DE202012101240U1

DE202012101240U1 - Energy Management System

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Publication number: DE202012101240U1
Application number: DE202012101240U
Authority: DE
Original assignee: WI KOON ENERGY ANSTALT; Wi-Koon Energy Anstalt
Current assignee: WI KOON ENERGY ANSTALT; Wi-Koon Energy Anstalt
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-07-09
Anticipated expiration: 2022-04-06

Abstract

Energiemanagementsystem zur Messung und Steuerung des Stromflusses zwischen einem öffentlichen Wechselstromnetz (22) und einer autarken Einheit (10), welche die folgenden Merkmale umfasst: mindestens eine Stromerzeugungseinheit (14), insbesondere zur Erzeugung von Strom aus einer regenerativer Energiequelle, Stromverbraucher (16), einen Speicher (18) und Mittel zur Steuerung des Stromflusses zwischen der Stromerzeugungseinheit (14), den Verbrauchern (16), dem Speicher (18) und dem Wechselstromnetz (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Steuerung des Stromflusses mindestens eine Energiemanagement-Einheit (20) umfassen, die zwischen die Stromerzeugungseinheit (14) und den Speicher (18) geschaltet ist und diese mit den Verbrauchern (16) und dem Wechselstromnetz (22) verbindet, sowie einen bidirektionalen Leistungsmesser (24), der zwischen die autarke Einheit (10) und das Wechselstromnetz (22) zur Messung der zwischen der autarken Einheit (10) und dem Wechselstromnetz (22) ausgetauschten Leistung geschaltet ist, und ein Steuergerät (28) zur Steuerung der Energiemanagement-Einheit (20) auf Grundlage der vom bidirektionalen Leistungsmesser (24) gemessenen Leistung, welches Steuergerät (28) dazu vorgesehen ist, die vom bidirektionalen Leistungsmesser (24) gemessene Leistung durch zeitgleiche Steuerung des Stromflusses zwischen der Stromerzeugungseinheit (14) und dem Speicher (18), den Verbrauchern (16) und dem Wechselstromnetz (22) zu minimieren.Energy management system for measuring and controlling the flow of current between a public alternating current network (22) and a self-sufficient unit (10), comprising the following features: at least one power generation unit (14), in particular for generating electricity from a regenerative energy source, electricity consumers (16), a memory (18) and means for controlling the flow of current between the power generation unit (14), the loads (16), the memory (18) and the AC power supply (22), characterized in that the means for controlling the flow of current at least one energy management Comprising unit (20) connected between the power generation unit (14) and the memory (18) and connecting them to the loads (16) and the AC mains (22), and a bidirectional power meter (24) connected between the autonomous unit (10) and the AC network (22) for measuring the autonomous unit (10) and the AC network (22) power is switched, and a controller (28) for controlling the power management unit (20) based on the power measured by the bidirectional power meter (24), the controller (28) being provided with the power measured by the bidirectional power meter (24) by simultaneously controlling the flow of current between the power generation unit (14) and the memory (18), the loads (16) and the AC power network (22) to minimize.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiemanagementsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to an energy management system according to the preamble of claim 1.

Private und öffentliche Gebäude werden schon seit einiger Zeit mit Photovoltaikanlagen ausgestattet, die zur Erzeugung von Strom aus Sonnenenergie dienen. Diese Anlagen umfassen Solarzellen, die zum Beispiel auf dem Gebäudedach montiert werden und deren Strom in das öffentliche Wechselstromnetz eingespeist wird. Hierfür erhält der Betreiber der Anlage eine Vergütung. Elektrische Energie, die der Betreiber im Gebäude selbst verbraucht, wird wiederum aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen. Private and public buildings have been equipped for some time with photovoltaic systems that serve to generate electricity from solar energy. These systems include solar cells that are mounted, for example, on the building roof and whose electricity is fed into the public AC grid. For this, the operator of the system receives a fee. Electricity consumed by the operator in the building itself is in turn drawn from the public electricity grid.

Solche Systeme können auch einen Speicher wie etwa einen Akkumulator oder eine Batterie zur Speicherung der erzeugten Solarenergie umfassen. Das Gebäude soll im Sinne der folgenden Beschreibung als autarke Einheit betrachtet werden, die eine Stromerzeugungseinheit, den Speicher und Stromverbraucher umfasst, jedoch Leistung mit dem öffentlichen Netz austauschen kann. Daher ist erforderlich, Mittel zur Steuerung des Stromflusses zwischen der Stromerzeugungseinheit, den Verbrauchern, dem Speicher und dem Wechselstromnetz vorzusehen. Such systems may also include a memory such as an accumulator or a battery for storing the generated solar energy. The building should be considered as a self-contained unit, which includes a power generation unit, storage and power consumers, but can exchange power with the public grid, as described below. Therefore, it is necessary to provide means for controlling the flow of current between the power generation unit, the loads, the memory and the AC mains.

Bisher war nicht vorgesehen, das die Verbraucher im Gebäude ihre Leistung unmittelbar aus der Photovoltaikanlage unter Umgehung des öffentlichen Stromnetzes beziehen können. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es allerdings erwünscht, den von der Photovoltaikanlage erzeugten Strom selbst unmittelbar nutzen zu können, insbesondere weil die Vergütung für den eingespeisten Strom auf absehbare Zeit sinkt. Neue gesetzliche Bestimmungen geben nun diese Möglichkeit, die bisher allerdings technisch nicht zufriedenstellend realisiert wurde. Ein privater Haushalt würde bei erhöhtem Eigenstromanteil wesentlich wirtschaftlicher arbeiten, als es bei einem größeren Anteil an eingespeistem Strom in das Netz der Fall wäre. Until now, there was no provision for consumers in the building to be able to obtain their services directly from the photovoltaic system, bypassing the public power grid. For economic reasons, however, it is desirable to be able to use the electricity generated by the photovoltaic system itself directly, in particular because the remuneration for the fed-in current decreases in the foreseeable future. New legal provisions now give this possibility, which has so far not been realized technically satisfactorily. A private household would operate much more efficiently with an increased proportion of own electricity than would be the case if there was a larger share of electricity fed into the grid.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Energiemanagementsystem so zu optimieren, dass die Unabhängigkeit der autarken Einheit und die Wirtschaftlichkeit der installierten Stromerzeugungseinheit weiter erhöht wird. It is therefore an object of the present invention to optimize the energy management system so that the independence of the self-sufficient unit and the efficiency of the installed power generation unit is further increased.

Diese Aufgabe wird durch ein Energiemanagementsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by an energy management system having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß umfassen die Mittel zur Steuerung des Stromflusses mindestens eine Energiemanagement-Einheit, die zwischen die Stromerzeugungseinheit und den Speicher geschaltet ist, also typischerweise zwischen eine Photovoltaikanlage auf dem Dach des Gebäudes und einen Akkumulator, der beispielsweise im Keller untergebracht sein kann. Zwischen der Stromerzeugungseinheit und dem Speicher kann ein Stromfluss über die Energiemanagement-Einheit stattfinden. Ferner hat die Energiemanagement-Einheit die Funktion, die Stromerzeugungseinheit und den Speicher mit den Verbrauchern im Gebäude und mit dem öffentlichen Stromnetz zu verbinden. Es kann somit auch ein Stromfluss von den Photovoltaikmodulen oder dem Speicher in das öffentliche Netz stattfinden, oder zum Verbraucher im Gebäude, der sich aktuell in Betrieb befindet. According to the invention, the means for controlling the flow of current comprise at least one energy management unit which is connected between the power generation unit and the memory, that is typically between a photovoltaic system on the roof of the building and an accumulator, which may be housed for example in the basement. Between the power generation unit and the memory, a current flow can take place via the energy management unit. Furthermore, the energy management unit has the function to connect the power generation unit and the memory with the consumers in the building and the public power grid. It can thus also take place a flow of current from the photovoltaic modules or the memory in the public network, or to the consumer in the building, which is currently in operation.

Zwischen die autarke Einheit und das Wechselstromnetz ist ein bidirektionaler Leistungsmesser geschaltet, der die Leistung misst, die zwischen der autarken Einheit und dem Wechselstromnetz ausgetauscht wird. Dieser Leistungsmesser kann somit ins Netz eingespeisten Strom messen, aber auch die Leistung, die dem Netz entzogen wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn weder die Photovoltaikmodule noch der Speicher ausreichend Leistung zur Verfügung stellen, um die Verbraucher betreiben zu können. Between the stand-alone unit and the AC grid, a bidirectional power meter is connected that measures the power that is exchanged between the self-contained unit and the AC grid. This power meter can thus measure current fed into the grid, but also the power that is withdrawn from the grid. This is particularly the case when neither the photovoltaic modules nor the memory provide sufficient power to operate the consumer can.

Ein Steuergerät dient zur Steuerung der Energiemanagement-Einheit auf Grundlage der Leistung, die vom bidirektionalen Leistungsmesser gemessen wird. Das Steuergerät ist dazu vorgesehen, diese Leistung durch zeitgleiche Steuerung des Stromflusses zwischen der Stromerzeugungseinheit und dem Speicher, den Verbrauchern und dem Wechselstromnetz zu minimieren. A controller is used to control the energy management unit based on the power measured by the bidirectional power meter. The controller is intended to minimize this power by simultaneously controlling the flow of current between the power generation unit and the memory, the loads, and the AC power grid.

Der Stromfluss zwischen der Stromerzeugungseinheit und dem Speicher sowie auch zu den Verbrauchern und dem Wechselstromnetz wird somit so gesteuert, dass der verbrauchte Eigenstromanteil möglichst hoch ist, d. h. es wird möglichst wenig Leistung aus dem öffentlichen Netz bezogen. Ferner soll allerdings auch nach Möglichkeit der Speicher zur Zwischenspeicherung des erzeugten Solarstroms genutzt werden, so dass überschüssige Leistung nicht in das öffentliche Netz abgeführt werden muss. Vielmehr soll die gespeicherte Leistung zu einem Zeitpunkt von den Verbrauchern abrufbar sein, zu welchem die Photovoltaikmodule keinen Strom mehr erzeugen, also typischerweise in den Abend- und Nachtstunden. Es kann also beispielsweise angestrebt werden, den erzeugten Strom allenfalls dann in das öffentliche Netz einzuspeisen, wenn er nicht von den Verbrauchern der autarken Einheit benötigt wird und der Speicher gefüllt ist. Andernfalls wird er innerhalb der autarken Einheit auf die Verbraucher oder den Speicher verteilt. The current flow between the power generation unit and the memory as well as to the consumers and the AC network is thus controlled so that the consumed own power share is as high as possible, d. H. As little power as possible is drawn from the public network. Furthermore, however, should also be used as far as possible, the memory for temporary storage of the generated solar power, so that excess power does not have to be dissipated in the public network. Rather, the stored power should be available at a time from the consumers, to which the photovoltaic modules no longer generate electricity, so typically in the evening and night hours. Thus, for example, it may be desirable to feed the generated power into the public network at most if it is not needed by the consumers of the self-sufficient unit and the memory is filled. Otherwise it is distributed within the self-sufficient unit to the consumers or the store.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Steuergerät dazu vorgesehen, die vom bidirektionalen Leistungsmesser gemessene Leistung als gleitendes Mittel zu bestimmen. Die Leistung wird also beispielsweise zu verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten innerhalb eines Zeitraums gemessen, so dass über diesen Zeitraum hinweg ein Mittelwert der Leistung gebildet wird und lediglich dieser zur Regelung des Stromflusses verwendet wird. Auf diese Weise soll vermieden werden, dass auftretende Verbrauchsspitzen den Regelkreis ungünstig beeinflussen. According to a preferred embodiment of the present invention, the controller is to provided to determine the power measured by the bidirectional power meter as a moving average. The power is thus measured, for example, at different successive times within a period of time, so that an average value of the power is formed over this period and only this is used to control the flow of current. In this way it should be avoided that occurring consumption peaks affect the control circuit unfavorable.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Steuergerät dazu vorgesehen, den Ladezustand des Speichers zeitgleich mit der vom bidirektionalen Leistungsmesser gemessenen Leistung zu bestimmen und die Energiemanagement-Einheit derart zu steuern, dass ein bestimmter Ladungsgrad des Speichers nicht überschritten oder unterschritten wird. Es soll auf diese Weise ein Überladen oder ein Tiefentladen des Speichers vermieden werden, so dass der Ladungsgrad innerhalb eines bestimmten Korridors gehalten wird. Der Ladezustand kann beispielsweise unmittelbar von der Energiemanagement-Einheit gemessen werden. Über eine Kommunikationsleitung werden entsprechende Steuersignale dann an das Steuergerät zur Verarbeitung weitergeleitet. According to a further preferred embodiment, the control device is provided to determine the state of charge of the memory at the same time as the power measured by the bidirectional power meter and to control the energy management unit in such a way that a certain charge level of the memory is not exceeded or undershot. It is to be avoided in this way, an overcharging or a deep discharge of the memory, so that the degree of charge is kept within a certain corridor. The state of charge can be measured, for example, directly by the energy management unit. Via a communication line corresponding control signals are then forwarded to the control unit for processing.

Vorzugsweise wird der Ladezustand durch Messung des Innenwiderstands des Speichers bestimmt. Dies führt zu einer besonders genauen Messung des Ladezustands, verglichen mit einer einfachen Spannungsmessung. Hierbei wird die Stromspannungskennlinie des Speichers abgefahren. Preferably, the state of charge is determined by measuring the internal resistance of the memory. This leads to a particularly accurate measurement of the state of charge compared to a simple voltage measurement. In this case, the current voltage characteristic of the memory is traversed.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Energiemanagement-Einheit mit den Verbrauchern und dem öffentlichen Stromnetz durch einen zweiten Leistungsmesser verbunden. Dieser misst die Menge des erzeugten Solarstroms, einschließlich der gespeicherten Menge, die zum Verbraucher oder zum Netz abgeführt wird. Durch die Differenz zwischen diesem zweiten Leistungsmesser und dem zuvor beschriebenen bidirektionalen Leistungsmesser kann die Bilanz des Eigenverbrauchs und damit die Vergütung für den in das öffentliche Netz eingespeisten Strom bestimmt werden. According to a further preferred embodiment, the energy management unit is connected to the consumers and the public power grid through a second power meter. This measures the amount of solar power generated, including the stored amount that is dissipated to the consumer or the grid. The difference between this second power meter and the previously described bidirectional power meter can be used to determine the self-consumption balance and thus the remuneration for the electricity fed into the public grid.

Vorzugsweise umfasst die Energiemanagement-Einheit einen Wechselrichter zur Umwandlung des von der Stromerzeugungseinheit erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom, der beispielsweise über dem zweiten Leistungsmesser ins Netz oder zu den Verbrauchern geleitet wird. The energy management unit preferably comprises an inverter for converting the direct current generated by the power generation unit into alternating current, which is conducted to the network or to the consumers, for example via the second power meter.

Weiter vorzugsweise wandelt der Wechselrichter der Energiemanagement-Einheit den Gleichstrom, der von der Stromerzeugungseinheit erzeugt wird oder vom Speicher zur Verfügung gestellt wird, in Wechselstrom, der an die Verbraucher oder das Wechselstromnetz weitergegeben wird. Die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom muss also in diesem Fall nur einmal stattfinden, unabhängig davon, ob der Gleichstrom aktuell von der Stromerzeugungseinheit produziert wird oder vom Speicher zwischengespeichert worden ist. More preferably, the inverter of the power management unit converts the DC power generated by the power generation unit or provided by the memory into AC power that is passed to the consumers or the AC power grid. The conversion of direct current into alternating current must thus take place only once in this case, regardless of whether the direct current is currently produced by the power generation unit or has been cached by the memory.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In the following a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems; und 1 is a schematic representation of an embodiment of the energy management system according to the invention; and

2 ist ein Blockschaltbild des Energiemanagementsystems aus 1. 2 is a block diagram of the energy management system off 1 ,

Das Schema aus 1 zeigt ein Gebäude 10 und den Strom- bzw. Energiefluss innerhalb des Gebäudes. Auf dem Gebäudedach 12 befinden sich Photovoltaikmodule 14. In den Räumen des Gebäudes 10 sind verschiedene Stromverbraucher verteilt, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet sein sollen. Im Erdgeschoss des Gebäudes 10 befinden sich Akkumulatoren, die als Stromspeicher 18 dienen. Zwischen die Photovoltaikmodule 14 und die Speicher 18 ist eine Energiemanagement-Einheit 20 geschaltet, die ferner die Photovoltaikmodule 14 und die Speicher 18 mit den Verbrauchern 16 und einem öffentlichen Stromnetz 22 verbindet. Die Energiemanagement-Einheit 20 kann somit die Einspeisung von Solarstrom, der von den Photovoltaikmodulen 14 erzeugt wird, in ein öffentliches Stromnetz 22 regeln. Ferner können die Verbraucher 16 Leistung aus dem öffentlichen Stromnetz 22 beziehen. Die in das öffentliche Stromnetz 22 eingespeiste Leistung sowie die aus diesem Stromnetz 22 bezogene Leistung werden durch einen bidirektionalen Leistungsmesser 24 gemessen, der das Gebäude 10 mit dem öffentlichen Stromnetz 22 verbindet. Ein weiterer Leistungsmesser 26 ist zwischen die Energiemanagement-Einheit 20 einerseits und den Verbraucher 16 und das öffentliche Stromnetz 22 andererseits geschaltet und misst die Leistung des Solarstroms, die von der Energiemanagement-Einheit 20 zu den Verbrauchern 16 oder ins öffentliche Netz 22 weitergegeben wird. Durch die Differenz zwischen den von den beiden Leistungsmessern 24 und 26 gemessene Leistung lässt sich somit bilanzieren, wieviel Solarstrom zum Eigenverbrauch innerhalb der autarken Einheit 10 aufgewendet wird und welcher Anteil in das öffentliche Netz 22 eingespeist wird. The scheme 1 shows a building 10 and the flow of electricity or energy within the building. On the building roof 12 are photovoltaic modules 14 , In the rooms of the building 10 different electricity consumers are distributed, in their entirety by the reference numeral 16 should be designated. On the ground floor of the building 10 There are accumulators that serve as electricity storage 18 serve. Between the photovoltaic modules 14 and the stores 18 is an energy management unit 20 switched, the further the photovoltaic modules 14 and the stores 18 with the consumers 16 and a public power grid 22 combines. The energy management unit 20 Thus, the feed of solar power, that of the photovoltaic modules 14 is generated in a public power grid 22 regulate. Furthermore, consumers can 16 Power from the public grid 22 Respectively. The in the public power grid 22 fed-in power as well as those from this power grid 22 related power will be through a bidirectional power meter 24 measured the building 10 with the public electricity grid 22 combines. Another power meter 26 is between the energy management unit 20 on the one hand and the consumer 16 and the public power grid 22 on the other hand, switches and measures the power of the solar power supplied by the energy management unit 20 to the consumers 16 or the public network 22 is passed on. By the difference between the two power meters 24 and 26 measured power can thus be accounted for how much solar power for self-consumption within the self-sufficient unit 10 is spent and what proportion in the public network 22 is fed.

Ein Steuergerät 28 dient zur Steuerung der Energiemanagement-Einheit 20 auf Grundlage der Leistung, die vom bidirektionalen Leistungsmesser 24 gemessen wird. Diese wird als Regelgröße zur Regelung des Stromflusses zwischen der Stromerzeugungseinheit 14 und dem Speicher 18 verwendet. Die vom bidirektionalen Leistungsmesser 24 gemessene Leistung soll minimiert werden, d. h., es soll möglichst wenig Solarstrom von der autarken Einheit 10 in das öffentliche Stromnetz 22 fließen, sondern stattdessen für den Eigenverbrauch des Gebäudes 10 vorgehalten werden, und es soll möglichst wenig Leistung aus dem öffentlichen Netz 22 in die autarke Einheit 10 bezogen werden. A control unit 28 serves to control the energy management unit 20 based on the power provided by the bidirectional power meter 24 is measured. This is used as a controlled variable for regulating the flow of current between the power generation unit 14 and the memory 18 used. The bidirectional power meter 24 measured power should be minimized, ie, it should be as little solar power from the self-sufficient unit 10 into the public electricity grid 22 but instead for the self-consumption of the building 10 be kept, and it should be as little power from the public network 22 in the self-sufficient unit 10 be obtained.

Vorrangig sollen daher die Verbraucher 16 ihre Leistung von den Photovoltaikmodulen 14 oder vom Speicher 18 beziehen, je nach Situation der Stromerzeugung. Erzeugen die Photovoltaikmodule 14 genügend Solarstrom PV, so wird dieser von der Energiemanagement-Einheit 20 unmittelbar an die Verbraucher 16 weitergegeben. Ein gegebenenfalls erzeugter Leistungsüberschuss der Photovoltaikmodule 14 wird von der Energiemanagement-Einheit 20 als Ladestrom ACE in den Speicher 18 geleitet. Dies ist eine Situation, die typischerweise tagsüber bei starker Sonneneinstrahlung auftritt. Priority should therefore be given to consumers 16 their performance from the photovoltaic modules 14 or from the store 18 relate, depending on the situation of power generation. Create the photovoltaic modules 14 enough PV solar power, this is from the energy management unit 20 directly to consumers 16 passed. An optionally generated power surplus of the photovoltaic modules 14 is from the energy management unit 20 as charging current ACE in the memory 18 directed. This is a situation that typically occurs during the day in strong sunlight.

Benötigen die Verbraucher 16 mehr Energie, als sie von der Energiemanagement-Einheit 20 geliefert werden kann, also entweder unmittelbar als erzeugter Solarstrom PV oder als Entladeenergie ACA aus dem Speicher 18, muss zusätzlich Energie N aus dem öffentlichen Netz 22 in die autarke Einheit 10 bezogen werden. Need the consumer 16 more energy than they get from the energy management unit 20 can be supplied, so either directly as generated solar power PV or as discharge energy ACA from the memory 18 , in addition, must energy N from the public network 22 in the self-sufficient unit 10 be obtained.

Energie, die in den Abend- und Nachtstunden von den Verbrauchern 16 benötigt wird, jedoch nicht mehr von den Photovoltaikmodulen 14 erzeugt werden kann, wird als Entladestrom ACA vollständig aus dem Speicher 18 bezogen. Ist dies nicht mehr möglich, muss wiederum Energie N aus dem öffentlichen Netz 22 bezogen werden. Energy, in the evening and at night by consumers 16 is needed, but not more of the photovoltaic modules 14 can be generated, as discharge current ACA completely out of memory 18 based. If this is no longer possible, in turn must energy N from the public network 22 be obtained.

Ziel ist es, den Eigenverbrauch der autarken Einheit 10 zu maximieren, d. h. möglichst wenig Energie N aus dem öffentlichen Netz 22 zu beziehen, und die Verbraucher 16 zu versorgen. Vorrangig soll die von den Photovoltaikmodulen 14 erzeugte Energie PV für den Eigenverbrauch genutzt werden und gegebenenfalls im Speicher 18 gespeichert werden, falls sie aktuell nicht verbraucht wird. Zu diesem Zweck steuert das Steuergerät 28 die Energiemanagement-Einheit 20 auf Grundlage der vom bidirektionalen Leistungsmesser 24 gemessenen Leistung. Der Stromfluss vom Photovoltaikmodul 14 zum Speicher 18 oder zum Verbraucher 16 soll so geregelt werden, dass die vom bidirektionalen Leistungsmesser 24 gemessene Leistung minimiert wird. Die Leistung wird hierbei im gleitenden Mittel bestimmt, d. h. an verschiedenen Messpunkten über einen vorgegebenen gleitenden Zeitraum hinweg, um Verbrauchsspitzen auszugleichen. Ferner wird auch der Ladezustand des Speichers 18 überwacht, so dass der Speicher 18 nicht überladen wird, jedoch ein vorgegebener Ladungsgrad auch nicht unterschritten wird und so eine Tiefentladung stattfindet. Das Steuergerät 28 steuert demnach die in den Speicher 18 fließende Leistung so, dass sich der Ladungsgrad des Speichers 18 in einem bestimmten Korridor zwischen einem maximalen und einem minimalen zulässigen Ladezustand bewegt. Der Ladezustand wird im vorliegenden Fall durch Messung des Innenwiderstands des Speichers bestimmt, wobei die Stromspannungskennlinie des Speichers 18 abgefahren wird. Dies ist genauer als die Messung der Leerlaufspannung des Speichers 18. Die Messung des Ladezustands des Speichers 18 erfolgt synchron zur Messung der Leistung des bidirektionalen Leistungsmessers 24. The goal is self-consumption of the self-sufficient unit 10 to maximize, ie as low as possible energy N from the public network 22 to refer, and consumers 16 to supply. Priority should be that of the photovoltaic modules 14 generated energy PV can be used for self-consumption and, where appropriate, in memory 18 stored, if it is currently not consumed. For this purpose, the controller controls 28 the energy management unit 20 based on the bidirectional power meter 24 measured power. The current flow from the photovoltaic module 14 to the store 18 or to the consumer 16 should be regulated so that the bidirectional power meter 24 measured power is minimized. The power is determined here in the moving average, ie at different measuring points over a given sliding period, to compensate for peak consumption. Furthermore, the state of charge of the memory is also 18 monitors, so that the memory 18 is not overloaded, but a predetermined degree of charge is not exceeded and so a deep discharge takes place. The control unit 28 therefore controls the memory 18 flowing power so that the charge level of the memory 18 moved in a certain corridor between a maximum and a minimum allowable state of charge. The state of charge is determined in the present case by measuring the internal resistance of the memory, wherein the current-voltage characteristic of the memory 18 is traversed. This is more accurate than measuring the open circuit voltage of the memory 18 , The measurement of the state of charge of the memory 18 takes place synchronously for measuring the power of the bidirectional power meter 24 ,

Das Blockschaltbild in 2 erläutert die Schaltung der vorstehend beschriebenen Komponenten des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems genauer. In dieser Darstellung sind beispielhaft zwei Photovoltaikmodule 14 vorhanden, die über Gleichspannungstrennschalter 30 mit entsprechenden Energiemanagern 20 verbunden sind. Diese Energiemanager 20 enthalten Wechselrichter, die den von den Photovoltaikmodulen 14 erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln können. Dieser kann über den zweiten Leistungsmesser 26 entweder in das öffentliche Netz 22 oder zum Verbraucher 16 geleitet werden. Wahlweise wird der Solarstrom von den Photovoltaikmodulen 14 über die Energiemanager als Gleichstrom in den Speicher 18 eingespeist. Zwischen die Energiemanagement-Einheiten 20 und den Speicher 18 sind Gleichstromsicherungen 32 sowie eine Akkusicherung 34 geschaltet. Auf diese Weise ist es möglich, die Energiemanagement-Einheit 20 vom Speicher 18 im Fall eines auftretenden Fehlers zu trennen. Ferner sind Wechselstromsicherungen 36 zwischen den Energiemanagern 20 und dem zweiten Leistungsmesser 26 geschaltet. The block diagram in 2 explains the circuit of the above-described components of the energy management system according to the invention in more detail. In this illustration are exemplary two photovoltaic modules 14 available via DC disconnector 30 with appropriate energy managers 20 are connected. This energy manager 20 include inverters that are from the photovoltaic modules 14 can convert converted direct current into alternating current. This can be done via the second power meter 26 either in the public network 22 or to the consumer 16 be directed. Optionally, the solar power from the photovoltaic modules 14 via the power manager as direct current into the memory 18 fed. Between the energy management units 20 and the memory 18 are DC fuses 32 and a battery backup 34 connected. In this way it is possible the energy management unit 20 from the store 18 in the event of an error occurring. Furthermore, AC fuses 36 between the energy managers 20 and the second power meter 26 connected.

Die Energiemanagement-Einheiten 20 sind als Wechselrichter-Ladereglerkombinationen ausgebildet, d. h. sie sind nicht nur in der Lage, den Solar-Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, sondern auch den in den Speicher 18 eingespeisten Strom zu regeln. Dies geschieht durch das Steuergerät 28 (in 2 links), das über Kommunikationsleitungen 38 sowohl mit den Energiemanagement-Einheiten 20 als auch mit einem Messgerät 40 verbunden ist, das unmittelbar dem bidirektionalen Leistungsmesser 24 zugeordnet ist. Das Messgerät 40 ist in der Lage, an das Steuergerät 38 Steuerimpulse zu senden, die der gemessenen Leistung am bidirektionalen Leistungsmesser 24 entsprechen. Diese Signale geben somit die Regelgröße wieder. Das Steuergerät 28 kann ferner Steuerimpulse an die Energiemanagement-Einheiten 20 zur Regelung des Ladestroms senden und von diesen Signale empfangen, die den Ladezustand des Speichers 18 repräsentieren. Die Wechselrichter der Energiemanagement-Einheiten 20 wandeln den Gleichstrom nur einmal in Wechselstrom um, unabhängig davon, ob er gerade unmittelbar von den Photovoltaikmodulen 14 erzeugt wird oder im Speicher 18 zwischengespeichert worden ist. The energy management units 20 are designed as inverter-Ladereglererkombinationen, ie they are not only able to convert the solar direct current into alternating current, but also in the memory 18 regulate fed electricity. This is done by the controller 28 (in 2 left), via communication lines 38 both with the energy management units 20 as well as with a measuring device 40 connected directly to the bidirectional power meter 24 assigned. The measuring device 40 is able to connect to the control unit 38 To send control pulses, the measured power at the bidirectional power meter 24 correspond. These signals thus reflect the controlled variable. The control unit 28 may also provide control pulses to the energy management units 20 to control the charging current send and received by these signals, the state of charge of the memory 18 represent. The inverters of the energy management units 20 convert the DC into AC only once, regardless of whether it is directly from the photovoltaic modules 14 is generated or in memory 18 has been cached.

Das Steuergerät 28 ist somit in der Lage, den Stromfluss von den Photovoltaikmodulen 14 zum Speicher 18 oder wahlweise in Richtung des zweiten Leistungsmessers 26 zum Verbraucher 16 oder zum öffentlichen Netz 22 so zu steuern, dass die vom Messgerät 40 gemessene Leistung am bidirektionalen Leistungsmesser 24 minimiert wird. Wird beispielsweise genügend Leistung durch die Photovoltaikmodule 14 erzeugt, wird diese über die Energiemanager 20 unmittelbar an die Verbraucher 16 weitergeleitet, d. h. es wird keine Energie aus dem öffentlichen Netz 22 bezogen. Erzeugen die Photovoltaikmodule 14 darüber hinaus eine Überschussleistung, wird diese von den Energiemanagement-Einheiten 20 an den Solarspeicher 18 weitergegeben, sofern dieser einen vorgegebenen Ladungsgrad noch nicht überschritten hat. Ist der Speicher 18 hingegen gefüllt, kann die Überschussleistung in das öffentliche Netz 22 eingespeist werden und entsprechend vergütet werden. The control unit 28 is thus able to control the flow of electricity from the photovoltaic modules 14 to the store 18 or optionally in the direction of the second power meter 26 to the consumer 16 or to the public network 22 so control that from the meter 40 measured power at bidirectional power meter 24 is minimized. For example, enough power through the photovoltaic modules 14 This is generated via the energy manager 20 directly to consumers 16 forwarded, ie there is no energy from the public network 22 based. Create the photovoltaic modules 14 In addition, a surplus power, this is from the energy management units 20 to the solar storage 18 passed on, provided that it has not yet exceeded a given charge level. Is the memory 18 on the other hand, the surplus power in the public network can be filled 22 be fed and remunerated accordingly.

Erzeugen die Photovoltaikmodule 14 keinen Strom, wird die ggfs. vom Verbraucher 16 benötigte Leistung vorrangig vom Speicher 18 bezogen, d. h. die Energiemanagement-Einheiten 20 leiten Strom entsprechend dem vom Steuergerät 28 bestimmten Ladungsgrad des Speichers 18 an die Verbraucher 18, so dass auch in dieser Situation keine Leistung aus dem öffentlichen Netz 22 bezogen werden muss. Nur falls ein bestimmter Ladungsgrad des Speichers 18 unterschritten wird, wird vorrangig Strom aus dem öffentlichen Netz 22 bezogen. Create the photovoltaic modules 14 no electricity, which is possibly from the consumer 16 required power primarily from the memory 18 related, ie the energy management units 20 conduct electricity according to the control unit 28 certain degree of charge of the memory 18 to the consumers 18 so that even in this situation no power from the public network 22 must be purchased. Only if a certain degree of charge of the memory 18 falls below the priority, electricity from the public network 22 based.

Zwischen die Energiemanagement-Einheiten 20 und dem zweiten Leistungsmesser 26 ist ein Schutzrelais 42 geschaltet, das bei einer Störung des öffentlichen Netzes 22 betätigt wird und die Energiemanagement-Einheiten 20 von den zugehörigen Phasen trennt. Das Relais 42 selbst wird durch eine Netzüberwachungseinrichtung 44 gesteuert, welche die vorhandenen Phasen auf Spannungs- und Frequenzabweichungen und auf Fehlerströme überwacht. Zwischen dem zweiten Leistungsmesser 26 und den Verbrauchern 16 bzw. das öffentliche Netz 22 ist eine weitere Sicherung 46 geschaltet. Between the energy management units 20 and the second power meter 26 is a protective relay 42 switched in the event of a failure of the public network 22 is pressed and the energy management units 20 separates from the associated phases. The relay 42 itself is controlled by a network monitoring device 44 controlled, which monitors the existing phases for voltage and frequency deviations and fault currents. Between the second power meter 26 and consumers 16 or the public network 22 is another backup 46 connected.

Claims

Energy management system for measuring and controlling the flow of current between a public AC grid ( 22 ) and a self-sufficient unit ( 10 ) comprising the following features: at least one power generation unit ( 14 ), in particular for generating electricity from a regenerative energy source, electricity consumers ( 16 ), a memory ( 18 ) and means for controlling the flow of current between the power generation unit ( 14 ), consumers ( 16 ), the memory ( 18 ) and the AC mains ( 22 ), characterized in that the means for controlling the flow of current at least one energy management unit ( 20 ) between the electricity generating unit ( 14 ) and the memory ( 18 ) and connected with consumers ( 16 ) and the AC mains ( 22 ) and a bidirectional power meter ( 24 ) between the self-sufficient unit ( 10 ) and the AC mains ( 22 ) for measuring between the self-sufficient unit ( 10 ) and the AC mains ( 22 ) is switched, and a control unit ( 28 ) for controlling the energy management unit ( 20 ) based on the bidirectional power meter ( 24 ) measured power, which control unit ( 28 ) is intended to be used by the bidirectional power meter ( 24 ) measured power by simultaneously controlling the flow of current between the power generation unit ( 14 ) and the memory ( 18 ), consumers ( 16 ) and the AC mains ( 22 ) to minimize.

Energy management system according to claim 1, characterized in that the control unit ( 28 ) is intended to be used by the bidirectional power meter ( 24 ) measured power as a moving average.

Energy management system according to claim 1 or 2, characterized in that the control unit ( 28 ) is provided, the state of charge of the memory ( 18 ) at the same time as the power measured by the bidirectional power meter and the energy management unit ( 20 ) such that a certain degree of charge of the memory ( 18 ) is not exceeded or fallen below.

Energy management system according to claim 3, characterized in that the state of charge by measuring the internal resistance of the memory ( 18 ) is determined.

Energy management system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy management unit ( 20 ) with consumers ( 16 ) and the AC mains ( 22 ) by a second power meter ( 26 ) connected is.

Energy management system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy management unit ( 20 ) an inverter for converting the of Power generation unit ( 14 ) comprises direct current generated in alternating current.

Energy management system according to claim 6, characterized in that the inverter of the energy management unit ( 20 ) the direct current supplied by the power generation unit ( 14 ) or from the memory ( 18 ) is converted into alternating current to be supplied to consumers ( 16 ) or the AC mains ( 22 ).