EP3719738A1 - Koordinationsmodul, intelligenter stromzähler, lokaler energiemarkt sowie energiesystem und verfahren zum betrieb eines energiesystems - Google Patents

Koordinationsmodul, intelligenter stromzähler, lokaler energiemarkt sowie energiesystem und verfahren zum betrieb eines energiesystems Download PDF

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EP3719738A1
EP3719738A1 EP19167585.9A EP19167585A EP3719738A1 EP 3719738 A1 EP3719738 A1 EP 3719738A1 EP 19167585 A EP19167585 A EP 19167585A EP 3719738 A1 EP3719738 A1 EP 3719738A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy
energy system
coordination module
amount
market
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19167585.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arvid Amthor
Michael Metzger
Stefan Niessen
Sebastian Schreck
Sebastian THIEM
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP19167585.9A priority Critical patent/EP3719738A1/de
Priority to PCT/EP2020/054058 priority patent/WO2020200569A1/de
Publication of EP3719738A1 publication Critical patent/EP3719738A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Energy or water supply

Definitions

  • the invention relates to a coordination module according to the preamble of claim 1, an intelligent electricity meter according to the preamble of claim 7, an energy system according to the preamble of claim 8, a local energy market according to the preamble of claim 10 and a method according to the preamble of claim 11.
  • a large number of the energy systems include private households that can be producers, consumers and / or prosumers. These typically do not have an energy management system.
  • power engineering systems for example for controllable loads (electrical and / or thermal), combined heat and power plants, heat pumps, electric cars and / or the like, cannot be operated as optimally as possible in a network.
  • the present invention is based on the object of improving the coordination of multiple energy systems, in particular with regard to their provision of a power and / or amount of energy, and / or with regard to their consumption of a power and / or amount of energy, and / or with regard to their storage of an amount of energy .
  • controlling also includes regulating.
  • a power within a time range results in an amount of energy in this time range that is made available, generated, consumed and / or stored. In this sense, the terms power and energy are equivalent in the present invention.
  • the local energy market is local with respect to at least one centralized or superordinate energy market.
  • the local energy market can, however, be connected to the centralized or superordinate energy market for the exchange of data and / or power and / or energy quantities.
  • the data networks mentioned in the invention can form a common data network and / or be encompassed by a higher-level data network.
  • the data networks can be wired. Alternatively or in addition, they are wireless networks, for example radio networks.
  • the coordination module and / or means of the coordination module and / or functions of the coordination module can be computer-supported and / or cloud-based.
  • the coordination module according to the invention enables the energy system or several energy systems to be integrated into the local energy market.
  • the energy system can participate in the local energy market.
  • the coordination module according to the invention creates an offer for the provision of a power and / or amount of energy, and / or for a consumption of a power and / or amount of energy, and / or for storing an amount of energy.
  • the communication unit of the coordination module By means of the communication unit of the coordination module, the created or generated offer can be sent to the local energy market via the first data network.
  • the local energy market calculates a trading result based on the submitted offers and communicates this to the energy system or to each of the energy systems.
  • the communication unit is designed to receive the trading result, which is dependent on the offer and calculated by the local energy market, via the first data network.
  • the coordination module according to the invention enables coordination between several energy systems within the local energy market. For this purpose, no costly and complex energy management system local to the energy system is advantageously required.
  • the coordination module according to the invention is designed to process information regarding the provision / generation of a power and / or amount of energy, the consumption of a power and / or amount of energy, and / or the storage of an amount of energy, and from this to process offers regarding the amounts of energy mentioned for the local energy market or a local energy market platform and to receive the result (trading result) of the local energy market or the local energy market platform.
  • This advantageously enables optimal operational management, that is to say optimal operation of the energy system or the majority of the energy systems within the local energy market, with as little technical effort as possible.
  • a complex and expensive energy management system can advantageously be dispensed with.
  • the installation of an energy management system can be provided.
  • Another advantage of the coordination module according to the invention is that flexibility within the local energy market can be used in an improved manner.
  • flexibility describes the temporal decoupling between the generation of energy and its consumption.
  • the overall system is advantageously operated more optimally overall.
  • the coordination module according to the invention has a modular structure with regard to known energy management systems.
  • the coordination module according to the invention mainly performs the creation or generation of the offers, the receipt of the trading result of the local energy market and the calculation of the operating method.
  • the energy system has further units, for example a local control unit, user-side parameterization of the trading activity (user preferences), and a forecasting unit.
  • the intelligent electricity meter according to the invention for an energy system is characterized in that it comprises a coordination module according to the present invention and / or one of its configurations.
  • the intelligent electricity meter according to the invention and / or the coordination module according to the invention can be calibrated.
  • energy systems are connected to the local energy market according to the present invention and / or one of its configurations for the exchange of data and / or energy.
  • the energy systems can be coupled to one another for data exchange, for example via a further data network.
  • Billing can preferably be in kind and / or against payment.
  • the communication unit is designed to be connected to a second data network for sending and / or receiving data with a control unit of the energy system, the control unit being designed based on the operating method for controlling the operation of the energy system.
  • the operating method that is to say the schedule for the operation of the energy system
  • the control unit executes the operating method calculated by the coordination module.
  • the energy system is operated according to the calculated operating method.
  • Each data record that is designed to control and / or regulate the operation of the energy system by means of the control unit can be referred to as an operating method.
  • the operating method can thus be encoded by means of a protocol. It is only decisive that the coordination module is designed to calculate or generate this data / information and to transmit it to the control unit of the energy system via the second data network.
  • the communication unit is designed to be connected to a third data network for sending and / or receiving data with a simulation unit of the energy system, the simulation unit being designed to simulate the operation of the energy system.
  • the coordination module can use the communication unit to receive a simulation of the operation of the energy system, in particular a forecast or prediction for the operation of the energy system, from the simulation unit via the third data network.
  • the prediction can advantageously be taken into account when the offer is created by the coordination module.
  • load forecasts for example with regard to a required electrical power and / or amount of energy, and / or a required thermal power and / or energy amount (heat and / or cold), which have been calculated by the simulation module, are transmitted to the coordination module.
  • an improved offer for the stated power and / or energy quantities can advantageously be created and transmitted to the local energy market.
  • the simulation module is advantageous for predicting or forecasting renewable power and / or energy quantities for an energy requirement of the energy system (loads) and / or for forecasting the weather and / or for taking the weather into account.
  • the means of the coordination module for generating the offer is designed such that the offer can be generated as a function of a simulation received via the third data network.
  • the communication unit of the coordination module is designed to be connected to a fourth data network for sending and / or receiving data with a user terminal.
  • the user terminal can be a computing device, in particular a computer and / or a mobile device, for example a smartphone or a tablet.
  • the coordination module comprises a control unit, it being possible to determine by means of the control unit whether the energy system was operated according to the operating method.
  • the control unit is advantageously designed to determine whether the operation of the energy system was carried out in accordance with the operating method transmitted to the control unit. This ensures that the calculated operating procedure, which is based on the trading result and thus on an optimization / coordination of the local energy market, is adhered to. In other words, it is ensured that the schedule, i.e. the operating procedure, is implemented for the energy system.
  • the trading result includes information about when a heat pump of the energy system and / or an electric car and / or a storage device is to be charged or discharged.
  • the coordination module converts this information into the operating method or into a schedule for operating the energy system and for example forwards the data for the setpoint values required for this to the control unit.
  • the control unit then executes the operating method or the schedule according to the transmitted data / setpoint values and controls or regulates the components of the energy system, in particular the energy-related components of the energy system, according to the transmitted data.
  • an energy system according to the present invention and / or one of its configurations comprises a coordination module with a control unit, it being possible to determine by means of the control unit whether the energy system was operated according to the operating method.
  • the figure shows an energy system 1 or a local energy market 4 according to an embodiment of the present invention.
  • the local energy market 4 can comprise the energy system 1 or a plurality of energy systems that are not shown.
  • the majority of the energy systems form a local energy market in the sense that they can exchange and / or trade energy, for example electrical and / or thermal energy, with one another by means of the local energy market.
  • the local energy market 4 can have a local energy market platform for this purpose.
  • the energy system 1 can furthermore comprise a plurality of components, in particular of power engineering systems, in particular for providing and / or generating a power and / or amount of energy, for consuming a power and / or amount of energy, and / or for storing an amount of energy.
  • the storage of an amount of energy that is to say the loading or unloading of an energy store, can also be referred to as the flexibility of the energy system 1.
  • the energy is in particular electrical energy (current) and / or thermal energy, for example heat and / or cold.
  • the energy system 1 also has a coordination module 2.
  • the coordination module 2 comprises a communication unit 42.
  • the communication unit 42 is designed for this purpose by means of several data networks 421, ..., 424 data or information or data containers with further components of the energy system 1 and / or with the local energy market 4 and / or further energy systems (not shown) to exchange.
  • the communication unit 42 or the coordination module 2 for each of the data networks 421, ..., 424 have an associated data interface and / or a common data interface and / or a common data interface for some of the data networks 421, ..., 424.
  • a first data network 421 of the data networks 421,..., 424 is designed to send and / or receive data with the local energy market 4.
  • the communication unit 42 can exchange data or information, for example based on data containers, with the local energy market 4 by means of the first data network.
  • a second data network 422 of the data networks 421,..., 424 is designed to send and / or receive data with a control unit 3 local to the energy system 1.
  • the control unit 3 can also be a regulating unit.
  • the control unit 3 is designed to control or regulate the components 7 of the energy system 1, for example a photovoltaic system, a battery and / or some other component and / or load and / or energy system.
  • a third data network 423 of the data networks 421,..., 424 is provided for sending and / or receiving data or information with a simulation module 8.
  • the simulation module 8 can transmit forecasts or predictions via the third data network 423 to the communication module 42 of the coordination module 2.
  • a fourth data network 424 of the data networks 421, ..., 424 is designed to send and / or receive data or information with a user terminal, for example a smartphone, in particular via a smartphone app. Furthermore, data for a user of the energy system can be visualized via the user terminal. In particular, the preferences of an operator and / or a user of the energy system 1 is transmitted to the coordination module 2 via a user interface of the user terminal.
  • the local energy market 4 has an optimization unit 41.
  • a joint trading result is calculated by means of the optimization unit 41, in particular with respect to a plurality of energy systems. The calculation can be done by means of a mathematical / numerical optimization.
  • the trading result is intended to coordinate the exchange of energy between the majority of the energy systems.
  • the energy system 1 shown has the first data interface with the first data network 421, by means of which the trading result calculated by the optimization unit 41 can be transmitted to the coordination module 2.
  • the coordination module 2 has the communication unit 42. Based on the transmitted trading result, the coordination module 2 calculates an operating method, for example setpoint values for the components 7, and forwards this to the control unit 3 via the second data interface or the second data network 422, again using the communication module 42.
  • the control unit 3 then controls or regulates the components 7 of the energy system 1 based on the transmitted data / setpoint values. This technically enables the energy system 1 to be integrated into the local energy market 4.
  • the coordination module 2 by means of its communication unit 42, first enables technical coordination or coordination between several energy systems and the components of the energy system 1, in particular between the control unit 3, the simulation unit 8, the user terminal 10 and a local energy market 4, as well as participation of the energy system 1 on the local energy market 4.
  • the units mentioned can exchange data, data sets, data containers or information via the data networks 421, ..., 424 on the basis of the communication unit 42 of the coordination module 2.
  • the coordination module 2 is therefore a central component for its energy system 1 Coordination, participation and / or control within the local energy market 4, in particular with regard to several energy systems connected to or participating in the local energy market 4.
  • the local energy market 4 can also be coupled to an electricity wholesaler 12 for the exchange of energy and / or data. This makes it possible to avoid a shortfall and / or surplus of energy, in particular electrical energy, within the local energy market 4.
  • the control unit 3 is also designed to transmit measured values, in particular a current state of charge of an energy store, in particular a battery, to the coordination module 2 via the communication unit 42. Based on the transmitted measured values, the coordination module 2 creates an offer and transmits this to the local energy market 4.
  • the coordination module 2 is designed to transmit various types of offers to the local energy market 4 by means of the communication unit 42 via the first data network 421.
  • a non-exhaustive and non-limiting exemplary selection of various offers is described below.
  • the offers are generated or calculated by the coordination module 2.
  • This consumption offer made by the couple E. Max , t B. p Max , t B. is transmitted to the local energy market 4 by means of the communication unit 42 via the first data interface or the first data network 421.
  • the load forecast was calculated by the simulation unit 8 and transmitted to the coordination module 2 by means of the third data network 423.
  • This generation offer made by the couple E. Max , t S. p min , t S. is indicated, is transmitted to the local energy market 4 by means of the communication unit 42 via the first data interface or the first data network 421.
  • the generation forecast was calculated by the simulation unit 8 and transmitted to the coordination module 2 by means of the third data network 423.
  • This flexible consumption offer which by the triple E. Max , T B. P Max , T B. p min , T B.
  • E. Max , T B. an amount of electrical energy required or to be consumed within the time interval T , P HP , T B. an electric Power consumption of the heat pump, COP the power factor of the heat pump, SF a safety factor that ensures a sufficient heat supply based on historical heat consumption so that, for example, the heat storage tank is not overloaded, and p Max , T B. the maximum price for this at which an operator and / or user of the energy system 1 is ready, the amount of electrical energy E. Max , T B. to consume.
  • the flexible consumption offer was generated based on the prognosis of the simulation unit 8 and transmitted to the coordination module 2 by means of the third data network 423.
  • a day is advantageous here for the time interval T , that is to say, for example, from 00:00 to 24:00.
  • the flexibility provided by the heat pump can be used by the coordination module 2 for further energy systems, which in particular also have a corresponding coordination module 2.
  • the use by the optimization unit 41 of the local energy market 4 is as optimal as possible.
  • the coordination module 2 enables the flexibility to be quantified in relation to the generation of energy and the consumption of energy.
  • This further flexible consumption offer which is made possible by the triple E. Max , t B. P Max , t B. p min , t B. is indicated, is transmitted to the local energy market 4 by means of the communication unit 42 via the first data interface 421.
  • p Max , t B. p Max , User , ecar B. generated.
  • the further flexible consumption offer can be generated based on the prognosis of the simulation unit 8 and transmitted to the coordination module 2 by means of the third data network 423.
  • the further flexible consumption offer can be supplemented by further dependencies, for example on an ambient temperature.
  • the temperature has an effect on the air conditioning of an electric vehicle while driving and thus also on the power consumption.
  • the route L trip can be entered by the user of the electric vehicle and / or provided from a calendar, for example Microsoft Outlook or Apple Calendar, and / or a navigation system.
  • the mentioned parameters of the offers can be entered and provided by the user terminal by an operator and / or user of the energy system 1. Furthermore, further offers can be generated and / or the mentioned offers can be supplemented by further parameters.
  • the offers generated by the coordination module 2 from the local energy market 4 are brought into line with one another, but also in a network or in coordination with the offers of other energy systems or further coordination modules. This takes place by means of the optimization unit 41 of the local energy market 4, which carries out an optimization according to a target function. Possible excess amounts and / or insufficient amounts of energy, in particular electrical energy, within the local energy market 4 can be supplied by an energy supplier, traded by the superordinate electricity wholesaler 12 and / or marketed by a virtual power plant.

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Abstract

Es wird ein Koordinationsmodul (2) für ein Energiesystem (1) vorgeschlagen, welches wenigstens eine Kommunikationseinheit (42) zur Verbindung mit einem ersten Datennetzwerk (421) zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einem lokalen Energiemarkt (4) aufweist, wobei das Koordinationsmodul (2)- Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Angebotes für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für ein Speichern einer Energiemenge durch das Energiesystem (1) aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit (42) das Angebot über das erste Datennetzwerk (421) an den lokalen Energiemarkt (4) sendbar ist; und das Koordinationsmodul (2)- Mittel zum Berechnen eines Betriebsverfahrens für das Energiesystem (1) gemäß einem vom Angebot abhängigen Handelsergebnis des lokalen Energiemarktes (4) aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit (42) das vom Angebot abhängige und durch den lokalen Energiemarkt (4) berechnete Handelsergebnis über das erste Datennetzwerk (421) empfangbar ist.Weiterhin betrifft die Erfindung einen intelligenten Stromzähler, einen lokalen Energiemarkt sowie ein Energiesystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Energiesystems.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Koordinationsmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, einen intelligenten Stromzähler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7, ein Energiesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 8, einen lokalen Energiemarkt gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.
  • An einem Niederspannungsnetz, beispielsweise in einem Stadtviertel oder einer Gemeinde, sind mehrere Energiesysteme, beispielsweise kommerzielle Gebäude, Industriebetriebe und/oder Privathaushalte, angeschlossen.
  • Eine Vielzahl der Energiesysteme umfassen Privathaushalte, die Erzeuger, Verbraucher und/oder Prosumenten (englisch: Prosumer) sein können. Diese weisen typischerweise kein Energiemanagementsystem auf. Dadurch können energietechnische Anlagen (Assets), beispielsweise für steuerbare Lasten (elektrisch und/oder thermisch), Blockheizkraftwerke, Wärmepumpen, Elektroautos und/oder dergleichen nicht im Verbund möglichst optimal betrieben werden.
  • Es stellt sich somit die Frage, wie die Energiesysteme im Verbund miteinander optimal betrieben werden können, und in welcher möglichst optimalen Art und Weise eine Interaktion eines der Energiesysteme mit weiteren Energiesystemen, beispielsweise in seiner Umgebung, möglich ist. Mit anderen Worten sollte ein Energiesystem, welches die einzelnen Energiesysteme umfasst, möglichst optimal ausgelegt sein. Hierbei soll insbesondere auf lokale und komplexe Energiemanagementsysteme innerhalb der Energiesysteme verzichtet werden. Aus dem Stand der Technik sind der Anmelderin keine Lösungen des genannten Problems bekannt, welche nicht komplexe und aufwändige Energiemanagementsysteme innerhalb der einzelnen Energiesysteme umfassen, was, insbesondere im Hinblick auf die Vielzahl der Privathaushalte, ungünstig erscheint. Weiterhin ermöglichen bekannte Energiemanagementsysteme keine Koordination verschiedener Energiesysteme untereinander.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koordination mehrerer Energiesysteme, insbesondere bezüglich ihrer Bereitstellung einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder bezüglich ihres Verbrauchs einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder bezüglich ihres Speicherns einer Energiemenge, zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch ein Koordinationsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, durch einen intelligenten Stromzähler gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 7, durch ein Energiesystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 8, durch einen lokalen Energiemarkt gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 10 sowie durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 11 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Koordinationsmodul für ein Energiesystem weist wenigstens eine Kommunikationseinheit zur Verbindung mit einem ersten Datennetzwerk zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einem lokalen Energiemarkt auf, wobei das Koordinationsmodul
    • Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Angebotes für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge und/oder für ein Speichern einer Energiemenge durch das Energiesystem aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit das Angebot über das erste Datennetzwerk an den lokalen Energiemarkt sendbar ist; und das Koordinationsmodul weiterhin
    • Mittel zum Berechnen eines Betriebsverfahrens für das Energiesystem gemäß einem vom Angebot abhängigen Handelsergebnis des lokalen Energiemarktes aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit das vom Angebot abhängige und durch den lokalen Energiemarkt berechnete Handelsergebnis über das erste Datennetzwerk empfangbar ist.
  • Ein Steuern umfasst vorliegend ebenfalls ein Regeln.
  • Durch eine Leistung innerhalb eines Zeitbereiches ergibt sich eine Energiemenge in diesem Zeitbereich, die bereitgestellt wird, erzeugt wird, verbraucht wird und/oder gespeichert wird. In diesem Sinne sind die Begriffe Leistung und Energie in der vorliegenden Erfindung äquivalent.
  • Der lokale Energiemarkt ist bezüglich wenigstens eines zentralisierten beziehungsweise übergeordneten Energiemarktes lokal. Der lokale Energiemarkt kann jedoch zum Austausch von Daten und/oder Leistung- und/oder Energiemengen mit dem zentralisierten beziehungsweise übergeordneten Energiemarkt verbunden sein.
  • Grundsätzlich können die in der Erfindung genannten Datennetzwerke ein gemeinsames Datennetzwerk ausbilden und/oder durch ein übergeordnetes Datennetzwerk umfasst sein. Die Datennetzwerke können kabelgebunden sein. Alternativ oder ergänzend handelt es sich um kabellose Netzwerke, beispielsweise Funknetzwerke.
  • Das Koordinationsmodul und/oder Mittel des Koordinationsmoduls und/oder Funktionen des Koordinationsmoduls können computergestützt und/oder cloudbasiert sein.
  • Das erfindungsgemäße Koordinationsmodul ermöglicht eine Einbindung des Energiesystems beziehungsweise mehrerer Energiesysteme in den lokalen Energiemarkt. Mit anderen Worten kann das Energiesystem am lokalen Energiemarkt partizipieren. Hierbei erstellt das erfindungsgemäße Koordinationsmodul ein Angebot für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für ein Speichern einer Energiemenge. Mittels der Kommunikationseinheit des Koordinationsmoduls ist das erstellte beziehungsweise erzeugte Angebot über das erste Datennetzwerk an den lokalen Energiemarkt sendbar. Typischerweise werden von einer Vielzahl von Energiesystemen mehrere solche Angebote an den lokalen Energiemarkt übermittelt. Der lokale Energiemarkt berechnet basierend auf den übermittelten Angeboten ein Handelsergebnis, und teilt dieses dem Energiesystem beziehungsweise jedem der Energiesysteme mit. Hierzu ist die Kommunikationseinheit dazu ausgebildet das vom Angebot abhängige und durch den lokalen Energiemarkt berechnete Handelsergebnis über das erste Datennetzwerk zu empfangen.
  • Mit anderen Worten ermöglicht das erfindungsgemäße Koordinationsmodul eine Koordination zwischen mehreren Energiesystemen innerhalb des lokalen Energiemarktes. Hierzu ist vorteilhafterweise kein aufwändiges und komplexes bezüglich des Energiesystems lokales Energiemanagementsystem erforderlich. Mit anderen Worten ist das erfindungsgemäße Koordinationsmodul dazu ausgestaltet, Informationen bezüglich der Bereitstellung/Erzeugung einer Leistungs- und/oder Energiemenge, des Verbrauchs einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder des Speicherns einer Energiemenge zu verarbeiten und hieraus Angebote bezüglich der genannten Energiemengen für den lokalen Energiemarkt beziehungsweise eine lokale Energiemarktplattform zu erzeugen und das Ergebnis (Handelsergebnis) des lokalen Energiemarktes beziehungsweise der lokalen Energiemarktplattform zu empfangen. Dadurch wird vorteilhafterweise mit möglichst geringem technischem Aufwand eine optimale Betriebsführung, das heißt ein optimaler Betrieb des Energiesystems beziehungsweise der Mehrzahl der Energiesysteme innerhalb des lokalen Energiemarktes ermöglicht. Auf ein komplexes und aufwendiges Energiemanagementsystem kann vorteilhafterweise verzichtet werden. Ergänzend kann die Installation eines Energiemanagementsystems vorgesehen sein.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Koordinationsmoduls ist, dass eine Flexibilität innerhalb des lokalen Energiemarktes verbessert genutzt werden kann. Hierbei bezeichnet der Begriff der Flexibilität die zeitliche Entkopplung zwischen der Erzeugung von Energie und ihrem Verbrauch. Durch die verbesserte Nutzung der Flexibilität wird vorteilhafterweise das Gesamtsystem insgesamt optimaler betrieben.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Koordinationsmoduls ist, dass dieses bezüglich bekannter Energiemanagementsysteme einen modularen Aufbau aufweist. So wird durch das erfindungsgemäße Koordinationsmodul hauptsächlich die Erstellung beziehungsweise Erzeugung der Angebote, das Empfangen des Handelsergebnisses des lokalen Energiemarktes sowie das Berechnen des Betriebsverfahrens durchgeführt. Insbesondere weist das Energiesystem zusätzlich zum Koordinationsmodul weitere Einheiten, beispielsweise eine lokale Steuereinheit, nutzerseitige Parametrisierung des Handelsgeschehens (Nutzerpräferenzen), sowie eine Prognoseeinheit, auf.
  • Der erfindungsgemäße intelligente Stromzähler für ein Energiesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Koordinationsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen umfasst.
  • Der erfindungsgemäße intelligente Stromzähler und/oder das erfindungsgemäße Koordinationsmodul können geeicht sein.
  • Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Koordinationsmodul gleichartige und gleichwertige Vorteile des erfindungsgemäßen intelligenten Stromzählers.
  • Das erfindungsgemäße Energiesystem umfasst ein Koordinationsmodul und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit zur Steuerung des Betriebes des Energiesystems ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Energiesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinationsmodul eine Kommunikationseinheit zur Verbindung mit einem ersten Datennetzwerk zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einem lokalen Energiemarkt umfasst, wobei das Koordinationsmodul
    • Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Angebotes für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für ein Speichern einer Energiemenge durch das Energiesystem aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit das Angebot über das erste Datennetzwerk an den lokalen Energiemarkt sendbar ist; und das Koordinationsmodul weiterhin
    • Mittel zum Berechnen eines Betriebsverfahrens für das Energiesystem, insbesondere für Komponenten und/oder energietechnische Anlagen des Energiesystems, gemäß einem vom Angebot abhängigen Handelsergebnis des lokalen Energiemarktes aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit das vom Angebot abhängige und durch den lokalen Energiemarkt berechnete Handelsergebnis über das erste Datennetzwerk empfangbar ist.
  • Insbesondere stehen mehrere Energiesysteme mit dem lokalen Energiemarkt gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen zum Austausch von Daten und/oder Energie in Verbindung. Weiterhin können die Energiesysteme untereinander zum Datenaustausch, beispielsweise über ein weiteres Datennetzwerk, gekoppelt sein.
  • Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Koordinationsmodul gleichartige und gleichwertige Vorteile des erfindungsgemäßen Energiesystems.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Energiesystems gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen umfasst wenigstens die folgenden Schritte:
    • Erzeugen wenigstens eines Angebotes für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für ein Speichern einer Energiemenge durch das Energiesystem;
    • Senden des Angebotes über das erste Datennetzwerk an den lokalen Energiemarkt;
    • Empfangen eines durch den lokalen Energiemarkt berechneten und vom Angebot abhängigen Handelsergebnisses über das erste Datennetzwerk;
    • Berechnen eines Betriebsverfahrens für das Energiesystem gemäß dem Handelsergebnis; und
    • Betreiben des Energiesystems gemäß dem berechneten Betriebsverfahren.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
    • Abrechnen der bereitgestellten Leistung- und/oder Energiemenge, und/oder der verbrauchten Leistung- und/oder Energiemenge und/oder der gespeicherten Energiemenge mit weiteren Energiesystemen und/oder einem übergeordneten Energiesystem und/oder einem Betreiber eines Stromnetzes, an welches das Energiesystem angeschlossen ist.
  • Das Abrechnen kann bevorzugt dinglich und/oder entgeltlich erfolgen.
  • Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Energiesystem gleichartige und gleichwertige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kommunikationseinheit zur Verbindung mit einem zweiten Datennetzwerk zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einer Steuereinheit des Energiesystems ausgebildet, wobei die Steuereinheit basierend auf dem Betriebsverfahren zur Steuerung des Betriebes des Energiesystems ausgebildet ist.
  • Mit anderen Worten ist mittels des zweiten Datennetzwerkes das Betriebsverfahren, das heißt der Fahrplan für den Betrieb des Energiesystems, an die Steuereinheit des Energiesystems übertragbar. Die Steuereinheit führt anschließend das durch das Koordinationsmodul berechnete Betriebsverfahren aus. Mit anderen Worten wird das Energiesystems gemäß dem berechneten Betriebsverfahren betrieben. Hierbei ist der Begriff des Betriebsverfahrens breit auszulegen. Jeder Datensatz, der zur Steuerung und/oder Regelung des Betriebes des Energiesystems mittels der Steuereinheit ausgebildet ist, kann als Betriebsverfahren bezeichnet werden. Das Betriebsverfahren kann somit mittels eines Protokolls codiert vorliegen. Entscheidend ist lediglich, dass das Koordinationsmodul dazu ausgebildet ist, diese Daten/Informationen zu berechnen oder zu erzeugen und über das zweite Datennetzwerk an die Steuereinheit des Energiesystems zu übermitteln.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kommunikationseinheit zur Verbindung mit einem dritten Datennetzwerk zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einer Simulationseinheit des Energiesystems ausgebildet ist, wobei die Simulationseinheit zur Simulation des Betriebes des Energiesystems ausgebildet ist.
  • Mit anderen Worten kann das Koordinationsmodul mittels der Kommunikationseinheit eine Simulation des Betriebes des Energiesystems, insbesondere eine Prognose beziehungsweise Vorhersage für den Betrieb des Energiesystems, über das dritte Datennetzwerk von der Simulationseinheit empfangen. Dadurch kann vorteilhafterweise die Vorhersage (Simulation) bei der Erstellung des Angebotes durch das Koordinationsmodul berücksichtigt werden. Insbesondere werden Lastprognosen, beispielsweise bezüglich einer erforderlichen elektrischen Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder einer erforderlichen thermischen Leistungs- und/oder Energiemenge (Wärme und/oder Kälte), die durch das Simulationsmodul berechnet worden sind, an das Koordinationsmodul übermittelt. Dadurch kann vorteilhafterweise ein verbessertes Angebot für die genannten Leistungs- und/oder Energiemengen erstellt und an den lokalen Energiemarkt übermittelt werden. Insbesondere ist das Simulationsmodul zur Vorhersage beziehungsweise Prognose von erneuerbar erzeugten Leistungs- und/oder Energiemengen für einen Energiebedarf des Energiesystems (Lasten) und/oder zur Vorhersage des Wetters und/oder zur Berücksichtigung des Wetters von Vorteil.
  • Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn das Mittel des Koordinationsmoduls zum Erzeugen des Angebotes derart ausgebildet ist, dass das Angebot in Abhängigkeit einer über das dritte Datennetzwerk empfangenen Simulation erzeugbar ist.
  • Dadurch wird vorteilhafterweise die Erzeugung des Angebotes bezüglich des Betriebes des Energiesystems verbessert. Somit wird ebenfalls die energetische Effizienz des Energiesystems verbessert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kommunikationseinheit des Koordinationsmoduls zur Verbindung mit einen vierten Datennetzwerk zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einem Nutzerendgerät ausgebildet.
  • Dadurch können vorteilhafterweise Präferenzen/Parameter eines Betreibers oder Nutzers des Energiesystems, beispielsweise zur Angabe von maximalen und/oder minimalen Preisen für eine Erzeugung einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder einer Bereitstellung einer Flexibilität (Speicherung einer Energiemenge) an das Koordinationsmodul übertragen und durch dieses berücksichtigt werden. Weiterhin können, insbesondere durch einen Betreiber oder einen Nutzer, über die genannte Schnittstelle Anlagenparameter der Komponenten des Energiesystems übertragen werden. Dadurch können vorteilhafterweise optimierte Angebote, insbesondere im Hinblick auf eine Quantifizierung der Flexibilität des Energiesystems, verbessert werden. Das Nutzerendgerät kann eine Rechenvorrichtung, insbesondere ein Computer und/oder ein Mobilgerät, beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet, sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Koordinationsmodul eine Kontrolleinheit, wobei mittels der Kontrolleinheit feststellbar ist, ob das Energiesystem gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wurde. Vorteilhafterweise ist die Kontrolleinheit dazu ausgebildet, festzustellen, ob der Betrieb des Energiesystems gemäß dem an die Steuereinheit übermittelten Betriebsverfahren betrieben wurde. Dadurch wird sichergestellt, dass das berechnete Betriebsverfahren, welches auf dem Handelsergebnis und somit auf eine Optimierung/Koordinierung des lokalen Energiemarktes beruht, eingehalten wird. Mit anderen Worten wird sichergestellt, dass der Fahrplan, das heißt das Betriebsverfahren, für das Energiesystem umgesetzt wird. Beispielsweise umfasst das Handelsergebnis Informationen darüber, wann eine Wärmepumpe des Energiesystems und/oder ein Elektroauto und/oder ein Speicher geladen oder entladen werden soll. Diese Informationen wandelt das Koordinationsmodul in das Betriebsverfahren beziehungsweise in einen Fahrplan zum Betrieb des Energiesystems um und gibt beispielsweise die Daten für hierzu erforderliche Sollwerte an die Steuereinheit weiter. Die Steuereinheit führt dann das Betriebsverfahren beziehungsweise den Fahrplan entsprechend der übermittelten Daten/Sollwerte aus und steuert oder regelt die Komponenten des Energiesystems, insbesondere die energietechnischen Komponenten des Energiesystems, gemäß den übermittelten Daten.
  • Weiterhin umfasst ein Energiesystem gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen ein Koordinationsmodul mit einer Kontrolleinheit, wobei mittels der Kontrolleinheit feststellbar ist, ob das Energiesystem gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wurde.
  • Mit anderen Worten umfasst das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen den weiteren Schritt:
    • mittels der Kontrolleinheit automatisiertes Überprüfen, ob das Energiesystem gemäß dem berechneten Betriebsverfahren betrieben wurde.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur schematisiert ein Energiesystem beziehungsweise einen lokalen Energiemarkt gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
  • Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente können in der Figur mit denselben Bezugszeichen versehen sein.
  • Die Figur zeigt ein Energiesystem 1 beziehungsweise einen lokalen Energiemarkt 4 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Der lokale Energiemarkt 4 kann das Energiesystem 1 oder eine Mehrzahl von Energiesystemen, die nicht dargestellt sind, umfassen. Die Mehrzahl der Energiesysteme bilden in dem Sinne einen lokalen Energiemarkt aus, dass diese mittels des lokalen Energiemarktes Energie, beispielsweise elektrische und/oder thermische Energie, untereinander austauschen und/oder handeln können. Der lokale Energiemarkt 4 kann hierzu eine lokale Energiemarktplattform aufweisen.
  • Das Energiesystem 1 kann weiterhin eine Mehrzahl von Komponenten, insbesondere von energietechnischen Anlagen, insbesondere zur Bereitstellung und/oder Erzeugung einer Leistungs- und/oder Energiemenge, zum Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder zur Speicherung einer Energiemenge, umfassen. Die Speicherung einer Energiemenge, das heißt das Beladen oder das Entladen eines Energiespeichers, kann ebenfalls als Flexibilität des Energiesystems 1 bezeichnet werden. Die Energie ist insbesondere eine elektrische Energie (Strom) und/oder eine thermische Energie, beispielsweise Wärme und/oder Kälte.
  • Das Energiesystem 1 weist weiterhin ein Koordinationsmodul 2 auf. Das Koordinationsmodul 2 umfasst eine Kommunikationseinheit 42. Die Kommunikationseinheit 42 ist dazu ausgestaltet mittels mehreren Datennetzwerken 421,...,424 Daten beziehungsweise Informationen beziehungsweise Datencontainer mit weiteren Komponenten des Energiesystems 1 und/oder mit dem lokalen Energiemarkt 4 und/oder weiteren nicht dargestellten Energiesystemen auszutauschen. Hierzu kann die Kommunikationseinheit 42 beziehungsweise das Koordinationsmodul 2 für jedes der Datennetzwerke 421,...,424 eine zugehörige Datenschnittstelle und/oder eine gemeinsame Datenschnittstelle und/oder für einen Teil der Datennetzwerke 421,...,424 eine gemeinsame Datenschnittstelle aufweisen.
  • Ein erstes Datennetzwerk 421 der Datennetzwerke 421,...,424 ist zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit dem lokalen Energiemarkt 4 ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Kommunikationseinheit 42 Daten beziehungsweise Informationen, beispielsweise basierend auf Datencontainern, mittels des ersten Datennetzwerkes mit dem lokalen Energiemarkt 4 austauschen.
  • Ein zweites Datennetzwerk 422 der Datennetzwerke 421,...,424 ist zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einer bezüglich des Energiesystems 1 lokalen Steuereinheit 3 ausgebildet. Hierbei kann die Steuereinheit 3 ebenfalls eine Regeleinheit sein. Die Steuereinheit 3 ist zum Steuern beziehungsweise Regeln der Komponenten 7 des Energiesystems 1, beispielsweise einer Photovoltaikanlage, einer Batterie und/oder einer sonstigen Komponente und/oder Last und/oder energietechnischen Anlage, ausgebildet.
  • Ein drittes Datennetzwerk 423 der Datennetzwerke 421,...,424 ist zum Senden und/oder Empfangen von Daten beziehungsweise Informationen mit einem Simulationsmodul 8 vorgesehen. Hierbei kann das Simulationsmodul 8 Prognosen beziehungsweise Vorhersagen über das dritte Datennetzwerk 423 an das Kommunikationsmodul 42 des Koordinationsmoduls 2 übermitteln.
  • Ein viertes Datennetzwerk 424 der Datennetzwerke 421,...,424 ist zum Senden und/oder Empfangen von Daten beziehungsweise Informationen mit einem Nutzerendgerät, beispielsweise einem Smartphone, insbesondere über eine Smartphone App, ausgebildet. Weiterhin können über das Nutzerendgerät Daten für einen Nutzer des Energiesystems visualisiert werden. Insbesondere werden Präferenzen eines Betreibers und/oder eines Nutzers des Energiesystems 1 an das Koordinationsmodul 2 über eine Benutzerschnittstelle des Nutzerendgerätes übermittelt.
  • Der lokale Energiemarkt 4 weist eine Optimierungseinheit 41 auf. Mittels der Optimierungseinheit 41 wird, insbesondere in Bezug auf eine Mehrzahl von Energiesystemen, ein gemeinschaftliches Handelsergebnis berechnet. Die Berechnung kann mittels einer mathematischen/numerischen Optimierung erfolgen. Das Handelsergebnis ist zur Koordination des Austausches von Energie zwischen der Mehrzahl der Energiesysteme vorgesehen. Das dargestellte Energiesystem 1 weist hierzu die erste Datenschnittstelle mit dem ersten Datennetzwerk 421 auf, mittels welcher das durch die Optimierungseinheit 41 berechnete Handelsergebnis an das Koordinationsmodul 2 übermittelbar ist. Hierzu weist das Koordinationsmodul 2 die Kommunikationseinheit 42 auf. Basierend auf dem übermittelten Handelsergebnis berechnet das Koordinationsmodul 2 ein Betriebsverfahren, beispielsweise Sollwerte für die Komponenten 7, und gibt dieses über die zweite Datenschnittstelle beziehungsweise das zweite Datennetzwerk 422, wiederum mittels des Kommunikationsmoduls 42, an die Steuereinheit 3 weiter. Die Steuereinheit 3 steuert beziehungsweise regelt anschließend die Komponenten 7 des Energiesystems 1 basierend auf den übermittelten Daten/Sollwerten. Dadurch wird eine Einbindung des Energiesystems 1 in den lokalen Energiemarkt 4 technisch ermöglicht.
  • Mit anderen Worten ermöglicht das Koordinationsmodul 2 mittels seiner Kommunikationseinheit 42 erste eine technische Koordination oder Koordinierung zwischen mehreren Energiesystemen und den Komponenten des Energiesystems 1, insbesondere zwischen der Steuereinheit 3, der Simulationseinheit 8, dem Nutzerendgerät 10 und einem lokalen Energiemarkt 4 sowie eine Teilnahme des Energiesystems 1 am lokalen Energiemarkt 4. Die genannten Einheiten können über die Datennetzwerke 421,...,424 aufgrund der Kommunikationseinheit 42 des Koordinationsmoduls 2 Daten, Datensätze, Datencontainer beziehungsweise Informationen austauschen. Das Koordinationsmodul 2 ist somit bezüglich des Energiesystems 1 eine zentrale Komponente für seine Koordination, Teilnahme und/oder Steuerung innerhalb des lokalen Energiemarktes 4, insbesondere im Hinblick auf mehrere am lokalen Energiemarkt 4 angebundene beziehungsweise partizipierende Energiesysteme.
  • Der lokale Energiemarkt 4 kann weiterhin mit einem Stromgroßhandel 12 zum Austausch von Energie und/oder Daten gekoppelt sein. Dadurch kann eine Unterdeckung und/oder Überdeckung mit Energie, insbesondere mit elektrischer Energie, innerhalb des lokalen Energiemarktes 4 vermieden werden.
  • Die Steuereinheit 3 ist weiterhin dazu ausgestaltet Messwerte, insbesondere einen aktuellen Ladezustand eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, über die Kommunikationseinheit 42 an das Koordinationsmodul 2 zu übermitteln. Basierend auf den übermittelten Messwerten erstellt das Koordinationsmodul 2 ein Angebot und übermittelt dieses an den lokalen Energiemarkt 4.
  • Grundsätzlich ist das Koordinationsmodul 2 dazu ausgebildet, verschiedene Arten von Angeboten mittels der Kommunikationseinheit 42 über das erste Datennetzwerk 421 an den lokalen Energiemarkt 4 zu übermitteln. Eine nicht abschließende und nicht einschränkende exemplarische Auswahl an verschiedenen Angeboten wird im Folgenden beschrieben. Die Angebote werden jeweils durch das Koordinationsmodul 2 erzeugt oder berechnet.
  • Ein Verbrauchsangebot (englisch: Buy-Order) wird basierend auf einer Lastprognose E load , forcast , t B
    Figure imgb0001
    für eine Energie, insbesondere für eine elektrische Energie und/oder für eine Leistung in einem Zeitbereich, durch E max , t B = E load , forcast , t B
    Figure imgb0002
    und p max , t B = p max , User B
    Figure imgb0003
    erzeugt. Dieses Verbrauchsangebot, welches durch das Paar E max , t B p max , t B
    Figure imgb0004
    gekennzeichnet ist, wird an den lokalen Energiemarkt 4 mittels der Kommunikationseinheit 42 über die erste Datenschnittstelle beziehungsweise das erste Datennetzwerk 421 übermittelt. Hierbei bezeichnet E max , t B
    Figure imgb0005
    die maximal zu einem Zeitpunkt t erforderliche beziehungsweise zu verbrauchende Energiemenge beziehungsweise Leistung und p max , t B
    Figure imgb0006
    den hierfür maximalen Preis, zu welchem ein Betreiber und/oder Nutzer des Energiesystems 1 bereit ist, die Energiemenge E max , t B
    Figure imgb0007
    zu verbrauchen. Die Lastprognose wurde durch die Simulationseinheit 8 berechnet und mittels des dritten Datennetzwerkes 423 an das Koordinationsmodul 2 übermittelt.
  • Ein Erzeugungsangebot (englisch: Sell-Order) wird basierend auf einer Lastprognose E generated , forcast , t S
    Figure imgb0008
    für eine Energie und/oder für eine Leistung in einem Zeitbereich, insbesondere für eine erneuerbar erzeugte elektrische Energie und/oder Leistung, durch E max , t S = E generated , forcast , t S
    Figure imgb0009
    und p min , t S = p min , User S
    Figure imgb0010
    erzeugt. Dieses Erzeugungsangebot, welches durch das Paar E max , t S p min , t S
    Figure imgb0011
    gekennzeichnet ist, wird an den lokalen Energiemarkt 4 mittels der Kommunikationseinheit 42 über die erste Datenschnittstelle beziehungsweise das erste Datennetzwerk 421 übermittelt. Hierbei bezeichnet E max , t S
    Figure imgb0012
    die maximal zu einem Zeitpunkt t erzeugte Energiemenge und/oder Leistung und p min , t S
    Figure imgb0013
    den hierfür minimalen Preis, zu welchem ein Betreiber und/oder Nutzer des Energiesystems 1 bereit ist, die Energiemenge beziehungsweise Leistung E max , t B
    Figure imgb0014
    zu erzeugen beziehungsweise bereitzustellen. Die Erzeugungsprognose wurde durch die Simulationseinheit 8 berechnet und mittels des dritten Datennetzwerkes 423 an das Koordinationsmodul 2 übermittelt.
  • Ein flexibles Verbrauchsangebot (englisch: Flex-Buy-Order) für eine thermische Last, welches vorliegend exemplarisch durch eine Wärmepumpe (englisch: Heat Pump, kurz HP) mit einem Wärmespeicher des Energiesystems 1 erzeugt wird, wird basierend auf einer Lastprognose E heat , forcast , T B
    Figure imgb0015
    durch E max , t B = SF .
    Figure imgb0016
    E heat , forcast B / COP ,
    Figure imgb0017
    P max , T B = P HP , el B
    Figure imgb0018
    und p max , T B = p max , User , HP B
    Figure imgb0019
    erzeugt. Dieses flexible Verbrauchsangebot, welches durch das Tripel E max , T B P max , T B p min , T B
    Figure imgb0020
    gekennzeichnet ist, wird an den lokalen Energiemarkt 4 mittels der Kommunikationseinheit 42 über die erste Datenschnittstelle beziehungsweise das erste Datennetzwerk 421 übermittelt. Hierbei bezeichnet E max , T B
    Figure imgb0021
    eine innerhalb des Zeitintervalls T erforderliche beziehungsweise zu verbrauchende elektrische Energiemenge, P HP , T B
    Figure imgb0022
    eine elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe, COP den Leistungsfaktor der Wärmepumpe, SF einen Sicherheitsfaktor, der basierend auf historischen Wärmeverbräuchen eine ausreichende Wärmeversorgung sicherstellt, sodass beispielsweise der Wärmespeicher nicht überladen wird, und p max , T B
    Figure imgb0023
    den hierfür maximalen Preis, zu welchem ein Betreiber und/oder Nutzer des Energiesystems 1 bereit ist, die elektrische Energiemenge E max , T B
    Figure imgb0024
    zu verbrauchen. Das flexible Verbrauchsangebot wurde basierend auf der Prognose der Simulationseinheit 8 erzeugt und mittels des dritten Datennetzwerkes 423 an das Koordinationsmodul 2 übermittelt. Hierbei ist für das Zeitintervall T ein Tag vorteilhaft, das heißt beispielsweise von 00:00 Uhr bis 24:00 Uhr. Die durch die Wärmepumpe bereitgestellte Flexibilität kann durch das Koordinationsmodul 2 für weitere Energiesysteme, die insbesondere ebenfalls ein entsprechendes Koordinationsmodul 2 aufweisen, in Anspruch genommen werden. Hierbei erfolgt die Verwendung durch die Optimierungseinheit 41 des lokalen Energiemarktes 4 möglichst optimal. Mit anderen Worten ermöglicht das Koordinationsmodul 2 eine Quantifizierung der Flexibilität in Bezug auf die Erzeugung einer Energie und den Verbrauch der Energie.
  • Ein weiteres flexibles Verbrauchsangebot (englisch: Flex-Buy-Order) für ein Elektrofahrzeug, insbesondere für ein Elektroauto, wird basierend auf einer Fahrtstreckenlänge L trip einer Fahrt durch E max B = SF L trip / η ecar ,
    Figure imgb0025
    P max , t B = P ecar , max charge B
    Figure imgb0026
    und p max , t B =
    Figure imgb0027
    p max , User , ecar B
    Figure imgb0028
    erzeugt. Dieses weitere flexible Verbrauchsangebot, welches durch das Tripel E max , t B P max , t B p min , t B
    Figure imgb0029
    gekennzeichnet ist, wird an den lokalen Energiemarkt 4 mittels der Kommunikationseinheit 42 über die erste Datenschnittstelle 421 übermittelt. Hierbei bezeichnet E max B
    Figure imgb0030
    die maximal erforderliche beziehungsweise zu verbrauchende elektrische Energiemenge, P ecar , max charge B
    Figure imgb0031
    eine maximale elektrische Leistungsaufnahme des Elektrofahrzeuges (maximale Ladeleistung), η ecar den Wirkungsgrad des Elektrofahrzeuges, beispielsweise in der Einheit Kilometer pro Kilowattstunde, SF einen Sicherheitsfaktor, der basierend auf historischen Fahrten und/oder Daten ermittelt werden kann, und p max , User , ecar B
    Figure imgb0032
    den hierfür maximalen Preis, zu welchem ein Betreiber und/oder Nutzer des Energiesystems 1 beziehungsweise des Elektrofahrzeuges bereit ist, die elektrische Energiemenge E max B
    Figure imgb0033
    für die Fahrt zu verbrauchen. Das weitere flexible Verbrauchsangebot kann basierend auf der Prognose der Simulationseinheit 8 erzeugt und mittels des dritten Datennetzwerkes 423 an das Koordinationsmodul 2 übermittelt werden. Das weitere flexible Verbrauchsangebot kann um weitere Abhängigkeiten, beispielsweise von einer Umgebungstemperatur, ergänzt werden. Beispielsweise hat die Temperatur eine Auswirkung auf eine Klimatisierung eines Elektrofahrzeuges während der Fahrt und somit ebenfalls auf den Stromverbrauch. Die Fahrtstrecke L trip kann vom Nutzer des Elektrofahrzeuges eingegeben werden und/oder aus einem Kalender, beispielsweise Microsoft Outlook oder Apple Calender, und/oder einem Navigationssystem bereitgestellt werden.
  • Ein mögliches Speicherangebot (englisch: Storage-Order), beispielsweise unter der Verwendung einer Batterie, ist durch das 5-Tupel E max BAT E 0 BAT P ch , max BAT η ch p dch , min BAT
    Figure imgb0034
    gekennzeichnet, wobei E max BAT = E battery
    Figure imgb0035
    eine maximal speicherbare Energiemenge, E 0 BAT =
    Figure imgb0036
    SOC0 ·E battery die gespeicherte Energiemenge, P ch , max BAT = P dch , max BAT =
    Figure imgb0037
    P battery , max BAT
    Figure imgb0038
    die maximale Ladeleistung und Entladeleistung, η ch = η dch = (η battery,roundtrip)2 den effektiven Zyklenwirkungsgrad (englisch: Round-Trip-Efficiency), und p dch , min BAT
    Figure imgb0039
    die Vergütung für die Speicherung der Energie beziehungsweise für die Verwendung der Batterie bezeichnet. Diese Vergütung wird bezahlt, wenn der Speicher entladen wird, beispielsweise von einem weiteren Energiesystem, und weist beispielsweise die Einheit Geldeinheit pro Kilowattstunde auf. Durch die Entladung liefert das Energiesystem 1 innerhalb des lokalen Energiemarktes 4 elektrische Energie, beziehungsweise Strom, an weitere Energiesysteme.
  • Die genannten Paramater der Angebote können durch das Nutzerendgerät durch einen Betreiber und/oder Nutzer des Energiesystems 1 eingegeben und bereitgestellt werden. Ferner sind weitere Angebote erzeugbar und/oder die genannten Angebote durch weitere Parameter ergänzbar.
  • Weiterhin werden die durch das Koordinationsmodul 2 erzeugten Angebote vom lokalen Energiemarkt 4 untereinander, aber auch im Verbund beziehungsweise in Koordination mit den Angeboten weiterer Energiesysteme beziehungsweise weiterer Koordinationsmodule möglichst in Übereinstimmung gebracht. Dies erfolgt mittels der Optimierungseinheit 41 des lokalen Energiemarktes 4, die eine Optimierung gemäß einer Zielfunktion durchführt. Mögliche Überschussmengen und/oder Unterdeckungsmengen an Energie, insbesondere an elektrischer Energie, innerhalb des lokalen Energiemarktes 4 können von einem Energieversoger geliefert, vom übergeordneten Stromgroßhandel 12 gehandelt und/oder durch ein virtuelles Kraftwerk vermarktet 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
  • 1
    Energiesystem
    2
    Koordinationsmodul
    4
    Lokaler Energiemarkt
    6
    Steuereinheit
    7
    Komponenten des Energiesystems
    8
    Simulationseinheit
    10
    Nutzerendgerät
    12
    Stromgroßmarkt
    41
    Optimierungseinheit
    42
    Kommunikationseinheit
    421
    erstes Datennetzwerk
    422
    zweites Datennetzwerk
    423
    drittes Datennetzwerk
    424
    viertes Datennetzwerk

Claims (13)

  1. Koordinationsmodul (2) für ein Energiesystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens eine Kommunikationseinheit (42) zur Verbindung mit einem ersten Datennetzwerk (421) zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einem lokalen Energiemarkt (4) aufweist, wobei das Koordinationsmodul (2)
    - Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Angebotes für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für ein Speichern einer Energiemenge durch das Energiesystem (1) aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit (42) das Angebot über das erste Datennetzwerk (421) an den lokalen Energiemarkt (4) sendbar ist; und das Koordinationsmodul (2)
    - Mittel zum Berechnen eines Betriebsverfahrens für das Energiesystem (1) gemäß einem vom Angebot abhängigen Handelsergebnis des lokalen Energiemarktes (4) aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit (42) das vom Angebot abhängige und durch den lokalen Energiemarkt (4) berechnete Handelsergebnis über das erste Datennetzwerk (421) empfangbar ist.
  2. Koordinationsmodul (2) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (42) zur Verbindung mit einem zweiten Datennetzwerk (422) zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einer Steuereinheit (3) des Energiesystems (1) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (3) basierend auf dem Betriebsverfahren zur Steuerung des Betriebes des Energiesystems (1) ausgebildet ist.
  3. Koordinationsmodul (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (42) zur Verbindung mit einem dritten Datennetzwerk (423) zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einer Simulationseinheit (8) des Energiesystems (1) ausgebildet ist, wobei die Simulationseinheit (8) zur Simulation des Betriebes des Energiesystems (1) ausgebildet ist.
  4. Koordinationsmodul (2) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erzeugen des Angebotes derart ausgebildet ist, das Angebot in Abhängigkeit einer über das dritte Datennetzwerk (423) empfangenen Simulation zu erzeugen.
  5. Koordinationsmodul (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (42) zur Verbindung mit einem vierten Datennetzwerk (424) zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einem Nutzerendgerät (10) ausgebildet ist.
  6. Koordinationsmodul (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Kontrolleinheit umfasst, wobei mittels der Kontrolleinheit feststellbar ist, ob das Energiesystem (1) gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wurde.
  7. Intelligenter Stromzähler für ein Energiesystem (1), dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Koordinationsmodul (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  8. Energiesystem (1) mit einem Koordinationsmodul (2) und einer Steuereinheit (3), wobei die Steuereinheit (3) zur Steuerung des Betriebes des Energiesystems (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinationsmodul (2) eine Kommunikationseinheit (42) zur Verbindung mit einem ersten Datennetzwerk (421) zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit einem lokalen Energiemarkt (4) umfasst, wobei das Koordinationsmodul (2)
    - Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Angebotes für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für ein Speichern einer Energiemenge durch das Energiesystem (1) aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit (42) das Angebot über das erste Datennetzwerk (421) an den lokalen Energiemarkt (4) sendbar ist; und das Koordinationsmodul (2)
    - Mittel zum Berechnen eines Betriebsverfahrens für das Energiesystem (1) gemäß einem vom Angebot abhängigen Handelsergebnis des lokalen Energiemarktes (4) aufweist, wobei mittels der Kommunikationseinheit (42) das vom Angebot abhängige und durch den lokalen Energiemarkt (4) berechnete Handelsergebnis über das erste Datennetzwerk (421) empfangbar ist.
  9. Energiesystem (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinationsmodul (2) eine Kontrolleinheit umfasst, wobei mittels der Kontrolleinheit feststellbar ist, ob das Energiesystem (1) gemäß dem Betriebsverfahren betrieben wurde.
  10. Lokaler Energiemarkt (4), dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Mehrzahl von Energiesystemen (1) gemäß Anspruch 8 oder 9 und eine Optimierungseinheit (41) umfasst, wobei die Energiesysteme (1) über das erste Datennetzwerk (421) zum Senden und/oder Empfangen mit dem lokalen Energiemarkt (4) verbunden sind, und die Energiesysteme (1) weiterhin für das Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für den Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für das Speichern einer Energiemenge über ein Energieverteilernetz untereinander verbunden sind, wobei mittels der Optimierungseinheit (41) das durch die Optimierungseinheit (41) berechnete Handelsergebnis in Abhängigkeit der an den lokalen Energiemarkt (4) gesendeten Angebote der Energiesysteme (1) berechenbar ist.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Energiesystems (1) gemäß Anspruch 8 oder 9, umfassend die Schritte:
    - Erzeugen wenigstens eines Angebotes für ein Bereitstellen einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für einen Verbrauch einer Leistungs- und/oder Energiemenge, und/oder für ein Speichern einer Energiemenge durch das Energiesystem (1) ;
    - Senden des Angebotes über das erste Datennetzwerk (421) an den lokalen Energiemarkt (4);
    - Empfangen eines durch den lokalen Energiemarkt (4) berechneten und vom Angebot abhängigen Handelsergebnisses über das erste Datennetzwerk (421);
    - Berechnen eines Betriebsverfahrens für das Energiesystem (1) gemäß dem Handelsergebnis; und
    - Betreiben des Energiesystems (1) gemäß dem berechneten Betriebsverfahren.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, umfassend den weiteren Schritt:
    - Abrechnen der bereitgestellten Leistung- und/oder Energiemenge, und/oder der verbrauchten Leistung- und/oder Energiemenge, und/oder der gespeicherten Energiemenge mit weiteren Energiesystemen und/oder einem übergeordneten Energiesystem und/oder einem Betreiber eines Stromnetzes, an welches das Energiesystem angeschlossen ist.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, umfassend den weiteren Schritt:
    - mittels einer Kontrolleinheit automatisiertes Überprüfen, ob das Energiesystem (1) gemäß dem berechneten Betriebsverfahren betrieben wurde.
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