EP1987402A1 - Model-based predictive regulation of a building energy system - Google Patents

Model-based predictive regulation of a building energy system

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Publication number
EP1987402A1
EP1987402A1 EP07712263A EP07712263A EP1987402A1 EP 1987402 A1 EP1987402 A1 EP 1987402A1 EP 07712263 A EP07712263 A EP 07712263A EP 07712263 A EP07712263 A EP 07712263A EP 1987402 A1 EP1987402 A1 EP 1987402A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
energy
optimization
energy system
criterion
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.)
Ceased
Application number
EP07712263A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Gwerder
Conrad GÄHLER
Nina Laubacher
Jürg Tödtli
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
Publication of EP1987402A1 publication Critical patent/EP1987402A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/048Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators using a predictor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/80Diagnostics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and regulating a power plant having at least one heat and power unit for a building, and to arrangements for carrying out the method, according to the preambles of claims 1, 14, 15 and 19.
  • a predictive device for regulating or controlling supply quantities of a building is known, for example, from EP-A-1074900.
  • the invention has for its object to provide a method by which at least one power-heat coupling device having energy system of a building can be controlled and / or regulated according to selectable optimization criteria.
  • An arrangement should be specified with which the method can be carried out.
  • an arrangement should be specified which can generally be used as a tool for dimensioning energy systems.
  • the claimed method can also be used advantageously in an arrangement for determining the so-called performance bond of an energy system, which allows a comparison with control and / or control devices operating according to other methods.
  • FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the power plant
  • Fig. 6 is an action plan of a hot water tank in connection with the third embodiment.
  • Fig. 7 is an action plan of a floor heating in connection with the third embodiment.
  • FIG. 1 denotes a force-heat coupling device which can be controlled and / or regulated by means of a control and regulating device 2.
  • the combined heat and power unit 1 is part of an energy system for a building.
  • the energy system has an additional boiler system 3, a service water system 4, a buffer memory 5 and a space heating system 6.
  • a flow line 10 and a return line 11 form a connection for a heat transfer between the cogeneration unit 1, the auxiliary boiler system 3, the Service water system 4, the buffer memory 5 and the space heating system 6.
  • the heat transfer medium is typically heating water.
  • the power-heat coupling device 1 here has a Stirling engine.
  • the combined heat and power unit 1 is basically a device or an arrangement of devices by which - or by the - a return of electrical energy W from the power plant is made possible in an electrical energy network 12 and its - or their - waste heat in the energy system is usable.
  • the electric power network 12 is, for example, a home network or a public network.
  • the power-heat coupling device 1 can basically be constructed on a different basis than on the Stirling engine; for example, based on a fuel cell or an explosion engine.
  • the system components 3, 4 and 6 are operated via other control and control devices: the auxiliary boiler system 3 is a control and control unit 13, the service water system 4 a control and control unit 14 and the space heating system 6 a control and 16 assigned.
  • control signals for the control and regulating devices 2, 13, 14 and 16 of the power plant can be generated.
  • control signals generated by the control and regulating device 20 are the combined heat and power unit 1 and the auxiliary boiler system 3, the
  • control and regulating devices 2, 13, 14 and 16 optimally controlled and / or regulated.
  • the control and regulating device 20 has at least one correspondingly programmed Processor 22, through which an optimization of the operation of the power plant according to certain criteria and taking into account the model 21 is feasible.
  • a first external signal a is an example of information about the current rate of electrical energy and a second external signal b includes a current weather forecast.
  • the additional boiler installation 3 arranged in the exemplary energy installation, as well as the service water installation 4 and the space heating installation 6, could in principle be designed for operation with any energy source, for example for operation with oil, gas, wood, coal, electricity or a bio-energy source.
  • 25 denotes a cogeneration unit, 26 an auxiliary heat generator, 27 a storage of electrical energy Q e (t) and 28 a heat storage with the energy Qth (t).
  • Additional heat generator 26 supplied energy u th ⁇ t) and the consumption of electrical energy q e ⁇ (t) and thermal energy q th (t) shown.
  • 30 means a first integrator and 31 a second integrator.
  • the first integrator 30 models the Heat storage 28;
  • the second integrator 31 models the memory 27 of electrical energy.
  • Symbols used in connection with the second embodiment mean: The cost of a unit of the fuel supplied to the cogeneration unit 25; Cost of a unit of the additional heat generator 26 supplied
  • An exemplary building energy system includes heat generator, heat consumers, electrical loads 43 and a higher-level controller 40 of the building energy system.
  • the heat generator are a Stirling engine 41 and an auxiliary burner 42.
  • the heat consumers here are a water heater 44 and a building with heat emitting devices 45th
  • the heat output of the heat generator becomes a first
  • the Banker 46 and 47 are coupled via a flow line 48 and a return line 49 with the hot water boiler 44 and the heat emitting devices 45.
  • the higher-level control system 40 of the building energy system also ensures that the electrical power requirements of the electrical loads in the building can be covered, namely by means of the produced by the Stirling engine 41 and / or the public network related electrical power. If the Stirling engine 41 generates more electrical power than the demand in the building, the electric power is exported to the public electric grid.
  • the higher-level controller 40 advantageously the flow temperature Tv, the outside temperature T A , the room temperature T R , the storage tank temperature T S p of the service water and tariff information to be supplied.
  • FIG. 5 shows an action plan of the modeled building energy system with the subsystems heat generator WE and heat consumer WV and associated input and output signals.
  • the modeled building energy system includes the heat generator WE and the heat consumer WV.
  • the modeled heat generators are the Stirling engine SM and the auxiliary burner ZB.
  • the modeled Heat consumers WV include a hot water storage WWSp and a heating circuit with a floor heating BH and the building Geb.
  • Disturbances are the hot water demand Q ww Bed , the ambient temperature TU 1 MG ', which prevails around the hot water tank, the outside temperature T A , the power demand P el Bed and the internal and external external heat ß FL with the airing can be detected.
  • Heat generator • Stirling machine with control signal u SM
  • Temperature tolerance band lie and the flow temperature T v may not exceed a certain temperature value.
  • the control signal u HK is an auxiliary signal, which divides the generated thermal power Q th on the two heat consumers, namely on the
  • the heat flow Q th wws p must always be positive. This also prevents energy from being drawn from the hot water storage and supplied to the heating circuit.
  • the disturbance Q ⁇ Bed refers to the thermal power, which is obtained from the hot water tank for the everyday use of Hot water in the household. This power must always be available and the memory must therefore have enough energy stored.
  • the hot water tank is modeled as a linear system of differential equations.
  • the input, output and disturbance variables are shown in FIG. 6.
  • Floor heating block BH is modeled as this heat passes through the water pipes and through the soil layers in the room and this supplies the necessary heat output QBH G eh .
  • the modeled building consists of exterior walls and a number of partitions.
  • the heat loss of the building is composed of the loss through the exterior walls and the windows as well as the natural air exchange and ventilation losses. optimization problem
  • an auxiliary variable z is introduced. The following conditions for the auxiliary variable z must be observed:
  • Quality criterion The optimum operating mode of the building energy system specified here is the cost-optimal operation.
  • the quality criterion J should be minimized over the optimization horizon (N steps with time increment At):
  • the quality criterion sums up the energy costs of the Stirling engine, the auxiliary burner and the costs of drawing electrical energy beyond the optimization horizon. These costs for the purchase of electrical energy can also be negative, namely, when electrical energy is exported. In this case, electrical energy is sold.
  • the conditions for the auxiliary variable z allow different costs k imp for purchases or gains g exp for
  • a criterion for the optimization according to current needs of the operator of the energy system can be selected.
  • the criterion of optimization can be an example of a measure of the operating costs of the energy system or a measure of the energy costs of the energy system.
  • the criterion of optimization can also be an indicator for the primary energy consumption of the energy system or a measure of the carbon dioxide emissions produced by the energy system.
  • the criterion of optimization may be a measure of the particulate matter output produced by the energy system. If necessary, but also after
  • the criterion of optimization in another exemplary case is a combination of at least two masses or indicators for operating costs, energy costs, primary energy consumption, carbon dioxide or particulate matter emissions.
  • the criterion of optimization can also be time-dependent.
  • a control and regulating device 20 which operates according to a method according to one of claims 1 to 13 allows the construction of an arrangement for dimensioning a power-heat coupling device 1 having energy system for a building.
  • Cogeneration device 1 are dimensioned.
  • said arrangement for dimensioning the energy system also allows optimal
  • a variant of the arrangement for dimensioning a power-heat coupling device 1 having energy system for a building has a model used for the optimization of the power plant a control and
  • Control device which operates according to a method according to one of claims 1 to 13.

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Abstract

In a method for the predictive control and/or regulation of a building energy system having at least one combined heat and power unit (1), control signals for a control and regulation unit (2) which is associated with the combined heat and power unit (1) are generated by a control and regulation device (20) which is superordinate to the control and regulation unit, wherein a model (21) of the thermal and energy behaviour of the building and the energy system as well as the users of the latter is used to generate the control signals and optimization is carried out using a sliding time horizon. One optimization criterion can be selected according to the current needs of the operator of the energy system. The optimization criterion is, for example, an indicator of the primary energy consumption of the energy system or else a measure of the carbon dioxide emission produced by the energy system.

Description

Modellbasierte prädiktive Regelung einer Gebäude-EnergieanlageModel-based predictive control of a building energy system
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer wenigstens ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät aufweisenden Energieanlage für ein Gebäude, sowie auf Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens, gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 1 , 14, 15 und 19.The invention relates to a method for controlling and regulating a power plant having at least one heat and power unit for a building, and to arrangements for carrying out the method, according to the preambles of claims 1, 14, 15 and 19.
Stand der Technik Eine prädiktive Einrichtung zum Regeln oder Steuern von Versorgungsgrössen eines Gebäudes ist beispielsweise aus EP-A-1074900 bekannt.PRIOR ART A predictive device for regulating or controlling supply quantities of a building is known, for example, from EP-A-1074900.
Technische AufgabeTechnical task
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine wenigstens ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät aufweisende Energieanlage eines Gebäudes nach wählbaren Optimierungskriterien Steuer- und/oder regelbar ist. Zu dem soll eine Anordnung angegeben werden, mit der das Verfahren ausführbar ist. Ferner ist eine Anordnung anzugeben, die allgemein als Werkzeug zur Dimensionierung von Energieanlagen einsetzbar ist.The invention has for its object to provide a method by which at least one power-heat coupling device having energy system of a building can be controlled and / or regulated according to selectable optimization criteria. An arrangement should be specified with which the method can be carried out. Furthermore, an arrangement should be specified which can generally be used as a tool for dimensioning energy systems.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 14, 15 oder 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The object mentioned is achieved by the features of claims 1, 14, 15 or 19 according to the invention. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Das beanspruchte Verfahren ist auch vorteilhaft in einer Anordnung zur Ermittlung des so genannten Performance Bound einer Energieanlage einsetzbar, was einen Vergleich mit nach anderen Verfahren arbeitenden Regel- und/oder Steuergeräten ermöglicht.The claimed method can also be used advantageously in an arrangement for determining the so-called performance bond of an energy system, which allows a comparison with control and / or control devices operating according to other methods.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Angaben zu den ZeichnungenEmbodiments of the invention will be explained in more detail with the aid of drawings. Details of the drawings
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Energieanlage,1 is a block diagram of a first embodiment of the power plant,
Fig. 2 ein Energieflussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Energieanlage,2 is an energy flow diagram of a second embodiment of the energy system,
Fig. 3 ein Wirkungsplan mit Eingabe- und Steuergrössen des zweiten Ausführungsbeispiels,3 is an action plan with input and control variables of the second embodiment,
Fig. 4 ein Prinzipschema mit einem Wirkungsplan zu einem dritten Ausführungsbeispiel,4 is a schematic diagram with an action plan for a third embodiment,
Fig. 5 ein Wirkungsplan einer Gebäude-Energieanlage gemäss dem dritten Ausführungsbeispiel,5 shows an action plan of a building energy system according to the third embodiment,
Fig. 6 ein Wirkungsplan eines Warmwasserspeichers im Zusammenhang mit dem dritten Ausführungsbeispiel, undFig. 6 is an action plan of a hot water tank in connection with the third embodiment, and
Fig. 7 ein Wirkungsplan einer Bodenheizung im Zusammenhang mit dem dritten Ausführungsbeispiel.Fig. 7 is an action plan of a floor heating in connection with the third embodiment.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Erstes Ausführungsbeispiel In der Fig. 1 bedeutet 1 ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät, welches über ein Steuer- und Regelgerät 2 steuerbar und/oder regelbar ist.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION First Exemplary Embodiment In FIG. 1, 1 denotes a force-heat coupling device which can be controlled and / or regulated by means of a control and regulating device 2.
Das Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 ist Teil einer Energieanlage für ein Gebäude. Die Energieanlage weist eine Zusatz-Kesselanlage 3 eine Brauchwasseranlage 4, einen Pufferspeicher 5 und eine Raumheizungsanlage 6 auf. Ein Vorlaufstrang 10 und ein Rücklaufstrang 11 bilden eine Verbindung für einen Wärmeträger zwischen dem Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 , der Zusatz-Kesselanlage 3, der Brauchwasseranlage 4, dem Pufferspeicher 5 und der Raumheizungsanlage 6. Der Wärmeträger ist typischerweise Heizwasser.The combined heat and power unit 1 is part of an energy system for a building. The energy system has an additional boiler system 3, a service water system 4, a buffer memory 5 and a space heating system 6. A flow line 10 and a return line 11 form a connection for a heat transfer between the cogeneration unit 1, the auxiliary boiler system 3, the Service water system 4, the buffer memory 5 and the space heating system 6. The heat transfer medium is typically heating water.
Das Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 weist hier einen Stirling-Motor auf. Das Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 ist grundsätzlich ein Gerät oder eine Anordnung von Geräten, durch das - beziehungsweise durch die - eine Rückspeisung von elektrischer Energie W aus der Energieanlage in ein elektrisches Energienetz 12 ermöglicht wird und dessen - beziehungsweise deren - Abwärme in der Energieanlage nutzbar ist. Das elektrische Energienetz 12 ist beispielsweise ein Hausnetz oder ein öffentliches Netz.The power-heat coupling device 1 here has a Stirling engine. The combined heat and power unit 1 is basically a device or an arrangement of devices by which - or by the - a return of electrical energy W from the power plant is made possible in an electrical energy network 12 and its - or their - waste heat in the energy system is usable. The electric power network 12 is, for example, a home network or a public network.
Das Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 kann grundsätzlich auch auf einer andern Basis als auf der des Stirling-Motors aufgebaut sein; beispielsweise auf der Basis einer Brennstoffzelle oder eines Explosionsmotors.The power-heat coupling device 1 can basically be constructed on a different basis than on the Stirling engine; for example, based on a fuel cell or an explosion engine.
Die Anlagenteile 3, 4 und 6 sind über weitere Regel- und Steuergeräte bedienbar: der Zusatz-Kesselanlage 3 ist ein Regel- und Steuergerät 13, der Brauchwasseranlage 4 ein Regel- und Steuergerät 14 und der Raumheizungsanlage 6 ein Regel- und Steuergerät 16 zugeordnet.The system components 3, 4 and 6 are operated via other control and control devices: the auxiliary boiler system 3 is a control and control unit 13, the service water system 4 a control and control unit 14 and the space heating system 6 a control and 16 assigned.
Durch eine Steuer- und Regeleinrichtung 20 sind Leitsignale für die Steuer- und Regelgeräte 2, 13, 14 und 16 der Energieanlage generierbar.By a control and regulating device 20 control signals for the control and regulating devices 2, 13, 14 and 16 of the power plant can be generated.
Durch die von der Steuer- und Regeleinrichtung 20 generierten Leitsignale sind das Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 und auch die Zusatz-Kesselanlage 3, dieBy the control signals generated by the control and regulating device 20 are the combined heat and power unit 1 and the auxiliary boiler system 3, the
Brauchwasseranlage 4 und die Raumheizungsanlage mittels zugeordneten Steuer- und Regelgeräten 2, 13, 14 und 16 optimal Steuer- und/oder regelbar. Die den Steuer- und Regelgeräten 2, 13, 14 und 16 der Energieanlage übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung 20 weist ein Modell 21 auf, durch welches mit Vorteil das thermische und energetische Verhalten des Gebäudes und der Energieanlage sowie deren Benutzer beschrieben ist. Mit Vorteil verfügt die Steuer- und Regeleinrichtung 20 über wenigstens einen entsprechend programmierten Prozessor 22, durch den eine Optimierung des Betriebs der Energieanlage nach gewissen Kriterien und unter Berücksichtigung des Modells 21 durchführbar ist.Domestic hot water system 4 and the space heating system by means of associated control and regulating devices 2, 13, 14 and 16 optimally controlled and / or regulated. The control and regulating devices 20, which are the parent of the control and regulating devices 2, 13, 14 and 16 of the energy system, have a model 21 by means of which the thermal and energetic behavior of the building and the energy system and their users are described with advantage. Advantageously, the control and regulating device 20 has at least one correspondingly programmed Processor 22, through which an optimization of the operation of the power plant according to certain criteria and taking into account the model 21 is feasible.
Durch die übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung 20 sind mit Vorteil externe Signale a und b erfassbar, welche die Optimierung beeinflussen. Ein erstes externes Signal a ist hier beispielhaft eine Information zum aktuellen Tarif der elektrischen Energie und ein zweites externes Signal b beinhaltet eine aktuelle Wetterprognose.By the higher-level control and regulating device 20 external signals a and b are advantageously detectable, which influence the optimization. A first external signal a is an example of information about the current rate of electrical energy and a second external signal b includes a current weather forecast.
Die in der beispielhaften Energieanlage angeordnete Zusatz-Kesselanlage 3, wie auch die Brauchwasseranlage 4 und die Raumheizungsanlage 6 könnten grundsätzlich zum Betrieb mit einem beliebigen Energieträger ausgelegt sein, beispielsweise zum Betreiben mit Öl, Gas, Holz, Kohle, Elektrizität oder einem Bio-Energieträger.The additional boiler installation 3 arranged in the exemplary energy installation, as well as the service water installation 4 and the space heating installation 6, could in principle be designed for operation with any energy source, for example for operation with oil, gas, wood, coal, electricity or a bio-energy source.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
In dem in der Fig. 2 dargestellten Energieflussdiagramm einer Energieanlage eines Gebäudes bedeutet 25 ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät, 26 ein Zusatzwärmeerzeuger, 27 ein Speicher von elektrischer Energie Qeι(t) und 28 ein Wärmespeicher mit der Energie Qth(t).In the energy flow diagram of an energy system of a building shown in FIG. 2, 25 denotes a cogeneration unit, 26 an auxiliary heat generator, 27 a storage of electrical energy Q e (t) and 28 a heat storage with the energy Qth (t).
Im Energieflussdiagramm sind Zusammenhänge zwischen der von einem Energieversorgungsnetz bezogenen elektrischen Energie ue + l{t), der an das elektrische Energieversorgungsnetz zurückgespeisten Energie ue ~ l{t), der beispielsweise in Form von Gas oder Öl dem Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 25 zugeführten Energie uwκκ(t), der beispielsweise in Form von Gas oder Öl demIn the energy flow diagram of correlations between received by an energy supply network electrical power and e + l {t), which fed back to the electrical power grid energy and e ~ l {t), which for example in the form of gas or oil are the power-heat coupling device 25 supplied energy u wκκ (t), the example in the form of gas or oil the
Zusatzwärmeerzeuger 26 zugeführten Energie uth{t) und den Verbrauchen von elektrischer Energie qeι(t) und thermischer Energie qth(t) dargestellt.Additional heat generator 26 supplied energy u th {t) and the consumption of electrical energy q e ι (t) and thermal energy q th (t) shown.
In dem in der Fig. 3 dargestellten Wirkungsplan bedeutet 30 ein erstes Integrierglied und 31 ein zweites Integrierglied. Das erste Integrierglied 30 modelliert den Wärmespeicher 28; das zweite Integrierglied 31 modelliert den Speicher 27 elektrischer Energie.In the action plan shown in FIG. 3, 30 means a first integrator and 31 a second integrator. The first integrator 30 models the Heat storage 28; the second integrator 31 models the memory 27 of electrical energy.
Im Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel benutzte Symbole bedeuten: Kosten einer Einheit des dem Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 25 zugeführten Brennstoffs; Kosten einer Einheit der dem Zusatzwärmeerzeuger 26 zugeführten Symbols used in connection with the second embodiment mean: The cost of a unit of the fuel supplied to the cogeneration unit 25; Cost of a unit of the additional heat generator 26 supplied
Brennstoffs; Yeti) Kosten einer Einheit der vom Netz bezogenen elektrischen Energie;fuel; Y e ti) cost of a unit of electricity purchased from the grid;
Ertrag einer Einheit der an das Netz zurückgespiesenen elektrischen Yield of a unit of electric power fed back to the grid
Energie; Wirkungsgrad des Zusatzwärmeerzeugers 26; elektrischer Wirkungsgrad des Kraft-Wärmekopplungs-Geräts; thermischer Wirkungsgrad des Kraft-Wärmekopplungs-Geräts; Dauer des gleitenden Zeithorizonts, über den optimiert wird; : durch die Leistungsgrenzen der entsprechenden Anlageteile gegebene Maximalwerte der entsprechenden Steuergrössen; maximale in Speicher 27 speicherbare elektrische Energie; und maximale in Wärmespeicher 28 speicherbare thermische Energie. Energy; Efficiency of the auxiliary heat generator 26; electrical efficiency of the combined heat and power unit; thermal efficiency of the cogeneration unit; Duration of the sliding time horizon over which optimization takes place; : through the performance limits of corresponding parts of the system given maximum values of the corresponding control variables; maximum electrical energy storable in memory 27; and maximum in heat storage 28 storable thermal energy.
Es gelten folgende Beziehungen:The following relationships apply:
Leistungskosten c(t):Service costs c (t):
Energiekosten C(T) im Zeitintervall [θ,r] : Energy costs C (T) in the time interval [θ, r]:
Steuergrössen und ihre zulässigen Werte:Control variables and their permissible values:
Begrenzung der Speicherinhalte:Limitation of memory contents:
Modellgleichungen und Optimierungsproblem, zeitkontinuierlichModel equations and optimization problem, continuous
Bekannt:Known:
Gesucht:Searched:
so dass so that
minimal {G25} undminimal {G25} and
Modellgleichungen und Optimierungsproblem, zeitdiskret Herleitung:Model equations and optimization problem, time-discrete derivation:
Lösung der Differential Gleichungen nach dem Euler VerfahrenSolution of the differential equations according to the Euler method
Kosten:Costs:
Optimierungsproblem (Lineares Programm(LP)) Optimization problem (Linear program (LP))
Bekannt:Known:
Man bestimmeDetermine
so dassso that
unter folgenden Ungleichungenunder the following inequalities
und folgenden Gleichungen and following equations
Spezialfällespecial cases
Erster Spezialfall: Gleiche Tarife für Bezug und Rückspeisung elektrischer Leistung, das heißt:First special case: same tariffs for supply and return of electric power, that is:
Es folgt ommen nicht mehr einzeln, sondern nur noch als DifferenzIt follows no longer individually, but only as a difference
Wir können deshalb die zwei Steuergrößen durch die Steuergröße We can therefore use the two control variables through the tax code
ersetzen, die aber positiv und negative Werte annehmen kann. Es gibt also nur noch drei Steuergrößen. replace, but can accept positive and negative values. So there are only three control variables.
Zweiter Spezialfall: Kein elektrischer Speicher, das heißt: Second special case: No electrical storage, that is:
Es folgt:It follows:
Daraus folgt: Ug[(t) und ue[(t) sind keine Steuergrössen mehr. Diese Grössen ergeben sich aus dem Verbrauch qeι (t) und der WKK Produktion:It follows: U g [ (t) and u e [ (t) are no longer control variables. These quantities result from the consumption q e ι (t) and the WKK production:
Es gibt also nur noch zwei Steuergrößen uth und uwκκ So there are only two control quantities u th and u wκκ
Dritter Spezialfall: Kein thermischer Speicher, das heißt: Third special case: No thermal storage, that is:
Es folgt:It follows:
Daraus folgt ist keine Steuergrössen mehr. Diese Grosse ergibt sich aus dem Verbrauch und der WKK Produktion: It follows is no longer taxable. This size results from the consumption and the WKK production:
Vierter Spezialfall: Kein elektrischer und kein thermischer Speicher. Es bleibt als Steuergrösse.Fourth special case: no electrical and no thermal storage. It stays as a tax quantity.
Drittes AusführungsbeispielThird embodiment
Eine beispielhafte Gebäude-Energieanlage gemäss Figur 4 umfasst Wärmeerzeuger, Wärmeverbraucher, elektrische Verbraucher 43 und eine übergeordnete Steuerung 40 der Gebäude-Energieanlage. Die Wärmeerzeuger sind eine Stirling-Maschine 41 und ein Zusatzbrenner 42. Die Wärmeverbraucher sind hier ein Warmwasseraufbereiter 44 und ein Gebäude mit Wärmeabgabeeinrichtungen 45.An exemplary building energy system according to Figure 4 includes heat generator, heat consumers, electrical loads 43 and a higher-level controller 40 of the building energy system. The heat generator are a Stirling engine 41 and an auxiliary burner 42. The heat consumers here are a water heater 44 and a building with heat emitting devices 45th
Die Wärmeleistung der Wärmeerzeuger wird einem erstenThe heat output of the heat generator becomes a first
Heizwasseraufbereiter 46 und einem zweiten Heizwasseraufbereiter 47 zugeführt. Die Heizwasseraufbereiter 46 und 47 sind über einen Vorlaufstrang 48 und einen Rücklaufstrang 49 mit dem Warmwasseraufbereiter 44 und den Wärmeabgabeeinrichtungen 45 gekoppelt.Heizwasseraufbereiter 46 and a second Heizwasseraufbereiter 47 supplied. The Heizwasseraufbereiter 46 and 47 are coupled via a flow line 48 and a return line 49 with the hot water boiler 44 and the heat emitting devices 45.
Neben der Deckung des thermischen Leistungsbedarfs der Wärmeverbraucher sorgt die übergeordnete Steuerung 40 der Gebäude-Energieanlage auch dafür, dass der elektrische Leistungsbedarf der elektrischen Verbraucher im Gebäude gedeckt werden kann, nämlich mittels der von der Stirling-Maschine 41 produzierten und/oder der vom öffentlichen Netz bezogenen elektrischen Leistung. Erzeugt die Stirling Maschine 41 mehr elektrische Leistung als der Bedarf im Gebäude, so wird die elektrische Leistung ins öffentliche elektrische Netz exportiert.In addition to covering the thermal power requirement of the heat consumer, the higher-level control system 40 of the building energy system also ensures that the electrical power requirements of the electrical loads in the building can be covered, namely by means of the produced by the Stirling engine 41 and / or the public network related electrical power. If the Stirling engine 41 generates more electrical power than the demand in the building, the electric power is exported to the public electric grid.
Die Stirling-Maschine 41 , der Zusatzbrenner 42 und ein im Vorlaufstrang 49 angeordnetes Dreiweg- oder Verteilventil wird durch die übergeordneteThe Stirling engine 41, the auxiliary burner 42 and arranged in the flow line 49 Dreiweg- or distribution valve is by the parent
Steuerung 40 anforderungsgemäss optimiert gesteuert, wobei der übergeordneten Steuerung 40 vorteilhafterweise die Vorlauftemperatur Tv, die Aussentemperatur TA, die Raumtemperatur TR, die Speichertemperatur TSp des Brauchwassers und Tarifinformation zugeführt werden.Controlled 40 according to requirements optimally controlled, the higher-level controller 40 advantageously the flow temperature Tv, the outside temperature T A , the room temperature T R , the storage tank temperature T S p of the service water and tariff information to be supplied.
Fig. 5 zeigt einen Wirkungsplan der modellierten Gebäude-Energieanlage mit den Teilsystemen Wärmeerzeuger WE und Wärmeverbraucher WV sowie zugehörigen Input und Output-Signalen.5 shows an action plan of the modeled building energy system with the subsystems heat generator WE and heat consumer WV and associated input and output signals.
Die modellierte Gebäude-Energieanlage umfasst die Wärme-Erzeuger WE und die Wärmeverbraucher WV. Die modellierten Wärmeerzeuger sind die Stirling-Maschine SM und der Zusatzbrenner ZB. Die modellierten Wärmeverbraucher WV umfassen einen Warmwasser-Speicher WWSp und einen Heizkreis mit einer Boden-Heizung BH und dem Gebäude Geb.The modeled building energy system includes the heat generator WE and the heat consumer WV. The modeled heat generators are the Stirling engine SM and the auxiliary burner ZB. The modeled Heat consumers WV include a hot water storage WWSp and a heating circuit with a floor heating BH and the building Geb.
Störgrössen sind der Warmwasser-Bedarf Qww Bed , die Umgebungstemperatur T U1MG ' welche um den Warmwasser-Speicher herrscht, die Aussentemperatur TA , der Strombedarf Pel Bed und die interne und externe Fremdwärme ßF L mit der auch Lüften erfassbar ist.Disturbances are the hot water demand Q ww Bed , the ambient temperature TU 1 MG ', which prevails around the hot water tank, the outside temperature T A , the power demand P el Bed and the internal and external external heat ß FL with the airing can be detected.
Wärmeerzeuger: • Stirling-Maschine mit dem Stellsignal uSM Heat generator: • Stirling machine with control signal u SM
• Zusatz-Brenner mit dem Stellsignal uZB • Additional burner with the control signal u ZB
Wärmeverbraucher:Heat consumer:
• Warmwasser-Speicher mit der Speichertemperatur TSp , welche in einem zulässigen Temperatur-Toleranzband liegen muss.• DHW cylinder with the tank temperature T Sp , which must be within a permissible temperature tolerance range.
• Boden-Heizung und Gebäude: Die Raumtemperatur TR muss in einem• Floor heating and building: The room temperature T R must be in one
Temperatur-Toleranzband liegen und die Vorlauftemperatur Tv darf einen gewissen Temperaturwert nicht überschreiten.Temperature tolerance band lie and the flow temperature T v may not exceed a certain temperature value.
Das Stellsignal uHK ist ein Hilfssignal, welches die erzeugte thermische Leistung Qth auf die beiden Wärmeverbraucher aufteilt, nämlich auf denThe control signal u HK is an auxiliary signal, which divides the generated thermal power Q th on the two heat consumers, namely on the
Warmwasser-Speicher WWSp und den Heizkreis mit der Boden-Heizung BH und dem Gebäude Geb. Damit dem Warmwasser-Speicher WWSp keine negativeDHW tank WWSp and the heating circuit with the floor heating BH and the building Geb. So that the hot water tank WWSp no negative
Leistung zugeführt werden kann, muss der Wärmestrom Qth wwsp immer positiv sein. Dies verhindert auch, dass Energie aus dem Warmwasser-Speicher bezogen wird und dem Heizkreis zugeführt wird.Power can be supplied, the heat flow Q th wws p must always be positive. This also prevents energy from being drawn from the hot water storage and supplied to the heating circuit.
Die Störgrösse Qψψ Bed bezeichnet die thermische Leistung, die aus dem Warmwasser-Speicher bezogen wird für den alltäglichen Gebrauch von Warmwasser im Haushalt. Diese Leistung muss immer zur Verfügung stehen und der Speicher muss also genügend Energie gespeichert haben.The disturbance Qψψ Bed refers to the thermal power, which is obtained from the hot water tank for the everyday use of Hot water in the household. This power must always be available and the memory must therefore have enough energy stored.
Neben den thermischen Anforderungen muss auch der Bedarf an elektrischer Leistung Pel Bed gedeckt sein: Entweder durch die elektrische Leistung Pel SM , produziert durch die Stirling-Maschine, oder durch Bezug von Elektrizität aus dem öffentlichen Netz.In addition to the thermal requirements, the need for electric power P el Bed must also be met: either by the electric power P el SM produced by the Stirling engine or by electricity from the public grid.
Modellierung Stirling Maschine:Modeling Stirling Machine:
Zusatzbrenner:Burner:
Gesamtwärmeerzeugung:Total heat production:
Der Warmwasserspeicher ist modelliert als lineares Differentialgleichungssystem. Die Eingangs-, Ausgangs- und Störgrössen sind Fig. 6 dargestellt.The hot water tank is modeled as a linear system of differential equations. The input, output and disturbance variables are shown in FIG. 6.
Die Bodenheizung wie auch das Gebäude sind modelliert als lineareThe floor heating as well as the building are modeled as linear
Differentialgleichungssysteme. Die Eingangs-, Ausgangs- und Störgrössen sind in der Fig. 7 dargestellt. Die thermische Leistung QHK ' welche für die Raumheizung erzeugt wird, muss zuerst in die Vorlauftemperatur Tv umgerechnet werden. Im dieSystems of differential equations. The input, output and disturbance variables are shown in FIG. 7. The thermal power QHK 'which is generated for the space heating, must first be converted into the flow temperature T v . Im the
Bodenheizung darstellenden Block BH wird modelliert, wie diese Wärme durch die Wasserrohre und durch die Bodenschichten in den Raum gelangt und diesem die notwendige Wärmeleistung QBH Geh zuführt. Das modellierte Gebäude besteht aus Aussenwänden sowie einer Anzahl an Zwischenwänden. Der Wärmeverlust des Gebäudes setzt sich zusammen aus dem Verlust über die Aussenwände und der Fenster sowie dem natürlichen Luftwechsel und Lüftungsverlusten. OptimierungsproblemFloor heating block BH is modeled as this heat passes through the water pipes and through the soil layers in the room and this supplies the necessary heat output QBH G eh . The modeled building consists of exterior walls and a number of partitions. The heat loss of the building is composed of the loss through the exterior walls and the windows as well as the natural air exchange and ventilation losses. optimization problem
Beschränkungenrestrictions
Folgende Komfortbedingungen sind einzuhalten:The following comfort conditions must be observed:
Folgende Leistungsbedingungen sind einzuhalten:The following performance conditions must be observed:
Um die Kosten für den Elektrizitätsbezug aus dem öffentlichen Netz minimieren zu können bzw. eventuelle Gewinne durch den Verkauf von elektrischer Energie ins öffentliche Netz maximieren zu können, wird eine Hilfsvariable z eingeführt. Folgende Bedingungen für die Hilfsvariable z sind einzuhalten:In order to be able to minimize the costs for the electricity supply from the public network or to maximize any profits from the sale of electrical energy into the public network, an auxiliary variable z is introduced. The following conditions for the auxiliary variable z must be observed:
Wird die erste der beiden Ungleichungen für die Hilfsvariable z aktiv - d.h. zur Gleichheitsbedingung -, so ist z gleich den Kosten für die im Zeitschritt At vom öffentlichen Netz bezogene elektrische Energie.If the first of the two inequalities for the auxiliary variable z becomes active - i. to the equality condition -, then z is equal to the cost of the electrical energy obtained in the time step At from the public grid.
Wird die zweite der beiden Ungleichungen für die Hilfsvariable z aktiv - d.h. zur Gleichheitsbedingung -, so ist z gleich dem Gewinn für die im Zeitschritt At ins öffentliche Netz abgegebene elektrische Energie.If the second of the two inequalities for the auxiliary variable z becomes active - i. for the equality condition -, z is equal to the gain for the electrical energy delivered to the public network in time step At.
Gütekriterium Die hier angegebene optimale Betriebsweise der Gebäude-Energieanlage ist der kostenoptimale Betrieb. Für kostenoptimalen Betrieb ist das Gütekriterium J über den Optimierungshorizont (N Schritte mit zeitlicher Schrittweite At ) zu minimieren: Quality criterion The optimum operating mode of the building energy system specified here is the cost-optimal operation. For cost-optimized operation, the quality criterion J should be minimized over the optimization horizon (N steps with time increment At):
Das Gütekriterium summiert die Energiekosten der Stirling-Maschine, des Zusatzbrenners sowie die Kosten für den Bezug elektrischer Energie auf über den Optimierungshorizont. Diese Kosten für den Bezug elektrischer Energie können auch negativ sein, nämlich dann, wenn elektrische Energie exportiert wird. In diesem Fall wird elektrische Energie verkauft. Die Bedingungen für die Hilfsvariable z erlauben es, unterschiedliche Kosten kimp für Einkauf bzw. Gewinne gexp fürThe quality criterion sums up the energy costs of the Stirling engine, the auxiliary burner and the costs of drawing electrical energy beyond the optimization horizon. These costs for the purchase of electrical energy can also be negative, namely, when electrical energy is exported. In this case, electrical energy is sold. The conditions for the auxiliary variable z allow different costs k imp for purchases or gains g exp for
Verkauf von elektrischer Energie in der Optimierung zu integrieren.Sales of electrical energy to integrate in the optimization.
Sowohl das Gütekriterium wie auch die durch ein linearesBoth the quality criterion as well as those by a linear
Differentialgleichungssystem gegebenen Systemgleichungen und Beschränkungen sind linear. Deshalb kann die Optimierung mittels Linearer Programmierung LP erfolgen.System of differential equations and constraints are linear. Therefore, the optimization can be done by means of linear programming LP.
Zur Bestimmung des Performance Bounds oder im Einsatz als Steuer- oder Regelfunktion - also bei sogenannter Model Predictive Control - werden von der Optimierung jeweils nur die Stellgrössen u des ersten Schrittes im Optimierungshorizont verwendet, um nach Ablauf der Samplingzeit erneut eine Optimierung durchzuführen, was einem sogenannten Moving Horizon entspricht.In order to determine the performance bond or in use as a control or regulating function - ie with so-called model predictive control - only the manipulated variables u of the first step in the optimization horizon are used by the optimization in order to carry out an optimization again after the sampling time has expired, which is a so-called Moving Horizon matches.
Die im dritten Ausführungsbeispiel benutzten Symbole bedeuten: g GewinnThe symbols used in the third embodiment mean: g profit
/ Gütekriterium k Kosten/ Quality criterion k costs
N Anzahl Schritte im OptimierungshorizontN number of steps in the optimization horizon
P LeistungP performance
Q Wärmefluss, WQ heat flow, W
T Temperatur t Zeit, s oder h U StellsignalT temperature t time, s or h U control signal
Z HilfsvariableZ auxiliary variable
Δ Differenz η Wirkungsgrad,Δ difference η efficiency,
Die im Zusammenhang mit den Symbolen eingesetzten Indices bedeuten:The indices used in connection with the symbols mean:
A aussen bed BedarfA outside bed needed
BH Bodenheizung el elektrisch exp Export (elektrische Leistung) i LaufvariableBH floor heating el electric exp export (electric power) i running variable
P LeistungP performance
F, L Fremd(wärme), LüftenF, L foreign (heat), airing
Geh GebäudeGo building
HK Heizkreis imp Import (elektrische Leistung)HK heating circuit imp import (electrical power)
L Luft max maximal min minimal nom nominalL max air max min minimum nom nominal
R RaumR space
SM Stirling MaschineSM Stirling machine
Sp Speicher th thermischSp storage th thermally
UMG UmgebungUMG environment
V VorlaufV flow
WW WarmwasserWW hot water
WWSp Warmwasser-SpeicherWWSp hot water storage
ZB Zusatzbrenner Im vorgeschlagenen Verfahren zur Prädiktiven Steuerung und/oder Regelung einer wenigstens ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät aufweisenden Energieanlage ist ein Kriterium für die Optimierung nach aktuellen Bedürfnissen des Betreibers der Energieanlage wählbar. Das Kriterium der Optimierung kann beispielhaft ein Mass für die Betriebskosten der Energieanlage oder dann ein Mass für die Energiekosten der Energieanlage sein. Das Kriterium der Optimierung kann aber auch ein Indikator für den Primärenergieverbrauch der Energieanlage oder aber ein Mass für den von der Energieanlage produzierten Kohlendioxid-Ausstoss sein. In einem andern Fall kann das Kriterium der Optimierung ein Mass für den von der Energieanlage produzierten Feinstaub-Ausstoss sein. Bei Bedarf kann aber auch nachEg additional burner In the proposed method for predictive control and / or regulation of an energy plant having at least one cogeneration unit, a criterion for the optimization according to current needs of the operator of the energy system can be selected. The criterion of optimization can be an example of a measure of the operating costs of the energy system or a measure of the energy costs of the energy system. The criterion of optimization can also be an indicator for the primary energy consumption of the energy system or a measure of the carbon dioxide emissions produced by the energy system. In another case, the criterion of optimization may be a measure of the particulate matter output produced by the energy system. If necessary, but also after
Kombinationen von verschiedenen Massen optimiert werden: so ist das Kriterium der Optimierung in einem weiteren beispielhaften Fall eine Kombination von wenigstens zwei Massen bzw. Indikatoren für Betriebskosten, Energiekosten, Primärenergieverbrauch, Kohlendioxid- oder Feinstaub-Ausstoss. Grundsätzlich kann das Kriterium der Optimierung auch zeitabhängig sein.Combinations of different masses are optimized: the criterion of optimization in another exemplary case is a combination of at least two masses or indicators for operating costs, energy costs, primary energy consumption, carbon dioxide or particulate matter emissions. In principle, the criterion of optimization can also be time-dependent.
Eine Steuer- und Regeleinrichtung 20, welche nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet ermöglicht den Bau einer Anordnung zur Dimensionierung einer ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 aufweisende Energieanlage für ein Gebäude. Mit der genannten Anordnung zur Dimensionierung der Energieanlage beispielsweise die maximale in Speicher 27 speicherbare elektrische Energie Qdmax , und/oder die maximale im Wärmespeicher 28 speicherbare thermische Energie QthmRX , und/oder das Leistungsvermögen desA control and regulating device 20, which operates according to a method according to one of claims 1 to 13 allows the construction of an arrangement for dimensioning a power-heat coupling device 1 having energy system for a building. By way of example, the maximum energy store Q dmax storable in the memory 27, and / or the maximum thermal energy Q thmRX storable in the heat store 28, and / or the capacity of the energy storage device
Kraft-Wärmekopplungs-Geräts 1 dimensioniert werden. Ausserdem ermöglicht die genannte Anordnung zur Dimensionierung der Energieanlage auch eine optimaleCogeneration device 1 are dimensioned. In addition, the said arrangement for dimensioning the energy system also allows optimal
Dimensionierung einer Gebäudehülle oder der Wärmeabgabeeinrichtung 45.Dimensioning of a building envelope or heat dissipation device 45.
Eine Variante der Anordnung zur Dimensionierung einer ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät 1 aufweisende Energieanlage für ein Gebäude weist ein zur Optimierung verwendetes Modell der Energieanlage eine Steuer- undA variant of the arrangement for dimensioning a power-heat coupling device 1 having energy system for a building has a model used for the optimization of the power plant a control and
Regeleinrichtung auf, welche nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet. Control device which operates according to a method according to one of claims 1 to 13.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Prädiktiven Steuerung und/oder Regelung einer wenigstens ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät (1) aufweisenden Energieanlage eines Gebäudes mit dem Verfahrensschritt:1. A method for predictive control and / or regulation of at least one power-heat coupling device (1) having energy system of a building with the method step:
- Generieren von Leitsignalen für ein dem Kraft-Wärmekopplungs-Gerät (1) zugeordnetes Steuer- und Regelgerät (2) durch eine dem Steuer- und Regelgerät übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung (20), wobei zur Generierung der Leitsignale ein Modell (21 ) des thermischen und energetischen Verhaltens des Gebäudes und der Energieanlage sowie deren Benutzer verwendet wird, und eine Optimierung über einen gleitenden Zeithorizont durchgeführt wird.- Generating of control signals for a force-heat coupling device (1) associated control and regulating device (2) by a control and regulating unit superordinate control and regulating device (20), wherein for generating the control signals a model (21) of the thermal and energetic behavior of the building and the power plant and their users is used, and an optimization over a sliding time horizon is performed.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein die Optimierung beeinflussendes Signal erfasst und die Optimierung durch Lineare - oder quadratische Programmierung durchgeführt wird.2. Method according to claim 1, characterized in that at least one signal influencing the optimization is detected and the optimization is carried out by linear or quadratic programming.
3. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitsignale mehrmals pro Stunde neu berechnet und an das Steuer- und Regelgerät ausgegeben werden.3. The method according to any preceding claim, characterized in that the control signals are recalculated several times per hour and output to the control and regulating device.
4. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für Raumtemperatur-Sollwerte ein Toleranzband von mehreren Kelvin vorgegeben wird.4. The method according to any preceding claim, characterized in that a tolerance band of several Kelvin is specified for room temperature setpoints.
5. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für Sollwerte der Temperatur eines in der Energieanlage vorhandenen Warmwasserspeichers ein Toleranzband von mehreren Kelvin vorgegeben wird.5. The method according to any preceding claim, characterized in that a tolerance band of several Kelvin is specified for setpoint values of the temperature of a hot water tank present in the energy system.
6. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für Sollwerte von Prozessgrössen ein zeitabhängiges Toleranzband vorgegeben wird.6. The method according to any preceding claim, characterized in that a time-dependent tolerance band is specified for setpoint values of process variables.
7. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium der Optimierung ein Mass für die Betriebskosten der Energieanlage ist.7. Method according to any preceding claim, characterized that the criterion of optimization is a measure of the operating costs of the energy system.
8. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium der Optimierung ein Mass für die Energiekosten der8. A method according to any preceding claim, characterized in that the criterion of optimization is a measure of the energy costs of the
Energieanlage ist.Energy system is.
9. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium der Optimierung ein Indikator für den Primärenergieverbrauch der Energieanlage ist.9. The method according to any preceding claim, characterized in that the criterion of optimization is an indicator of the primary energy consumption of the energy system.
10. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium der Optimierung ein Mass für den von der Energieanlage produzierten Kohlendioxid-Ausstoss ist.10. The method according to any preceding claim, characterized in that the criterion of the optimization is a measure of the carbon dioxide emissions produced by the energy system.
11. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium der Optimierung ein Mass für den von der Energieanlage produzierten Feinstaub-Ausstoss ist.11. The method according to any preceding claim, characterized in that the criterion of optimization is a measure of the produced by the energy plant particulate matter emissions.
12. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium der Optimierung eine Kombination von wenigstens zwei Massen bzw. Indikatoren für Betriebskosten, Energiekosten, Primärenergieverbrauch, Kohlendioxid- oder Feinstaub-Ausstoss ist.12. The method according to any preceding claim, characterized in that the criterion of the optimization is a combination of at least two masses or indicators for operating costs, energy costs, primary energy consumption, carbon dioxide or particulate matter emissions.
13. Verfahren nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium der Optimierung zeitabhängig ist.13. The method according to any preceding claim, characterized in that the criterion of the optimization is time-dependent.
14. Anordnung mit einem Kraft-Wärmekopplungs-Gerät (1 ), einem mit dem Kraft-Wärmekopplungs-Gerät (1) verbundenen Steuer- und Regelgerät (2) und mit einer dem Steuer- und Regelgerät (2) übergeordneten Steuer- und14. Arrangement with a combined heat and power device (1), one connected to the cogeneration unit (1) control and regulating device (2) and with a control and regulating device (2) parent control and
Regeleinrichtung (20) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13. Control device (20) for carrying out the method according to one of claims 1 to 13.
15. Anordnung zur Dimensionierung einer ein Kraft-Wärmekopplungs-Gerät (1) aufweisenden Energieanlage für ein Gebäude, gekennzeichnet durch eine Steuer- und Regeleinrichtung (20), welche nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet.15. Arrangement for dimensioning a power-heat coupling device (1) having energy system for a building, characterized by a control and regulating device (20) which operates according to a method according to one of claims 1 to 13.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale in Speicher 27 speicherbare elektrische Energie ße/max optimierbar ist.16. The arrangement according to claim 15, characterized in that the maximum in memory 27 storable electrical energy ß e / max can be optimized.
17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale im Wärmespeicher 28 speicherbare thermische Energie ßfÄmax optimierbar ist.17. Arrangement according to claim 15, characterized in that the maximum in the heat accumulator 28 storable thermal energy ß fÄmax is optimized.
18. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsvermögen des Kraft-Wärmekopplungs-Geräts 1 optimierbar ist.18. Arrangement according to claim 15, characterized in that the performance of the cogeneration unit 1 can be optimized.
19. Anordnung zur Ermittlung des so genannten Performance Bound einer Energieanlage mit einer Einrichtung (20) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13. 19. Arrangement for determining the so-called performance bond of an energy system with a device (20) for carrying out the method according to one of claims 1 to 13.
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