurden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Stromnetzes mit einem Ausführungsbeispiel eines Großspeichersystems sowie einem Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung, und
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Großspeichersystems in Form eines Flussdiagramms.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Stromnetzes 1 mit einem Ausführungsbeispiel eines Großspeichersystems 3 sowie einem Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung 9.
Das Stromnetz 1 umfasst insbesondere ein Wechselspannungsnetz 2 und das - insbesondere ACgekoppelte - Großspeichersystem 3, wobei das Großspeichersystem 3 mit dem Wechselspannungsnetz 2 elektrisch verbunden ist.
Das Großspeichersystem 3 weist eine Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene 5 zusammenschaltbaren Leistungseinheiten 7 auf, sowie außerdem die Steuervorrichtung 9, die mit den Leistungseinheiten 7 wirkverbunden und eingerichtet ist, um insbesondere ein im Folgenden näher beschriebenes Verfahren durchzuführen. Insbesondere ist die gemeinsame Sammelschiene 5 eine Wechselspannungsschiene.
Die Leistungseinheiten 7 weisen jeweils insbesondere einen Wechselrichter 8 und mindestens eine Batterie 11 - dargestellt sind jeweils beispielhaft drei Batterien 11 - auf, insbesondere jeweils eine Mehrzahl an Batterien 11, wobei bevorzugt jede Leistungseinheit 7 als DC-gekoppeltes Großspeichersystem ausgebildet und insbesondere mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar ist. Insbesondere sind die Batterien 11 einer Leistungseinheit 7 jeweils über eine Gleichspannungsschiene 10 zusammengeschaltet. Die Steuervorrichtung 9 ist insbesondere mit den Wechselrichtern 8 zu deren Ansteuerung wirkverbunden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Großspeichersystems 3 an dem Stromnetz 1 in Form eines Flussdiagramms.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Im Rahmen des Verfahrens wird mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 mit folgenden Schritten durchgeführt:

Es wird a) einem ersten Schritt S 1 eine System-Leistungsanforderung Ps des Stromnetzes 1 an das Großspeichersystem 3 festgestellt; insbesondere wird die System-Leistungsanforderung Ps durch die Steuervorrichtung 9 ermittelt oder empfangen. Die System-Leistungsanforderung Ps ist vorzeichenbehaftet und weist per Konvention insbesondere ein negatives Vorzeichen auf, wenn elektrische Energie in das Großspeichersystem 3 eingespeichert werden soll (Laden), sowie ein positives Vorzeichen, wenn elektrische Energie aus dem Großspeichersystem 3 entnommen werden soll (Entladen). Dieselbe Vorzeichenkonvention wird auf alle hier betrachteten Leistungsbeträge angewendet.

In einem zweiten Schritt S2 wird b) eine zu verteilende Leistungsanforderung P_a mit der System-Leistungsanforderung Ps gleichgesetzt. Außerdem wird c) ein jeweiliger Ladezustand SoC(LE_i) für die Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 ermittelt. Die Leistungseinheiten 7 werden in 2 auch mit LE bezeichnet.
In einer Ausgestaltung wird vor der Ermittlung der Ladezustände SoC(LE;) geprüft, welche der Leistungseinheiten 7 betriebsbereit sind (Schritt c0), wobei nur den betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 ein Indexwert i zugewiesen wird. Die nachfolgenden Schritte werden dann nur noch für die betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 durchgeführt. In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch möglich, dass allen Leistungseinheiten 7 ein Indexwert i zugewiesen wird, wobei ebenfalls geprüft wird, welche der Leistungseinheiten 7 betriebsbereit sind (Schritt c0). Den nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 wird dann eine Kapazität K(LE_i) von Null zugeordnet, wodurch sie bei der nachfolgenden Leistungsverteilung implizit unberücksichtigt bleiben.
In dem zweiten Schritt S2 wird weiterhin für jede betriebsbereiten Leistungseinheit 7 oder für jede Leistungseinheit 7 die Kapazität K(LE;), das heißt insbesondere die elektrische Energie-Speicherfähigkeit, insbesondere in Einheiten von Kilowattstunden, ermittelt. Wie bereits ausgeführt es ist aber möglich, dass nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 eine Kapazität K(LE_i) von Null zugeordnet wird.
Der einfacheren Darstellung wegen wird im Folgenden auf die explizite Erwähnung der zuvor erläuterten Möglichkeiten der Betrachtung nur betriebsbereiter Leistungseinheiten 7 oder alternativ aller Leistungseinheiten 7 - mit Zuweisung einer Kapazität K(LE_i) von Null an die nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 - verzichtet, vielmehr wird nur allgemein auf „die Leistungseinheiten 7“ Bezug genommen. Wie ausgeführt, können aber stets die mit dem Index i bezeichneten Leistungseinheiten 7 entweder nur die betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 sein, oder aber alle Leistungseinheiten 7, wobei dann den nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 die Kapazität Null zugeordnet ist. Insbesondere kann die Betriebsbereitschaft der Leistungseinheiten 7 in jedem Durchlauf einer unten näher beschriebenen Leistungsverteilungsschleife geprüft werden.
Weiterhin wird in dem zweiten Schritt S2 für jede Leistungseinheit 7 - insbesondere vor oder nach dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - jeweils ein Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) ermittelt (Schritt c1). Bevorzugt weist der Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) abhängig von dem Vorzeichen der System-Leistungsanforderung Ps verschiedene Werte auf, um ein unterschiedliches Verhalten der Batterien 11 beim Laden und Entladen zu berücksichtigen.
Weiterhin wird in dem zweiten Schritt S2 eine Gesamtkapazität K_ges als Summe über die einzelnen Kapazitäten K(LE_i) der Leistungsanordnung 7 berechnet; weiterhin werden eine Rest-Leistungsanforderung P_miss, eine ausgeschöpfte Kapazität K_lim und eine zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i - letztere für alle Leistungseinheiten 7 - gleich Null gesetzt.
Die zu verteilende Leistungsanforderung P_a wird nun anhand der ermittelten Ladezustände SoC(LE;) und der jeweiligen Kapazität K(LE_i) auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 verteilt (Schritt d)), indem für die Leistungseinheiten 7 jeweils die zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i bestimmt wird, insbesondere unter Berücksichtigung der Gesamt-Kapazität K_ges.
Dies erfolgt insbesondere in der bereits erwähnten Leistungsverteilungsschleife, die mit einem dritten Schritt S3 startet, in dem der Wert des Index i als eine Laufvariable initialisiert, insbesondere gleich 0 gesetzt wird. Selbstverständlich ist grundsätzlich auch ein anderer Startwert für die Laufvariable beziehungsweise den Index i denkbar, beispielsweise 1. Die dann daraus gegebenenfalls resultierenden Anpassungen der Leistungsverteilungsschleife - insbesondere in einem siebzehnten Schritt S17 - sind offensichtlich und bedürfen daher keiner separaten Erläuterung.
Vorzugsweise wird anhand der ermittelten Ladezustände SoC(LE_i), insbesondere im Vergleich zu einem mittleren Ladezustand SoC(LE) der Mehrzahl an Leistungseinheiten 7, für die Leistungseinheiten 7 der Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 jeweils ein Gewichtungsfaktor V; bestimmt, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i jeweils in Abhängigkeit des zugeordneten Gewichtungsfaktors V; bestimmt wird.
Hierzu wird in einem vierten Schritt S4 insbesondere ein Differenz-Ladezustand ΔSoC(LE;) als Differenz des ermittelten Ladezustands SoC(LE_i) der durch den aktuellen Wert der Laufvariablen i bezeichneten Leistungseinheit 7 zu dem mittleren Ladezustand SoC(LE) berechnet (Schritt d1)), wobei sich der mittlere Ladezustand SoC(LE) als insbesondere arithmetischer Mittelwert über alle Ladezustände SoC(LE) der Leistungseinheiten 7 ergibt.
Der Vergleich mit dem mittleren Ladezustand SoC(LE), hier insbesondere die Berechnung der Differenz-Ladezustände ΔSoC(LE;), kann somit in jedem Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife vorgenommen werden, alternativ aber auch außerhalb der Leistungsverteilungsschleife vor einem ersten Durchlauf.
Außerdem wird in dem vierten Schritt S4 ein Verteilungsfaktor F; als Quotient der Kapazität K(LE_i) der durch den aktuellen Wert der Laufvariablen i bezeichneten Leistungseinheit 7 dividiert durch die Gesamtkapazität K_ges berechnet (Schritt d2)): $F_{i} = K ({LE}_{i}) / K_{ges} .$
Die Berechnung und im Folgenden beschriebene Verwendung des Verteilungsfaktors F; hat vorteilhaft zur Folge, dass Leistungseinheiten 7 mit höherer Kapazität bei der Leistungsverteilung stärker berücksichtigt werden, das heißt mehr Leistung zugewiesen erhalten als Leistungseinheiten 7 mit geringerer Kapazität.
Insbesondere wird nun ein Gewichtungsfaktor V; in Abhängigkeit des ermittelten Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) der aktuellen Leistungseinheit 7 bestimmt (Schritt d3)). Die hier und im Folgenden erläuterte Berechnung und Verwendung des Gewichtungsfaktors V; führt dazu, dass bei negativer System-Leistungsanforderung Ps die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 stärker geladen werden, deren Ladezustände SoC(LE;) niedriger sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LE;), wobei die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 weniger stark geladen werden, deren Ladezustände SoC(LE;) höher sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LE;). Umgekehrt werden bei positiver System-Leistungsanforderung Ps die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 stärker entladen, deren Ladezustände SoC(LE;) höher sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LE;), wobei die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 weniger stark entladen werden, deren Ladezustände SoC(LE;) niedriger sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LE_i). Vorteilhaft führt insbesondere dies dazu, dass sich die Ladezustände der Leistungsanordnung 7 insgesamt angleichen.
In einem fünften Schritt S5 wird zur Berechnung des Gewichtungsfaktors V; zunächst das Vorzeichen der System-Leistungsanforderung Ps ausgewertet. Ist das Vorzeichen negativ (Laden), wird das Verfahren in einem sechsten Schritt S6 fortgesetzt. Ist das Vorzeichen positiv (Entladen), wird das Verfahren in einem siebten Schritt S7 fortgesetzt.
In dem sechsten Schritt S6 (Laden) wird das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) ausgewertet. Ist dieses positiv, wird in einem achten Schritt S8 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel: $V_{i} = 1 - (Δ SoC ({LE}_{i}) / 100) .$
Insoweit ist zu beachten, dass die Ladezustände SoC(LE;) und entsprechend auch der jeweilige Differenz-Ladezustand ΔSoC(LE_i) als Prozent-Werte mit einem Wertebereich von 0 bis 100 angegeben werden. Leistungseinheiten 7 mit höherem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen kleineren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge weniger stark geladen.
Ist das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) dagegen in dem sechsten Schritt S6 negativ, wird in einem neunten Schritt S9 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel, mit der Betragsfunktion abs: $V_{i} = 1 + (abs (Δ SoC ({LE}_{i}) / 100)) .$
Leistungseinheiten 7 mit geringerem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen größeren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge stärker geladen.
In dem siebten Schritt S7 (Entladen) wird ebenfalls das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) ausgewertet. Ist dieses positiv, wird in einem zehnten Schritt S10 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel: $V_{i} = 1 + (Δ SoC ({LE}_{i}) / 100) .$
Leistungseinheiten 7 mit höherem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen größeren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge stärker entladen.
Ist das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) dagegen in dem siebten Schritt S7 negativ, wird in einem elften Schritt S 11 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel: $V_{i} = 1 - (abs (Δ SoC ({LE}_{i}) / 100)) .$
Leistungseinheiten 7 mit geringerem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen kleineren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge weniger stark entladen.
Gibt die Vorzeichen-Funktion (Signum-Funktion sgn) in dem fünften Schritt S5 dagegen 0 zurück - was bedeutet, dass die System-Leistungsanforderung Ps selbst gleich 0 ist, das Großspeichersystem 3 also weder geladen noch entladen werden soll -, wird das Verfahren in einem zwölften Schritt S12 fortgesetzt, in dem der Gewichtungsfaktor V; gleich 1 gesetzt wird.
In einem dreizehnten Schritt S13 wird ein neuer Wert für die zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i berechnet, indem zu dem momentan gespeicherten Wert der zugeteilten Leistungsanforderung P_LE,i - im ersten Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife ist dieser Wert gleich dem Initialwert Null aus dem zweiten Schritt S2, in jedem weiteren Durchlauf entspricht dieser Wert dem zuletzt berechneten Wert der zugeteilten Leistungsanforderung P_LE,i - das Produkt aus der zu verteilenden Leistungsanforderung P_a, dem Verteilungsfaktor Fi und dem Gewichtungsfaktor Vi addiert wird. Auf diese Weise wird insbesondere anhand der ermittelten Ladezustände SoC(LE;) und der jeweiligen Kapazität K(LE_i) der Leistungseinheiten 7 die zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i jeweils als eine vorläufige Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten 7 bestimmt.
Die zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i für die aktuelle Leistungseinheit 7 wird demnach in Abhängigkeit der zu verteilenden Leistungsanforderung P_a, des Verteilungsfaktors F; und des Gewichtungsfaktors V; berechnet (Schritt d4)). Vorzugsweise wird die zu verteilende Leistungsanforderung P_LE,i außerdem durch den Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) begrenzt, wie im Folgenden erläutert:

In einem vierzehnten Schritt S14 wird hierzu die in dem dreizehnten Schritt S13 ermittelte vorläufige Leistungsanforderung mit dem zugeordneten Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) verglichen. Ist die vorläufige Leistungsanforderung kleiner als der zugeordnete Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) oder erreicht diesen gerade, wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i implizit gleich der vorläufigen Leistungsanforderung gesetzt, indem keine weitere Maßnahme durchgeführt wird. Überschreitet dagegen die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert P_iim(LE_i), wird zunächst in einem fünfzehnten Schritt S15 der Wert der Rest-Leistungsanforderung P_miss um die Differenz aus der vorläufigen Leistungsanforderung und dem zugeordneten Leistungsgrenzwert erhöht, und zugleich wird die ausgeschöpfte Kapazität K_lim um die Kapazität K(LE_i) der momentan betrachteten Leistungseinheit 7 erhöht. Sodann wird in einem sechzehnten Schritt S16 die zugeteilte Leistungsanforderung P_LE,i gleich dem zugeordneten Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) gesetzt. Vorteilhaft wird auf diese Weise eine Überlastung der Leistungseinheiten 7 vermieden; zugleich wird mit dem Wert der Rest-Leistungsanforderung P_miss Buch geführt über die nicht verteilten oder übrig gebliebenen Leistungsanteile, wobei über die Erhöhung der ausgeschöpften Kapazität K_lim eine Information darüber bereitgestellt wird, ob noch leistungsbereite Leistungseinheiten 7 vorhanden sind.

In dem siebzehnten Schritt S17 wird der Wert der Laufvariable beziehungsweise des Index i mit einer Gesamtzahl N_LE der Leistungseinheiten 7 verglichen. Somit wird geprüft, ob die Leistungsverteilungsschleife bereits über alle Leistungseinheiten 7 gelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Wert der Laufvariable i in einem achtzehnten Schritt S18 um 1 inkrementiert, und das Verfahren wird mit dem neuen Wert der Laufvariablen i in dem vierten Schritt S4 fortgesetzt.
Ist dagegen die Leistungsverteilungsschleife bereits für alle Leistungseinheiten 7 durchgelaufen, wird in einem neunzehnten Schritt S19 geprüft, ob die nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung P_miss von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem 3 noch freie Kapazität zur Erfüllung wenigstens eines Teils der Rest-Leistungsanforderung P_miss aufweist. Letzteres wird insbesondere geprüft, indem geprüft wird, ob die ausgeschöpfte Kapazität K_lim noch kleiner ist als die Gesamtkapazität K_ges, was nach der zuvor erläuterten Logik nichts anderes bedeutet, als dass noch nicht alle Leistungseinheiten 7 mit dem ihnen zugeordneten Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) betrieben werden und demnach noch Leistungseinheiten 7 existieren, die zusätzliche Leistung annehmen oder erfüllen können. Denn immer dann, wenn eine Leistungsdauer 7 mit dem ihr zugeordneten Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) betrieben wird, wird deren Kapazität K(LE_i) in dem fünfzehnten Schritt S15 zu der ausgeschöpften Kapazität K_lim addiert. Tritt also ein Zustand ein, in dem alle Leistungseinheiten 7 mit ihrem jeweiligen Leistungsgrenzwert P_lim(LE_i) betrieben werden, entspricht die ausgeschöpfte Kapazität K_lim der Summe der einzelnen Kapazitäten K(LE_i) und damit der Gesamtkapazität K_ges.
Sind beide in dem neunzehnten Schritt S19 geprüften Bedingungen kumulativ erfüllt, ist also die Rest-Leistungsanforderung P_miss von null verschieden und weist das Großspeichersystem 3 noch freie Kapazität auf, wird in einem zwanzigsten Schritt S20 die zu verteilende Leistungsanforderung P_a mit der Rest-Leistungsanforderung P_miss gleichgesetzt, und die Leistungsverteilungsschleife wird mit dem dritten Schritt S3 - zur Verteilung der Rest-Leistungsanforderung P_miss - erneut gestartet.
Ist dagegen in dem neunzehnten Schritt S19 die Rest-Leistungsanforderung P_miss nicht von null verschieden, oder weist das Großspeichersystem 3 keine freie Kapazität mehr auf, wird der Verteilungszyklus beendet, die jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen P_LE,i werden den Leistungseinheiten 7 zugewiesen, und die Leistungseinheiten 7 werden in einem einundzwanzigsten Schritt S21 mit den jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen P_LE,i als den separat zugeordneten Einheiten-Leistungen betrieben.
Das Verfahren wird insgesamt bevorzugt in einem vorbestimmten Zeitintervall, oder auf ein Startsignal hin, oder bei einer Änderung der System-Leistungsanforderung Ps erneut - insbesondere wiederholt, das heißt mehrfach - durchgeführt, das heißt nach dem einundzwanzigsten Schritt S21 erneut in dem ersten Schritt S1 begonnen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines - insbesondere AC-gekoppelten - Großspeichersystems (3) mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene (5) zusammenschaltbaren Leistungseinheiten (7) an einem Stromnetz (1), wobei die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils mindestens eine Batterie (11) aufweisen und mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar sind, wobei mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) mit folgenden Schritten durchgeführt wird: - Feststellen einer System-Leistungsanforderung an das Großspeichersystem (3); - Gleichsetzen einer zu verteilenden Leistungsanforderung mit der System-Leistungsanforderung; - Ermitteln eines jeweiligen Ladezustands für die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7); - Verteilen der zu verteilenden Leistungsanforderung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) anhand der ermittelten Ladezustände und einer j eweiligen Kapazität der Leistungseinheiten (7), wobei für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils eine zugeteilte Leistungsanforderung bestimmt wird; - Prüfen, ob eine in Schritt d) nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist; - wenn die Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist und das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist, Gleichsetzen der zu verteilenden Leistungsanforderung mit der Rest-Leistungsanforderung, und Wiederholen der Schritte d) bis e); - wenn die Rest-Leistungsanforderung nicht von null verschieden ist oder das Großspeichersystem (3) keine freie Kapazität aufweist, Beenden des Verteilungszyklus und Zuweisen der jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen an die Leistungseinheiten (7).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei - in die Leistungsverteilung nur betriebsbereite Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) einbezogen werden, wobei vorzugsweise in einem Schritt c0) insbesondere vor dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) geprüft wird, ob die jeweilige Leistungseinheit (7) betriebsbereit ist, und/oder wobei - in Schritt d) die Kapazität einer nicht betriebsbereiten Leistungseinheit (7) gleich Null gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - insbesondere in einem Schritt c1) insbesondere vor oder nach dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - für die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils ein Leistungsgrenzwert ermittelt wird, wobei die zugeteilten Leistungsanforderungen für die Leistungseinheiten (7) in Schritt d) jeweils zusätzlich in Abhängigkeit von dem zugeordneten Leistungsgrenzwert ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei anhand der ermittelten Ladezustände und der jeweiligen Kapazität der Leistungseinheiten (7) jeweils eine vorläufige Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten (7) bestimmt wird, wobei die vorläufige Leistungsanforderung j eweils mit dem zugeordneten Leistungsgrenzwert verglichen wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich der vorläufigen Leistungsanforderung gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert nicht überschreitet, und wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich dem zugeordneten Leistungsgrenzwert gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Schritt d) anhand der ermittelten Ladezustände, insbesondere im Vergleich zu einem mittleren Ladezustand der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7), für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils ein Gewichtungsfaktor bestimmt wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung jeweils in Abhängigkeit des zugeordneten Gewichtungsfaktors bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt d) für die Leistungseinheiten (7) jeweils folgende Teilschritte umfasst: d1) Ermitteln eines Differenz-Ladezustands als Differenz des ermittelten Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit (7) zu dem mittleren Ladezustand; d2) Bestimmen eines Verteilungsfaktors in Abhängigkeit der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit (7); d3) Bestimmen des Gewichtungsfaktors in Abhängigkeit des ermittelten Differenz-Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit (7), und d4) Bestimmen der zugeteilten Leistungsanforderung für die jeweilige Leistungseinheit (7) in Abhängigkeit der zu verteilenden Leistungsanforderung, des Verteilungsfaktors und des Gewichtungsfaktors, wobei vorzugsweise die zu verteilende Leistungsanforderung durch den Leistungsgrenzwert begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte a) bis g) - in einem vorbestimmten Zeitintervall, oder - auf ein Startsignal hin, oder - bei einer Änderung der System-Leistungsanforderung - insbesondere wiederholt - durchgeführt werden.
Computerprogrammprodukt, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Rechenvorrichtung, insbesondere einer Steuervorrichtung (9) für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem (3), ausgeführt wird.
Steuervorrichtung (9) für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem (3), wobei die Steuervorrichtung (9) mit einer Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) des Großspeichersystems (3) wirkverbindbar und eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Großspeichersystem (3) mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene (5) zusammenschaltbaren Leistungseinheiten (7), wobei das Großspeichersystem (3) eine Steuervorrichtung (9) aufweist, die mit den Leistungseinheiten (7) wirkverbunden und eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Stromnetz (1), umfassend ein Wechselspannungsnetz (2) und ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem (3) nach Anspruch 10, wobei das Großspeichersystem (3) mit dem Wechselspannungsnetz (2) elektrisch verbunden ist.