DE102013214996A1 - Device for performing load shift in intelligent electricity distribution network, differentiates switching recommendations based on parameters including switching interval, on-probability and considered one time window - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lastverschiebung in intelligenten Stromverteilungsnetzen, bei der der Verbrauch elektrischer Energie zu einem möglichst günstigen Zeitpunkt erfolgt, also dann, wenn viel Energie im Netz ist, bzw. wenn ein variabler Strompreis gerade niedrig ist. The invention relates to a device for load shifting in intelligent power distribution networks, in which the consumption of electrical energy takes place at the best possible time, that is, when there is a lot of energy in the network, or if a variable electricity price is just low.
Zur Lastverschiebung gibt es verschiedene bekannte Ansätze, wobei manche in einigen Ländern sogar gesetzlich vorgeschrieben sind. Beispiele hierfür sind:
- – Eine feste Zeitsteuerung, z.B. für Nachtspeicheröfen. Der Strom wird nachts verbraucht, z.B. um einen thermischen Speicher aufzuheizen, und tagsüber nicht. Hierzu verwendet man z.B. eine einfache Zeitschaltuhr.
- – Ein Signal zur Umschaltung zwischen Tag- und Nachtstromtarifen. Über das Stromnetz wird ein Signal verschickt das einen Wechsel zwischen zwei verschiedenen Stromtarifen anzeigt. Dies führt dazu, dass z.B. über ein Relais ein Nachtspeicherofen nachts eingeschaltet wird.
- – Ein Signal für einen Lastabwurf im Netz. Wenn das Netz überlastet ist, also zu viele Verbraucher für zu wenig Energie vorhanden sind, wird ein Signal übers Stromnetz verschickt, das von bestimmten Verbrauchern erkannt wird, die sich dann abschalten.
- – Eine Steuerung in Abhängigkeit von der Netzfrequenz. Wenn die Frequenz im Netz unter einen Schwellwert, z.B. 49,99 Hertz, sinkt, erkennt ein Gerät dies als drohenden „Brownout" und schaltet sich in einen Betriebsmodus, der weniger Strom verbraucht.
- – Smart-Grid-Lösungen mit gerätespezifischem „Operation Manager". Dies ist die komplexeste Lösung. Eine Software, die Details der Regelungsmöglichkeiten eines Verbrauchers kennt, entscheidet anhand von Parametern aus dem Netz, wie z. B. prognostizierte Strompreise, aktuelle Lastsituation, aktuelle Anforderungen an das Gerät selbst, z.B. Heizbedarf bei einer Wärmepumpe, in welchem Betriebszustand das Gerät sein. Hier optimiert also eine gerätespezifische Software den Verbrauch. Die Software kann lokal beim bzw. sogar im Verbraucher sein, oder im Netz, z.B. beim Stromnetzbetreiber. In letzterem Fall kann die Software auch gezielt mehrere Verbraucher auf einmal optimieren, also z.B. den Energieverbrauch zeitlich staffeln.
- - A fixed time control, eg for night storage heaters. The electricity is consumed at night, eg to heat a thermal storage, and not during the day. For this one uses eg a simple timer.
- - A signal to switch between day and night tariffs. A signal is sent via the power network that indicates a change between two different electricity tariffs. This means that, for example, a night storage heater is switched on at night via a relay.
- - A signal for a load shedding in the network. If the grid is overloaded, ie there are too many consumers for too little energy, a signal is sent through the mains, which is detected by certain consumers who then switch off.
- - One control depending on the mains frequency. If the frequency in the network drops below a threshold, eg 49.99 Hertz, a device recognizes this as a threatening "brownout" and switches to an operating mode that consumes less power.
- - Smart grid solutions with device-specific "Operation Manager." This is the most complex solution A software that knows the details of a consumer's control options decides based on parameters from the grid, such as projected electricity prices, current load situation, current Requirements for the device itself, eg heating requirements for a heat pump, in which operating state the device is.This means that device-specific software optimizes the consumption.The software can be locally at or even in the consumer or in the network, eg at the power grid operator In this case, the software can also optimize several consumers at once, eg staggering the energy consumption over time.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein System zur Lastverschiebung in intelligenten Stromverteilungsnetzen anzugeben, bei dem die Nutzerwünsche und Charakteristika verschiedenartiger elektrischer Verbraucher und auch Generatoren auf möglichst einfache und einheitliche Weise bei der Lastverschiebung berücksichtigt werden können. The object underlying the invention is now to provide a system for load shifting in smart power distribution networks, in which the user needs and characteristics of different types of electrical consumers and generators can be considered in the simplest and most uniform manner in the load shift.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und ein entsprechendes System mit dieser Vorrichtung. This object is achieved by the features of claim 1 according to the invention. The other claims relate to preferred embodiments of the invention and a corresponding system with this device.
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen eine Vorrichtung zur Lastverschiebung in intelligenten Stromverteilungsnetzen, bei der der Verbrauch elektrischer Energie zu einem möglichst günstigen Zeitpunkt erfolgt, also dann, wenn viel Energie im Netz ist, bzw. wenn ein variabler Strompreis gerade niedrig ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass eine Prognose für den Verlauf des Strompreises über ein nächstes Zeitintervall empfangbar und daraus in einem gewissen Takt aktuelle binären Werte für Schaltempfehlungen für eine Mehrzahl von Geräten ermittelbar sind, wobei die Schaltempfehlungen jeweils nur nach den Parametern „Schaltintervall“, „An-Wahrscheinlichkeit“ und „Betrachtetes Zeitfenster“ klassifiziert werden. Alle möglichen Verhaltensweisen von speziellen Operation Managern, die auf die Steuerung eines bestimmtes Geräts hin optimiert sind, werden auf diese Weise verallgemeinert und es können so mit nur drei Parametern und einer kleinen Anzahl von diskreten Kombinationen die meisten in der Praxis vorkommenden Geräte gut beschrieben werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass verschiedenartige Verbraucher sinnvoll anhand Ihrer Charakteristika gesteuert werden können, wodurch sich u. a. die Lebensdauer der Verbraucher verlängert und der Komfort für den Endbenutzer durch benutzerspezifische Festlegung von Parametern erhöht wird, und dass diese Vorrichtung unabhängig von den zu steuernden Verbrauchern entwickelt, vertrieben, installiert und gewartet werden kann. Insbesondere kann die Vorrichtung, z.B. von einem Infrastruktur- oder Netzbetreiber vertrieben werden, ohne dass dieser sich mit den Details der Regelung eines betreffenden Gerätes auskennen muss. The invention relates essentially to a device for load shifting in intelligent power distribution networks, in which the consumption of electrical energy takes place at the best possible time, ie when there is a lot of energy in the network, or when a variable electricity price is just low. This is achieved according to the invention in that a prognosis for the course of the electricity price over a next time interval can be received and from this in a certain clock current binary values for switching recommendations for a plurality of devices can be determined, the switching recommendations in each case only after the parameters "switching interval", Be classified as "at-probability" and "considered time-window". All possible behaviors of special operation managers that are optimized for the control of a particular device are generalized in this way, and thus, with only three parameters and a small number of discrete combinations, most practical devices can be well described. It is advantageous here that different consumers can be reasonably controlled based on their characteristics, which u. a. the lifetime of the consumer is extended and the comfort for the end user is increased by user-specific setting of parameters, and that this device can be developed, distributed, installed and maintained independently of the consumers to be controlled. In particular, the device, e.g. be distributed by an infrastructure or network operator, without the need to know the details of the control of a particular device.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing.
Die Erfindung besteht darin, für verschiedene Klassen von Geräten Schaltempfehlungen als Binar-Signal zur Verfügung zu stellen. Eine Schaltempfehlung bedeutet, dass es für dieses Gerät günstig bzw. ungünstig wäre, jetzt Strom zu verbrauchen. Die Schaltempfehlungen werden in der erfindungsgemäßen Vorrichtung SEG generiert, die hier im Folgenden auch „Schaltempfehlungsgeber“ genannt wird. Dies ist eine Software-Einheit, die z.B. auf einer kleinen Einheit bzw. Box in dem Gebäude des Verbrauchers läuft. Die Software kann aber auch woanders laufen, z.B. beim Netzbetreiber oder in der Cloud. The invention consists in providing switch recommendations as a binary signal for different classes of devices. A switching recommendation means that it would be cheap or inconvenient for this device to consume power now. The switching recommendations are in the device according to the invention SEG generated, which is also called "switching recommendation generator" in the following. This is a software unit running eg on a small unit or box in the building of the consumer. The software can also run somewhere else, eg at the network operator or in the cloud.
Im einfachsten Falle wird eine Schaltempfehlung S1 direkt auf einen Binär-Aktor A gegeben, der mit dem Stromverbraucher in Reihe geschaltet wird. Der Verbraucher, bspw. hier das Gerät G1, kann selbst noch einen manuellen Ein- oder Ausschalter haben, und ggf. selbst eine Regelung oder Steuerung. Ein Beispiel ist hier eine schaltbare Steckdose vor einem Wasserkocher, oder ein Relais vor einer Heizungs-Umwälzpumpe. In the simplest case, a switching recommendation S1 is given directly to a binary actuator A, which is connected in series with the power consumer. The consumer, for example, here the device G1, itself may still have a manual on-off switch, and possibly even a scheme or control. An example here is a switchable socket in front of a kettle, or a relay in front of a heating circulating pump.
Im komplexeren Fall hat das betreffende Gerät Gn eine eigene „Intelligenz“ I eingebaut und hat zwei Betriebs-Modi: einen Normal-Modus und einen Öko-Modus. Das Gerät bekommt über einen separaten Eingang ein Steuersignal Sn, das ihm sagt, in welchem Modus es sein soll. Beispiele sind:
- – eine Klimaanlage, ein Kühlschrank oder eine Heizungs-Wärmepumpe, die im Öko-Modus ein größeres Temperatur-Intervall für die Regelung zulassen, und im Normalmodus auf das normale Temperatur-Intervall regeln
- – eine Beleuchtung, die im Normalmodus sich vom Benutzer auf 100% hochdimmen lässt und im Öko-Modus nur auf 70%
- – eine Wäschetrockner, der im Normalmodus normal heiß trocknet und im Öko-Modus weniger heiß
- – eine Mikrowelle, die im Öko-Modus nur mit 600 Watt statt 900 Watt kocht und dafür länger braucht
- – eine Induktions-Herdplatte, die sich im Öko-Modus nicht auf die heißeste Stufe schalten lässt oder nur nach einem warnenden Piepsen und extra Bestätigung durch den Benutzer
- – eine Spülmaschine, die im Öko-Modus wartet und, sobald der Normalmodus kommt, ihr Spülprogramm durchläuft und
- – eine Heizungs-Automatisierungsanlage, z.B. „Synco Living“, die zwischen Betriebsarten für das ganze Haus oder für einzelne Räume wechselt, und dabei die Tageszeit, die Anwesenheit und das Automatikprogramm berücksichtigt. Im Öko-Modus kann z.B. die Temperatur im Flur abgesenkt werden, und in den Schlafzimmern ebenso.
- - An air conditioner, a refrigerator or a heating heat pump, which in the eco mode allow a greater temperature interval for the control, and in the normal mode to the normal temperature interval regulate
- - lighting that can be dimmed up to 100% by the user in normal mode and only 70% in eco mode
- - a tumble dryer that dries normally hot in normal mode and less hot in eco mode
- - A microwave that cooks in the eco-mode only with 600 watts instead of 900 watts and takes longer
- - An induction hotplate, which can not be switched to the hottest level in eco mode or just after a warning beep and extra user confirmation
- - A dishwasher that waits in the eco mode and, as soon as the normal mode comes, their washing program goes through and
- - A heating automation system, eg "Synco Living", which switches between operating modes for the whole house or for individual rooms, taking into account the time of day, the presence and the automatic program. In the eco mode, for example, the temperature in the hallway can be lowered, and in the bedrooms as well.
Schaltempfehlungen S1 .. Sn können auch verwendet werden, um lokale Stromerzeuger zu steuern, nicht nur Verbraucher. Beispiele sind:
Eine kleine Brennstoffzelle oder KWK-Anlage ohne Einspeisung in das Netz. Diese produziert im Ökomodus Strom für den lokalen Verbrauch, und ruht im Normalmodus. Switching recommendations S1 .. Sn can also be used to control local generators, not just consumers. Examples are:
A small fuel cell or CHP plant without feeding into the grid. This produces electricity for local consumption in eco mode, and rests in normal mode.
Eine kleine Biogas-Anlage mit Einspeisung in das Netz und variabler Einspeisevergütung. Diese produziert im Ökomodus Strom und speist ihn in das Netz ein, und ruht im Normalmodus. Eine kleine Biogas-Anlage mit Einspeisung in das Netz und fester Einspeisevergütung. Diese produziert im Ökomodus Strom für den lokalen Verbrauch, und speist im Normalmodus den Strom in das Netz ein. Dies macht Sinn, wenn der Strompreis im Netz manchmal höher ist als die feste Einspeisevergütung. A small biogas plant with feed into the grid and variable feed-in tariff. This produces power in the eco mode and feeds it into the grid, and rests in normal mode. A small biogas plant with feed into the grid and fixed feed-in tariff. This produces electricity for local consumption in eco mode, and feeds the electricity into the grid in normal mode. This makes sense if the electricity price in the grid is sometimes higher than the fixed feed-in tariff.
Das Steuersignal, bspw. hier das Signal Sn, für Normalmodus bzw. Öko-Modus kann direkt über einen einfachen Relais-Ausgang oder über einen Gebäudesteuerungs-Bus, z.B. KNX, ausgegeben werden. The control signal, for example the signal Sn, for normal mode or eco-mode can be transmitted directly via a simple relay output or via a building control bus, e.g. KNX, are output.
Die Schaltempfehlung ist jedoch nicht für alle Verbraucher gleich. Vielmehr gibt der Schaltempfehlungsgeber gleichzeitig verschiedene Schaltempfehlungen ab. Welche Schaltempfehlung man für ein bestimmtes Gerät verwendet, hängt von den Charakteristika des Gerätes und den Wünschen bzw. Gewohnheiten des Nutzers ab. Dies wird bei der Installation und Kommissionierung berücksichtigt, z.B. vom Elektroinstallateur. However, the switching recommendation is not the same for all consumers. Rather, the shift recommendation transmitter simultaneously gives different shift recommendations. Which switching recommendation is used for a particular device depends on the characteristics of the device and the wishes or habits of the user. This is taken into account during installation and picking, e.g. by the electrician.
Die Schaltempfehlungen werden nach drei Parametern klassifiziert:
Das „Schaltintervall“ ist die minimale Zeitdauer, für die eine Schaltempfehlung in einem gegebenen Zustand bleibt. Es entspricht einer ökonomisch sinnvollen Ein- und Ausschaltdauer der Geräte.
Die „An-Wahrscheinlichkeit“ ist die Wahrscheinlichkeit, dass zu einer zufälligen Zeit im betrachteten Zeitfenster die Schaltempfehlung „an" ist. Dies entspricht der Bereitschaft bzw. der Notwendigkeit, für diesen Verbraucher kurzfristig Strom zu beziehen, auch wenn er teuer ist. The switching recommendations are classified according to three parameters:
The "switching interval" is the minimum amount of time that a switching recommendation remains in a given state. It corresponds to an economically reasonable on and off duration of the devices.
The "on-probability" is the likelihood that the switching recommendation is "on" at a random time in the considered time window, which corresponds to the willingness or the necessity to purchase electricity for this consumer in the short term, even if it is expensive.
Das „Betrachtetes Zeitfenster“ ist ein Zeitfenster von jetzt für eine gewisse Zeit in die Zukunft. The "considered time window" is a time window from now for a certain time into the future.
Beispiele für solche Parameter-Kombinationen sind in der folgenden in Tabelle 1 angegeben: Examples of such parameter combinations are given in Table 1 below:
Ein intelligentes Gerät kann mehrere Schaltempfehlungen berücksichtigen. An intelligent device can consider several switching recommendations.
Ein Wäschetrockner läuft in der Nacht für etwa zwei Stunden, im günstigsten Zeitraum. Sollten in diesem Zeitraum trotzdem Verbrauchsspitzen auftreten, kann er seine Temperatur kurzfristig absenken. Eine Heizungs-Wärmepumpe kann je nach Umweltbedingungen oder Jahreszeit verschiedene Schaltempfehlungen nutzen. Sie ist z.B. im Winter vielleicht 75% der Zeit an, im Sommer nur 10%. Eine Steuerung für eine strombetriebene Heizung kann eine Schaltempfehlung zum „Vorheizen" nutzen, wenn der Strom besonders günstig ist (An-Wahrscheinlichkeit 10%), und eine andere, um nach Bedarf zu Heizen und bei Lastspitzen temporär auszuschalten (An-Wahrscheinlichkeit 75%). Einfache Parametrisierung durch diskrete Klassifizierung: Für jedes Gerät wird bei der Kommissionierung bzw. der Installation die passende Schaltempfehlung ausgewählt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, stehen insgesamt 48 verschiedene sinnvolle Schaltempfehlungen mit den zugehörigen Parameterkombinationen zur Verfügung, die in folgender Tabelle 2 mit Beispielen aufgeführt sind, wobei die oben genannten Beispiele hier ebenfalls aufgeführt bzw. einsortiert sind. Manche Kombinationen sind rechnerisch nicht möglich und sind durch „---„ gekennzeichnet. A tumble dryer runs at night for about two hours, in the cheapest period. Should consumption peaks occur during this period, it can lower its temperature for a short time. A heating heat pump can use different switching recommendations depending on the environmental conditions or season. For example, it may be 75% of the time in winter, and only 10% in summer. A control for a power-driven heater can use a "preheat" shift recommendation when the power is particularly favorable (on-probability 10%), and another to temporarily switch off as needed and at peak loads (on-chance 75%) Simple parameterization by means of discrete classification: For each device, the appropriate switching recommendation is selected during picking or installation In a preferred exemplary embodiment of the invention, a total of 48 different sensible switching recommendations with the associated parameter combinations are available, which are shown in Table 2 below with examples The above examples are also listed or sorted in. Some combinations are not computationally possible and are indicated by "---".
Die Berechnung der Schaltempfehlungen funktioniert folgendermaßen:
Der Schaltempfehlungsgeber bekommt eine Prognose für den Verlauf des Strompreises über die nächste Zeit. In einem gewissen Takt, z.B. jede Sekunde, errechnet er die aktuellen Werte für die Schaltempfehlungen. Jede Schaltempfehlung ist zu jeder Zeit entweder „an" oder „aus". The calculation of the shift recommendations works as follows:
The shift recommendation generator gets a forecast for the course of the electricity price over the next time. At a certain rate, eg every second, it calculates the current values for the shift recommendations. Each switching recommendation is either "on" or "off" at any time.
Der Nutzer einer Schaltempfehlung kann sich auf die folgenden beiden Kontrakte verlassen:
- • Kontrakt 1: Der Wert einer Schaltempfehlung bleibt für die Zeitdauer des angegebenen Schaltintervalls konstant. D.h. bei einem Schaltintervall von 2h wechselt die Schaltempfehlung nicht häufiger als alle 120 Minuten.
- • Kontrakt 2: Der Wert einer Schaltempfehlung ist zu jedem Zeitpunkt innerhalb des betrachteten Zeitfensters mit mindestens der angegebenen „An-Wahrscheinlichkeit" „an", es sei denn, dies verletzt Kontrakt 1.
- • Contract 1: The value of a switching recommendation remains constant for the duration of the specified switching interval. That is, with a switching interval of 2h, the switching recommendation does not change more frequently than every 120 minutes.
- • Contract 2: The value of a switching recommendation is "on" at any time within the considered time window with at least the specified "on probability", unless this violates contract 1.
Unter Berücksichtigung dieser beiden Kontrakte berechnet der Schaltempfehlungsgeber die Schaltempfehlungen so, dass die Stromkosten minimal sind. Die Berechnung ist relativ einfach. Hier ist ein Rechenbeispiel für die Kombination der Wärmepumpe im Sommer mit den Parametern Schaltintervall 2h, Zeitfenster 24h, An-Wahrscheinlichkeit 25%:
- – Der Schaltempfehlungsgeber berechnet, wieviel 2h Strom von jetzt aus kosten würden
- – Der Schaltempfehlungsgeber berechnet, wieviel 2h Strom, beginnend ab jeder anderen Sekunde in den nächsten 24h, kosten würden
- – Wenn die 2h-Kosten ab jetzt zu den unteren 25% aller 2h-Kosten in den nächsten 24 Stunden, lautet die Schaltempfehlung „an“, sonst „aus“
- – Allerdings gilt: wenn innerhalb der letzten 24 Stunden diese Schaltempfehlung noch nicht 6 h „an“ war (25%·24h), dann wird sie jetzt eingeschaltet.
- – Wenn diese Regeln jedoch einen zu schnellen Wechsel der Schaltempfehlung bedeuten würden, d. h. es sind also seit dem letzten Umschalten weniger als 120 Minuten vergangen, wird der aktuelle Wert der Schaltempfehlung beibehalten.
- - The shift recommendation sensor calculates how much 2h of power would cost from now on
- - The shift recommendation generator calculates how much 2h of power, starting from every other second in the next 24h, would cost
- - If the 2h costs from now on to the lower 25% of all 2h costs in the next 24 hours, the switching recommendation is "on", otherwise "off"
- - However, if within the last 24 hours this switch recommendation is not yet 6 h "on" (25% · 24h), then it is now switched on.
- - However, if these rules would mean a too fast change of the shift recommendation, ie less than 120 minutes have elapsed since the last shift, the current value of the shift recommendation is retained.
Bei einem Einsatz in praktischen Stromnetzen kann man sinnvollerweise eine zeitliche Entzerrung paralleler Schaltempfehlungsgeber durchführen. Dies führt dazu, dass z.B. zwei Schaltempfehlungsgeber in Nachbarhäusern, obwohl sie dieselben Strompreissignale bekommen, nicht zur selben Zeit ihre Wärmepumpen einschalten, auch wenn diese gleich parametrisiert sind. Hierzu gibt es drei mögliche Mechanismen, die alle mit der Art und dem Zeitpunkt der Berechnung der Schaltempfehlungen zusammenhängen:
- 1. Jeder Schaltempfehlungsgeber berechnet seine Schaltempfehlungen regelmäßig neu, aber nicht in komplett fixen zeitlichen Abständen, z.B. alle 5 Sekunden. Beispielsweise kann ein Schaltempfehlungsgeber zwischen zwei Neuberechnungen immer ein zufälliges Zeitintervall warten, das zwischen 4 und 6 Sekunden variiert.
- 2. Die vorgegebenen „betrachteten Zeitfenster" für die Berechnung der Schaltempfehlungen (10s, 1 Min, 5 Min etc.) sind nicht genau auf diese Werte festgelegt. Stattdessen hat jeder Schaltempfehlungsgeber für jedes Zeitfenster einen gewissen Schwankungsfaktor, z.B. zwischen +10% und –10%, um den das Zeitfenster länger oder kürzer interpretiert wird. Diese Schwankungsfaktoren können entweder fest einprogrammiert sein oder täglich neu berechnet werden. Dadurch hat ein Schaltempfehlungsgeber z.B. die Zeitfenster 9 Sek, 1:05 Min, 4:43 Min, etc., und der des Nachbarhauses zur gleichen Zeit die Zeitfenster 11 Sek, 1:03 Min, 5:02 Min etc.
- 3. Die vorgegebenen „An-Wahrscheinlichkeiten" für die Berechnung der Schaltempfehlungen (10%, 25%, 50% etc.) sind nicht genau auf diese Werte festgelegt. Stattdessen hat jeder Schaltempfehlungs-geber für jedes Zeitintervall einen gewissen Schwankungsfaktor, z.B. zwischen +10% und –10%, um den die An-Wahrscheinlichkeit größer oder kleiner wird. Diese Schwankungsfaktoren können entweder fest einprogrammiert sein oder täglich neu berechnet werden. Dadurch hat ein Schaltempfehlungsgeber z.B. die An-Wahrscheinlichkeiten 9%, 26%, 53% etc., und der des Nachbarhauses zur gleichen Zeit die An-Wahrscheinlichkeiten 11%, 24%, 47% etc.
- 1. Each shift recommendation transmitter recalculates its shift recommendations regularly, but not at completely fixed time intervals, eg every 5 seconds. For example, between two recalculations, a shift advisor may always wait a random time interval that varies between 4 and 6 seconds.
- 2. The predefined "considered time windows" for the calculation of the shift recommendations (10s, 1 min, 5 min, etc.) are not set exactly to these values Instead each shift recommendation transmitter has a certain fluctuation factor for each time window, eg between + 10% and - 10% by which the time window is interpreted longer or shorter.These fluctuation factors can either be programmed permanently or be recalculated daily.This means that a shift recommendation transmitter has eg the time slots 9 sec, 1:05 min, 4:43 min, etc., and the neighbor's house at the same time the time window 11 sec, 1:03 min, 5:02 min etc.
- 3. The default "on-probabilities" for calculating the shift recommendations (10%, 25%, 50%, etc.) are not set exactly to these values, instead each shift recommendation transmitter has a certain fluctuation factor for each time interval, eg between + 10% and -10%, by which the on-probability becomes larger or smaller.These fluctuation factors can be either permanently programmed or recalculated daily, which means that a switching recommendation generator has, for example, the on-probabilities 9%, 26%, 53% etc. , and that of the neighboring house at the same time the on-probabilities 11%, 24%, 47% etc.
All diese Entzerrungs-Mechanismen führen zwar dazu, dass die Berechnung der Schaltempfehlungen sich nicht genau an die bei der Kommission definierten Werte halten. Allerdings ist durch die diskrete Parametrisierung als Wahl unter vordefinierten Schaltempfehlungen jede Schaltempfehlung für ein bestimmtes Gerät sowieso nur näherungsweise optimal, so dass hier kein großer Verlust entsteht. All these equalization mechanisms mean that the calculation of the switching recommendations does not adhere strictly to the values defined by the Commission. However, due to the discrete parameterization as a choice among predefined switching recommendations, each switching recommendation for a certain device is only approximately optimal anyway, so that no great loss arises here.
Die Erfindung kann verschieden umgesetzt werden, was die Verteilung der Komponenten angeht. The invention can be implemented differently in terms of the distribution of the components.
Variante 1: Lokaler Schaltempfehlungsgeber im Gebäude Variant 1: Local switching recommendation transmitter in the building
Der Schaltempfehlungsgeber kommuniziert mit Geräten über ein Bussystem, oder Relais-Ausgänge für einzelne Schaltempfehlungen, oder direkt schaltende Relais, z.B. innerhalb einer schaltbaren Steckdose. The shift recommendation transmitter communicates with devices via a bus system, or relay outputs for individual switching recommendations, or direct switching relays, e.g. within a switchable socket.
Hat der Schaltempfehlungsgeber Relais-Ausgänge zum direkten Schalten von Geräten, kann der Installateur diese kommissionieren, indem er z.B. über Drehregler oder DIP-Schalter für jeden Relais-Ausgang die drei Parameter, also An-Wahrscheinlichkeit, minimales Schaltintervall, und betrachtetes Zeitfenster, einstellt. If the shift recommendation transmitter has relay outputs for direct switching of devices, the installer can commission them by sending e.g. Set the three parameters for each relay output, ie on-probability, minimum switching interval, and the considered time window via rotary switches or DIP switches.
Wird ein Bussystem, z.B. KNX, verwendet, muss der Installateur den Schaltempfehlungsgeber gar nicht kommissionieren. Er kommissioniert stattdessen das zu schaltende Gerät, da er weiß, dass z.B. die Schaltempfehlung „25%-10Sek-1Minute" auf die KNX-Gruppenaddresse 1/2/100 fest definiert ist, und die Schaltempfehlung „50%-10Sek-1 Minute" auf 1/2/101. Der Schaltempfehlungsgeber empfängt die prognostizierten Strompreise das Stromnetz oder ein Datennetz, z.B. DSL oder UMTS. Die prognostizierten Strompreise werden durch den Energienetzbetreiber berechnet, durch eine neutrale Instanz, z.B. eine Strombörse, oder durch einen Dienstleister, der für die Berechnung der aktuellen Strompreise Geld verlangt. Kommen die Preise vom Stromnetzbetreiber, so hat er die Möglichkeit, für verschiedene Regionen seines Netzes verschiedene Preise zu berechnen. If a bus system, e.g. KNX, the installer does not have to commission the shift recommendation transmitter at all. Instead, he picks the device to switch because he knows that e.g. the switching recommendation "25% -10sec-1minute" to the KNX group address 1/2/100 is fixed, and the switching recommendation "50% -10sec-1 minute" to 1/2/101. The switch recommendation generator receives the predicted electricity prices the power grid or a data network, e.g. DSL or UMTS. The projected electricity prices are calculated by the energy grid operator, by a neutral entity, e.g. a power exchange, or by a service provider that charges money for the calculation of current electricity prices. If the prices come from the electricity network operator, he has the possibility to calculate different prices for different regions of his network.
Eine spezielle Ausprägung ist ein Schaltempfehlungsgeber innerhalb eines Smart Meters, der damit die Strompreise vom Stromnetzbetreiber empfängt, die Schaltempfehlungen berechnet und diese dann über ein Gebäudenetz, über Relaisausgänge oder über ein Gebäude-Datennetz, z.B. WiFi, an die zu steuernden Geräte weiterleitet. A special feature is a switching recommendation within a smart meter, which thus receives the electricity prices from the grid operator, calculates the switching recommendations and then over a building network, via relay outputs or via a building data network, eg WiFi, to the devices to be controlled.
Eine spezielle Ausprägung ist eine schaltbare Schuko-Steckdose oder Steckdosenleiste, die zwischen Wandsteckdose und Gerät gesteckt wird, Schalter/Drehregler zum Einstellen der Parameter hat und die Strompreisinformationen per Funk, z.B. WiFi oder UMTS, empfängt. A special feature is a switchable Schuko socket or power strip, which is plugged between wall outlet and device, has switch / knob for setting the parameters and the power price information by radio, e.g. WiFi or UMTS, receives.
Variante 2: Lokaler Schaltempfehlungsgeber im Gerät Variant 2: Local switching recommendation transmitter in the device
Der Schaltempfehlungsgeber kann einen oder mehrere Parameter, z.B. ein minimales Schaltintervall, fest eingestellt haben, da diese für das Gerät typisch sind. Die anderen
Parameter werden vom Installateur oder Benutzer eingestellt, oder wechseln automatisch nach extemen Einflussgrößen, z.B. An-Wahrscheinlichkeit einer Wärmepumpe je nach Außentemperatur. Der Schaltempfehlungsgeber empfängt die prognostizierten Strompreise über das Stromnetz
oder ein Datennetz, z.B. DSL, WiFi oder UMTS. Die prognostizierten Strompreise werden durch den Energienetz-betreiber berechnet, durch eine neutrale Instanz, z.B. eine Strombörse, oder durch einen Dienstleister, der für die Berechnung der aktuellen Strompreise Geld verlangt. The shift recommendation transmitter may have fixed one or more parameters, eg a minimum shift interval, since these are typical for the device. The others
Parameters are set by the installer or user or automatically change to external parameters, eg the probability of a heat pump depending on the outside temperature. The shift recommendation transmitter receives the predicted electricity prices via the power grid
or a data network, eg DSL, WiFi or UMTS. The forecasted electricity prices are calculated by the energy grid operator, by a neutral entity, eg a power exchange, or by a service provider, which demands money for the calculation of the current electricity prices.
Eine spezielle Ausprägung ist ein Schaltempfehlungsgeber-Modul zum Einbauen in Geräte. Dies verfügt über einen WiFi- oder UMTS-Chip zum Empfangen der Preisinformationen sowie Ausgängen für die Schaltempfehlungen, die von dem Gerät genutzt werden können. A special feature is a switching recommendation module for installation in devices. This has a Wi-Fi or UMTS chip to receive the price information and outputs for the switching recommendations that can be used by the device.
Variante 3: Schaltempfehlungsgeber im Stromnetz Variant 3: Switch recommendation transmitter in the power grid
Der Schaltempfehlungsgeber ist ein Server im Stromnetz. Die Preisinformationen werden durch den Stromnetzbetreiber eingespeist. Der Stromnetzbetreiber kann für verschiedene Regionen des Netzes verschiedene Schaltempfehlungen geben. The shift recommendation transmitter is a server in the power grid. The price information is fed in by the power grid operator. The power grid operator can provide different switching recommendations for different regions of the network.
Die Schaltempfehlungen werden über das Stromnetz versendet, wie heute bereits Signale zum Umschalten von Tag- auf Nachtstrom versendet werden. Allerdings muss dies standardisiert werden, damit die Geräte die Signale interpretieren können. Eine solche Standardisierung können ein preisgünstiges Ökosystem von stromnetzfreundlichen Geräten schaffen. Die Schaltempfehlungen kennen auch über ein dediziertes Datennetz zu den Endgeräten verteilt werden. The switching recommendations are sent via the power network, as signals for switching from day to night current are already being sent today. However, this must be standardized so that the devices can interpret the signals. Such standardization can create a low-cost ecosystem of power-friendly devices. The switching recommendations also know about a dedicated data network to be distributed to the terminals.
Die Schaltempfehlungen können auch vom Stromnetz an ein Smart Meter bzw. an ein intelligentes Meßgerät gesendet werden, das die Schaltempfehlungen dann über ein Gebäudenetz, über Relaisausgange oder über ein Gebäude-Datennetz, z.B. WiFi, an die zu steuernden Geräte weiterleitet. Der Installateur legt fest, auf welche Schaltempfehlung ein konkretes Gerät reagieren soll. Der Stromnetzbetreiber hat hierdurch auch die Möglichkeit, in verschiedenen Teilen des Netzes Schaltempfehlungen auf Grund von plötzlichen Netzlastspitzen direkt zu schalten. The switching recommendations can also be sent from the mains to a smart meter or to an intelligent meter, which then transmits the switching recommendations via a building network, via relay outputs or via a building data network, e.g. WiFi, to the devices to be controlled. The installer determines to which switching recommendation a specific device should react. As a result, the power grid operator also has the option of switching switching recommendations directly in various parts of the grid due to sudden grid load peaks.
Variante 4: Schaltempfehlungsgeber im Internet Variant 4: Switch recommendation transmitter on the Internet
Der Schaltempfehlungsgeber ist ein Server im Internet. Er wird vom Netzbetreiber betrieben, oder von einem anderen Betreiber, vielleicht auch von einem Hersteller von Geräten. The Schaltempfehlungsgeber is a server on the Internet. It is operated by the network operator, or by another operator, perhaps also by a manufacturer of equipment.
Die Preisinformationen werden von einer Strombörse oder den Stromnetzbetreiber bezogen. Die Kommunikation der Schaltempfehlungen an die Endgeräte erfolgt über IP. Beispielsweise kann ein Endgerät über WiFi und HTTP eine Anfrage stellen an „
Variante 5: Regionaler Schaltempfehlungsgeber Variant 5: Regional switching recommendation transmitter
Der Schaltempfehlungsgeber ist ein regionaler Server, der von einem Dienstleister betrieben wird. Die Schaltempfehlungen werden über ein einfaches, regional aufgebautes Funknetz verschickt, wie heute z.B. Wettervorhersage-Daten verschickt werden. Die Geräte empfangen die Schaltempfehlungen per Funk, z.B. über ein dediziertes, billiges Modul, das zum Empfangen dieser Daten geeignet ist. Der Hersteller der Module kann auch sinnvollerweise der Betreiber der regionalen Schaltempfehlungsgeber sein.The switch recommendation transmitter is a regional server operated by a service provider. The switching recommendations are sent via a simple, regionally structured radio network, as described today, for example. Weather forecast data will be sent. The devices receive the switching recommendations by radio, e.g. via a dedicated, cheap module suitable for receiving this data. The manufacturer of the modules can also usefully be the operator of the regional switching recommendation provider.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- http://schaltempfehlungsgeber.example.com/25-10s-1m [0036] http://shifter.example.com/25-10s-1m [0036]
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