AT510795B1 - Verfahren zum dezentralen energiemanagement für ladestationen für elektrofahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dezentralen Energiemanagement für Ladestationen (LS1, LS2, ... , LSn) für Elektrofahrzeuge, von welchen über die Ladestationen (LS1, LS2, ... , LSn) Energie aus einem Energieversorgungsnetz entnommen und/oder zurückgespeist wird, und welche beim Laden und/oder Entladen mit den Ladestationen (LS1, LS2, ... , LSn) eine Einheit bilden. Dabei werden von einem Datenverdichtungssystem (DVS), welches ein Verdichtungs- (VM) sowie ein Aufteilungsmodul (AM) aufweist, Daten über jeweils aktuelle Prozesszustände der jeweiligen Ladestationen (LS1, LS2, ... , LSn) empfangen und gesammelt (1). Dann werden die Daten mittels des Verdichtungsmoduls (VM) nach geeigneten Methoden zu Dateneinheiten (z.B. bilanzgruppenspezifisch, netzknotenspezifisch, etc.) zusammengefügt (2) und an die jeweiligen, übergeordneten Verarbeitungssysteme (BG1, ... , BGn, NM) wie z.B. Bilanzgruppenmanagementsysteme, Netzbetreibersysteme, etc. weitergeleitet (3). Durch das erfindungsgemäße Verfahren, in welchem ein Datenverdichtungssystem (DVS) zum Einsatz kommt, wird auf einfache und kostengünstige Weise der Aufwand der in den zentralen, übergeordneten Verarbeitungssystemen (BG1, ... , BGn, NM) bei Energieversorgern bzw. Netzbetreibern niedrig gehalten. Durch entsprechende Berücksichtigung von Vorgaben, welche als Gruppensignale von den übergeordneten Verarbeitungssystemen (BG1, ... , BGn, NM) an das Datenverdichtungssystem (DVS) geleitet (4) und in Sollvorgaben für die Ladestationen (LS1, LS2, ... , LSn) zerlegt werden (5), kann optimal auf die Bedürfnisse der übergeordneten Verarbeitungssysteme sowie auf Netzvorgaben eingegangen werden.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUM DEZENTRALEN ENERGIEMANAGEMENT FÜR LADESTATIONEN FÜRELEKTROFAHRZEUGE

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet Energiemanagement, welchesich üblicherweise mit Planung der Energieversorgung und Betrieb von energietechnischenErzeugungs- und Versorgungseinheiten auseinandersetzt. Im Speziellen bezieht sich die vorlie¬gende Erfindung auf ein Verfahren zum dezentralen Energiemanagement für - insbesondereeine größere Anzahl (z.B. mehr als zwanzig) von - Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Dabeiwird von den Elektrofahrzeugen über die Ladestationen Energie aus einem Energieversor¬gungsnetz entnommen bzw. in dieses Netz zurückgespeist. Während des Ladens bzw. Entla¬dens eines Speichers des Elektrofahrzeugs wird von einer Ladestation und einem Elektrofahr¬zeug eine Einheit gebildet.

STAND DER TECHNIK

[0002] Fahrzeuge (z.B. Autos, Fahrräder, etc.) mit einem elektrischen Antrieb, so genannteElektrofahrzeuge, rücken in jüngster Zeit verstärkt in den Mittelpunkt des Interesses. Dafürexistiert eine Reihe von Gründen. Es versprechen sich viele große und namhafte Energiever¬sorgungsunternehmen von den Elektrofahrzeugen einen neuen Absatzmarkt für Energie. Au¬ßerdem sind Elektrofahrzeuge deutlich umweltfreundlicher als mit konventionellen Verbren¬nungskraftmaschinen betriebene Fahrzeuge, wenn beispielsweise entsprechend umweltfreund¬liche Technologien und Methoden zur Erzeugung der elektrischen Energie wie z.B. Sonnen¬energie, Wind- und/oder Wasserkraft, etc. eingesetzt werden.

[0003] Schließlich kann bei entsprechendem Voranschreiten der Speichertechnologie ein Ener¬giespeicher - der so genannte Akkumulator - eines Elektrofahrzeugs auch als Mikroenergiespei¬cher genutzt und in ein elektrisches Netz integriert werden. Das heißt, es wird von einem Elekt¬rofahrzeug nicht nur Energie verbraucht bzw. über eine so genannte Ladeeinrichtung aufge¬nommen, um den Akkumulator zu laden, sondern auch Energie gespeichert und beispielsweiseüber die Ladeeinrichtung in ein Energieversorgungsnetz zurückgespeist. So kann von Elektro¬fahrzeugen auch dazu beigetragen werden, die oftmals fluktuierenden Einspeisungen mit rege¬nerativen Technologien (z.B. Windkraft, Photovoltaik, etc.) erzeugter Energie auszugleichen. Inso genannten Vehicle-to-Grid-Szenarien sind bereits Energie-/Netzdienstleistungen wie z.B.Nutzbarmachung des Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs in einer Ladeeinrichtung oderdurch Blindleistungserbringung zur Spannungsregelung skizziert.

[0004] Aktuell werden insbesondere von der Automobilindustrie bereits so genannte „Hybrid¬fahrzeuge" angeboten, welche neben einem Verbrennungskraftantrieb auch einen unterstüt¬zenden Elektroantrieb aufweisen. Die ersten reinen Elektrofahrzeuge, welche mit konventionel¬len Autos insbesondere in der Reichweite vergleichbar sind, werden bereits geplant und in dennächsten Jahren voraussichtlich in größerer Stückzahl produziert und vertrieben werden.

[0005] Aus den beschriebenen Gründen wird die Anzahl Elektrofahrzeugen im Straßenverkehrin naher Zukunft vermutlich stark ansteigen. Daher wird eine Vielzahl von Ladeeinrichtungen, sogenannte Ladestationen, sowohl im öffentlichen Verkehrsraum (z.B. Parkhäuser, Parkplätze,etc.) als auch auf Privatgelände (z.B. Flottenparkplätze von Firmen, Parkhäuser von Einkaufs¬zentren, Garagen, etc.) notwendig sein, um die Akkumulatoren dieser Elektrofahrzeuge beiBedarf wieder aufzuladen oder als Energiespeicher zu nutzen. Das bedeutet allerdings, dassbei einsprechender Verbreitung von Elektrofahrzeugen auch eine für deren Betrieb notwendige,voraussichtlich große Anzahl von Ladestationen vorhanden sein wird.

[0006] Wenn ein Elektrofahrzeug mittels einer Ladestation an ein Energieversorgungsnetz zumLaden oder gegebenenfalls zum Entladen des Akkumulators angeschlossen wird, dann sind in einem liberalisierten Strommarkt üblicherweise zumindest zwei Verträge in Kraft: einerseits einVertrag mit einem Netzbetreiber über die Nutzung des Energieversorgungsnetzes (z.B. Leitun¬gen, Netzknoten, etc.), an welches die jeweilige Ladestation angeschlossen ist, und anderer¬seits ein Vertrag mit einem Energieversorger bzw. Anbieter elektrischer Energie (z.B. Kraft¬werksbetreiber, Energiehändler, etc.) über den Bezug bzw. gegebenenfalls über eine Speiche¬rung der elektrischen Energie. Dabei kann beispielsweise der Netzbetreiber durch die Lage derLadestation vorgegeben und der Energieversorger üblicherweise nahezu frei wählbar sein,wobei die jeweilige Ladestation durch Wahl eines Energieversorgers einer so genannten Bi¬lanzgruppe oder einem so genannten Bilanzkreis zugeordnet werden kann. Eine Bilanzgruppeoder ein Bilanzkreis ist ein Fachbegriff in der Energiewirtschaft. In einem liberalisierten Strom¬markt werden Energieversorger und Energiekunden (z.B. Fahrzeughalter eines Elektrofahr¬zeugs, etc.) in Bilanzgruppen bzw. Bilanzkreisen zusammengefasst. Innerhalb einer Bilanz¬gruppe bzw. eines Bilanzkreises muss die von einem Energieversorger gelieferte Energie zujedem Zeitpunkt mit der von seinen Kunden verbrauchten Energie zur Deckung gebracht wer¬den.

[0007] Für eine entsprechende Netzbetriebsführung sowie für ein entsprechendes Energiema¬nagement in einer Bilanzgruppe bzw. in einem Bilanzkreis haben Netzbetreiber sowie Energie¬versorger zentral realisierte Managementsysteme, in welchen Energieverbraucher für Netzma¬nagement, Energiemanagement und/oder Verrechnung entsprechend abgebildet und verwaltetwerden. Bei einer großen Anzahl von Ladestationen, über welche nicht nur Energie entnom¬men, sondern auch zwischengespeichert und zurückgespeist werden kann, ergibt sich aller¬dings bei einem zentralen Managementsystem der Nachteil, dass jede einzelne Ladestation füreine aktive Einflussnahme im Managementsystem abgebildet und verwaltet werden muss.

[0008] Dadurch muss das jeweilige zentrale Managementsystem des Netzbetreibers, desEnergieversorgers, etc. wie z.B. ein Netzmanagementsystem, ein Bilanzgruppenmanagement¬system, etc. für die Verwaltung einer große Anzahl von Ladestationen, welche leistungsmäßigkleine, aber flexible Einheiten darstellen, entsprechend leistungsstark ausgelegt werden, umEinrichtungen für Netzbetrieb und Energieversorgung (z.B. Kraftwerkeinsatzplanung, AutomaticGeneration Control, etc.) sinnvoll steuern zu können. Dadurch entsteht sowohl auf Seiten derNetzbetreiber als auch auf Seiten der Energieversorger ein erheblicher Mehraufwand wie z.B.durch zusätzliche Hardware, leistungsstärkere Hardware, rascher agierende Anwendungen, etc.bei der Ausgestaltung ihrer Managementsysteme.

[0009] Weiters muss bei Einsatz von zentralen Managementsystemen auf Seiten von Netzbe¬treibern bzw. auf Seiten von Energieversorgern zu jeder Ladestation für eine Einflussnahmeüber eine Kommunikationsverbindung mit den entsprechenden Managementsystemen einKontakt aufgebaut werden. Dies führt auch zu einem erheblichen Aufwand und Kosten bei denKommunikationseinrichtungen wie z.B. Leitungen zu den Ladestationen, Fernwirkstrecken, etc.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0010] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch wel¬ches auf einfache und kostengünstige Weise und mit vergleichsweise geringem Aufwand, einManagement und eine Steuerung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge dezentral in demelektrischen Energieversorgungsnetz durchgeführt werden kann.

[0011] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt, durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art,wobei von einem Datenverdichtungssystem Daten über jeweils aktuelle Prozesszustände derjeweiligen Ladestationen bzw. der jeweiligen Akkumulatoren der angeschlossenen Fahrzeugeempfangen und gesammelt werden.

[0012] Mittels eines Verdichtungsmoduls des Datenverdichtungssystems werden dann dieseDaten gemäß geeigneter Protokolle zu Dateneinheiten zusammengefügt. Die derart erzeugtenDateneinheiten werden dann an übergeordnete Verarbeitungssysteme, insbesondere Ener¬giemanagementsysteme, Bilanzgruppenmanagementsysteme und/oder Netzbetreibersystemeweitergeleitet.

[0013] Der Hauptaspekt der Erfindung besteht darin, dass durch einen hierarchischen Aufbaudes Verfahrens und durch Einführung des Datenverdichtungssystems ein große Anzahl, insbe¬sondere mehr als zwanzig, Ladestationen bzw. daran angeschlossene Akkumulatoren vonElektrofahrzeugen, von welchen mit den Ladestationen bei Laden und Entladen eine Einheitgebildet wird, in den zentralen Verarbeitungssystemen von Energieversorgern, Bilanzgruppenund/oder Netzbetreibern auf einfache und kostengünstige Weise gemanagt werden können.Durch eine Verdichtung der einzelnen Daten der Prozesszustände der jeweiligen, meist dezent¬ral (z.B. in verschiedenen Parkhäusern, Garagen, auf verschiedenen Parkplätzen, etc.) ange¬ordneten Ladestationen können die Ladestationen ohne größeren Aufwand geregelt werdenbzw. in die Planung bei Netzbetreibern und/oder Energieversorgern einbezogen werden. Eingegebenenfalls durch eine Vielzahl von Ladestationen auftretendes so genanntes Mengenge¬rüstproblem bei Verarbeitungssystemen (z.B. größere, leistungsfähigere, teuerer Hardware,etc.) von Netzbetreibern und/oder Energieversorgern wird durch das erfindungsgemäße Verfah¬ren auf einfache Weise entschärft.

[0014] Weiters weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass der Aufwand fürKommunikationsverbindungen zwischen Ladestationen und zentralen, übergeordneten Verar¬beitungssystemen bei Energieversorgern und/oder Netzbetreibern einfach gehalten werdenkann. So können beispielsweise die Ladestationen lokal an das dezentral untergebrachte (z.B.im jeweiligen Parkhaus, am jeweiligen Parkplatz, etc.) Datenverdichtungssystem über geeignetephysikalische Verbindungen (z.B. Power Line Carrier, etc.) verbunden werden. Vom Datenver¬dichtungssystem ist dann nur mehr eine Verbindung (z.B. Telefonverbindung, Fernwirkstrecke,etc.) zum jeweiligen, übergeordneten Verarbeitungssystem notwendig.

[0015] Es ist vorteilhaft, wenn zusätzlich geeignete Vorgaben als Gruppensignal für die Lade¬stationen von den übergeordneten Verarbeitungssystemen übermittelt werden. Dieses Grup¬pensignal wird dann mittels eines Aufteilungsmoduls des Datenverdichtungssystems in Sollvor¬gaben für die jeweiligen Ladestationen zerlegt und dann werden die Sollvorgaben an die ent¬sprechenden Ladestationen übermittelt. Auf diese einfache Weise können z.B. ohne großenAufwand bei den Kommunikationsverbindungen Vorgaben und Betriebswünsche von verschie¬denen Energiemarktakteuren (z.B. Netzbetreiber, Energieversorger, Stromhändler, etc.) an dieLadestationen bestmöglich berücksichtigt und weitergeleitet werden.

[0016] Die Vorgaben und Betriebswünsche werden als Gruppensignal an das beispielsweisedezentral untergebrachte Datenverdichtungssystem, welches für eine Anzahl von Ladestationenzuständig ist, über eine Kommunikationsverbindung (z.B. Telefonverbindung, Fernwirkstrecke,etc.) übertragen. Durch das Datenverdichtungssystem werden dann aus diesen Vorgaben undBetriebswünschen, welche gegebenenfalls auch zu nicht vollständig realisierbaren Idealzustän¬den führen können, mittels des Aufteilungsmoduls bestmöglich in Sollvorgaben für die einzel¬nen Ladestationen umgesetzt. Die Sollvorgaben werden dann über eine geeignete physikali¬sche Verbindung (z.B. Power Line Carrier) an die Ladestationen bzw. an die damit verbunde¬nen Elektrofahrzeug bzw. deren Akkumulatoren übertragen.

[0017] Des Weiteren empfiehlt sich, wenn vom Verdichtungsmodul die Daten über die aktuellenProzesszustände insbesondere mittels Summation, statistischer Summation zeitlicher Staffe¬lung und/oder Priorisierung von Anforderungen beispielsweise der Netzbetreiber, Energiever¬sorger, etc. zu Dateneinheiten zusammengefügt werden. Mit dem Verdichtungsmodul werdendamit mittels geeigneter und einfacher Verdichtungsmethoden- und -Protokollen die Daten überdie jeweils aktuellen Prozesszustände derart zusammengefügt, dass für die jeweils übergeord¬neten Verarbeitungssysteme einfach zu verwertende Dateneinheiten gebildet werden. Als Ver¬dichtungsmethoden können - z.B. in Abhängigkeit von den jeweils zu verdichtenden Daten -beispielsweise Summationen oder statistische Summation, bei welcher die einzelnen Daten vorder Summation entsprechend gewichtet werden verwendet werden. Durch z.B. die Verdich¬tungsmethode der zeitlichen Staffelung oder Priorisierung können auf einfache Weise Anforde¬rungen und/oder Betriebswünsche berücksichtigt werden.

[0018] Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass vom Aufteilungsmodul das Gruppensignal insbesondere mittels so genanntem Linear Programming mit geeignetenNebenbedingungen und/oder mit so genannter Bevorzugsungszielfunktionen in die Sollvorga¬ben für die Ladestationen zerlegt werden. Bei der Deaggregation von Gruppensignalen durchdas Aufteilungsmodul kann durch geeignete Aufteilungsmethoden wie z.B. Linear Programmingmit geeigneten Nebenbedingungen und/oder Bevorzugungszielfunktionen im Konfliktfall aufeinfache Weise eine optimale Aufteilung bzw. Umwandlung der Gruppensignale auf die Sollvor¬gaben für die Ladestationen berücksichtigt werden. Dadurch können zusätzlich gegebenenfallsdurch widersprüchliche Vorgaben entstehende Konfliktfälle verhindert bzw. entschärft werdenund Optimalzustände ermittelt werden, in welchen die Mehrzahl der Vorgaben berücksichtigtwird.

[0019] Es ist günstig, wenn mittels Verdichtung der Daten über aktuelle Prozesszustände derLadestationen Dateneinheiten spezifisch für jeweils betroffene Bilanzgruppen bzw. Bilanzkreissowie die zugehörigen übergeordneten Verarbeitungssysteme generiert werden. Damit könnenidealer Weise die Dateneinheiten auf die Notwendigkeiten der Verarbeitungssysteme der jewei¬ligen Bilanzgruppen bzw. -kreis abgestimmt werden.

[0020] Es ist auch von Vorteil, wenn mittels Verdichtung der Daten über aktuelle Prozesszu¬stände der Ladestationen spezifische Dateneinheiten erzeugt werden, in welchen die aktuellenProzesszustände aller zu einem Netzknoten zugeordneten Ladestationen enthalten sind. Damitkönnen Dateneinheiten ermittelt werden, die von einem Netzbetreiber auf einfache Weise zurSteuerung und Planung des Betriebes seines Netzes verwendet werden können. Vom Netzbe¬treiber kann auf diese Weise auch geprüft werden, ob bestimmte Vorgaben (z.B. maximal er¬laubte Ladeleistung, Blindleistung, etc.) für den Netzbetrieb von einer Gruppe von Ladestatio¬nen eingehalten werden. Außerdem kann damit das erfindungsgemäße Verfahren auch in einerso genannten gemischten Verbraucherstruktur - d.h. von einem Netzknoten werden nebenLadestationen noch weitere Verbraucher (z.B. Haushalte, etc.) versorgt - angewendet werden.

[0021] Zweckmäßigerweise werden mit einer erzeugten Dateneinheit technische Merkmale derDateneinheit, insbesondere aktuelle und/oder maximale Ladeleistung einer Summe von La¬destationen, Füllstand der Summe von Elektrofahrzeugen an den Ladestationen, etc., mitge¬sendet. Diese Merkmale können auf das jeweils übergeordnete Verarbeitungssystem spezifischabgestimmt sein und dabei berücksichtigt werden, ob das übergeordnete Verarbeitungssystemein Netzbetreibersystem, ein Energiemanagement- oder ein Bilanzgruppenmanagementsystemist.

[0022] Vorteilhafter Weise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Daten überden aktuellen Prozesszustand einer Ladestation wie beispielsweise eine aktuelle Zustandsmel¬dung, ein Speicherinhalt des Elektrofahrzeugs, eine maximale Ladeleistung des Elektrofahr¬zeugs, eine maximale Blindleistung des Elektrofahrzeugs, ein aktueller Speicherfüllstand, eineaktuelle Ladeleistung, eine aktuelle Blindleistung und /oder Bilanzgruppenzugehörigkeit desElektrofahrzeug ermittelt werden. Diese Daten werden dann mittels dem Verdichtungsmodul zuentsprechenden Dateneinheiten zusammengefasst und den jeweiligen übergeordneten Verar¬beitungssystemen wie z.B. Energiemanagementsysteme, Bilanzgruppenmanagementsystemeund/oder Netzbetreibersysteme zur Verfügung gestellt werden. Von Energieversorgernund/oder Netzbetreibern können die Dateneinheiten dann zur Steuerung, Regelung und Pla¬nung von Energieversorgung bzw. Netzbetrieb eingesetzt werden. So ist z.B. einem Energie¬versorger dadurch bekannt, welcher Speicherfüllstände von Elektrofahrzeugen gegebenenfallsfür einen Ausgleich von Fluktuationen im Energienetz zur Verfügung stehen oder mit welchemBedarf zum Laden von Elektrofahrzeugen zu rechnen ist.

[0023] Daher ist es auch vorteilhaft, wenn als Gruppensignal bzw. als Basis für die Sollvorga¬ben für die Ladestationen vom jeweils übergeordneten Verarbeitungssystem insbesondere einevom einem Energieerzeugungsangebot abhängige Leistungsvorgabe für alle zu einer Bilanz¬gruppe gehörenden Elektrofahrzeuge und/oder eine momentan erlaubte maximal Ladeleistungund/oder gewünschte Blindleistung für alle zu einem Netzknotenpunkt gehörenden Ladestatio¬nen vorgegeben werden. Insbesondere von Netzbetreibern können damit Vorgaben oder An¬ forderungen als Gruppensignal definiert werden, durch welche z.B. Überlastzustände an Net¬zinfrastruktur (z.B. Leitungen, etc.) mit damit verbundenen Notabschaltungen verhindert wer¬den.

[0024] Es ist auch günstig, wenn als Sollvorgaben für die jeweilige Ladestation insbesondereSignale zum Zu- und/oder Abschalten einer Ladestation, ein Leistungssollwert für die Ladestati¬on und das Elektrofahrzeug in Lade- und/oder Entladerichtung, ein Blindleistungssollwert für dieLadestation und das Elektrofahrzeug in Lade- und/oder Entladerichtung, etc. an die jeweiligeLadestation übertragen werden. Durch die Sollvorgaben bzw. die speziellen Signale an diejeweiligen Ladestationen und die damit verbundenen Elektrofahrzeuge bzw. deren Akkumulato¬ren können Vorgaben von Energieversorgern z.B. betreffend eine ausgeglichene Leistungsbi¬lanz in einer Bilanzgruppe oder Anforderungen von Netzbetreibern z.B. betreffend Netzinfra¬struktur und -Sicherheit auf einfache Weise umgesetzt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0025] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figurerläutert. Dabei zeigt Figur 1 einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrenszum dezentralen Energiemanagement für Ladestationen für Elektrofahrzeuge.

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0026] In der Figur 1 sind schematisch und beispielhaft mehrere Ladestationen LS1, LS2, ...,LSn dargestellt, an welche Elektrofahrzeuge und/oder deren Akkumulatoren zum Laden bzw.auch zum Zurückspeisen von Energie angeschlossen werden können. Dabei wird von derjeweiligen Ladestation LS1, LS2, ..., LSn mit dem jeweils angeschlossenen Elektrofahrzeugebzw. Akkumulator einen Einheit - ein so genanntes Aggregat - gebildet.

[0027] Die Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn können beispielsweise in größerer Zahl (z.B. mehrals zwanzig Ladestationen LS1, LS2,..., LSn) in Parkhäusern, auf Parkplätzen, Flottenparkplät¬zen von Firmen und/oder auf Parkflächen bei Einkaufszentren angebracht sein. Bei einer derar¬tigen Anbringung sind die Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn eines Parkhauses, Parkplatzes, etc.üblicherweise einem bestimmten Netzknoten NK eines Energienetzbetreibers zugeordnet undwerden von diesem versorgt. Es ist aber auch denkbar, dass Ladestationen LS1, LS2, ..., LSnz.B. in einzelnen Privatgaragen, etc. untergebracht sind. Dann können die Ladestationen LS1,LS2, ..., LSn auch von verschiedenen Netzknoten NK versorgt werden, wobei das auf daserfindungsgemäße Verfahren keine Auswirkung hat.

[0028] Die einzelnen Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn weisen eine Kommunikationsverbindungbeispielsweise über Power Line Carrier zu einem Datenverdichtungssystem DVS auf. DerartigeDatenverdichtungssysteme DVS sind beispielsweise dort angebracht, wo eine größere Anzahlan Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn z.B. unter einem bestimmten Netzknoten NK im Einsatzsind. So kann z.B. ein Datenverdichtungssystem DVS in einem Parkhaus, bei einem Parkplatz,einer Parkfläche eines Einkaufszentrums und/oder bei einem Flottenparkplatz einer Firmaeingerichtet werden.

[0029] Das Datenverdichtungssystem DVS umfasst zumindest ein Verdichtungsmodul VM undein Aufteilungsmodul AM und ist über eine Kommunikationsverbindung (z.B. Telefonverbin¬dung, Fernwirkstrecke, etc.) mit übergeordneten Verarbeitungssystemen BG1, ..., BGn, NMverbunden. Derartige übergeordnete Verarbeitungssysteme BG1, ..., BGn, NM sind beispiels¬weise Energiemanagementsysteme, Bilanzgruppenmanagementsysteme BG1, ..., BGn vonEnergieversorgern und/oder Netzmanagementsysteme NM von Netzbetreibern.

[0030] Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Verfahrensschritt 1von den Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn Daten über die jeweils aktuellen Prozesszustände derjeweiligen Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn bzw. der jeweiligen Aggregate Ladestati-on/Elektrofahrzeug LS1, LS2, ..., LSn z.B. über Power Line Carrier an das Datenverdichtungs¬systeme DVS weitergeleitet bzw. von diesem ermittelt. Diese Daten können beispielsweiseAngaben zum aktuellen Zustand einer Ladestation LS1, LS2, ..., LSn umfassen. D.h. es wird festgestellt, ob eine Ladestation LS1, LS2, LSn gerade belegt, frei, gestört, etc. ist. Weiterskönnen die Daten über die aktuellen Prozesszustände Informationen über einen maximalenSpeicherinhalt eines Elektrofahrzeugs, eine maximale und eine aktuelle Ladeleistung einesElektrofahrzeugs, eine maximale und aktuelle Blindleistung eines Elektrofahrzeugs, einen aktu¬ellen Speicherfüllstand eines Elektrofahrzeugs und/oder eine Bilanzgruppenzugehörigkeit einesElektrofahrzeugs bzw. seines Inhabers (d.h. welcher Energieversorger vom Inhaber gewähltworden ist bzw. mit welchem Energieversorger der Inhaber vertraglich verbunden ist) sowieeine Kundenfüllstandwunsch bis zu einem bestimmten Zeitpunkt beinhalten.

[0031] Diese Daten über die jeweils aktuellen Prozesszustände der Ladestationen LS1, LS2,...,LSn werden dann in einem zweiten Verfahrensschritt 2 vom Verdichtungsmodul VM des Daten¬verdichtungssystem DVS mittels geeigneter Protokolle und Methoden (z.B. einfache Summati¬on, statistische Summation, etc.) entsprechend zu Dateneinheiten zusammengefügt. Dabeikönnen beispielsweise Dateneinheiten für jede betroffene Bilanzgruppe bzw. Bilanzkreis und füreinen oder mehrere betroffene Netzbetreiber bzw. Netzknoten NK erstellt werden. Sind zumDatenverdichtungssystem DVS gehörenden Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn nur einem be¬stimmten Netzknoten NK zugeordnet, so können z.B. spezifische Dateneinheiten generiertwerden, in welchen die aktuellen Prozesszustände aller zu diesem Netzknoten NK gehörendenLadestationen LS1, LS2, ..., LSn enthalten sind.

[0032] In einem dritten Verfahrensschritt 3 werden dann die derart erzeugten Dateneinheiten andie jeweils entsprechenden, übergeordneten Verarbeitungssystem BG1, ..., BGn, NM weiterge¬leitet. Die Dateneinheiten werden dabei beispielsweise über eine Telekommunikationsverbin¬dung (z.B. Fernwirkstrecke, etc.) an die entsprechenden Bilanz- und/oder Energiemanagement¬systeme BG1, ..., BGn der betroffenen Energieversorger/-lieferanten bzw. an entsprechendeNetzmanagementsysteme NM der jeweils betroffenen Netzbetreiber übertragen. Von diesenVerarbeitungssystemen BG1, ..., BGn, NM können dann die Dateneinheiten zur Planung, Steu¬erung, Regelung, etc. der Energieversorgung bzw. des Netzbetriebs verwendet werden. VomDatenverdichtungssystem DVS können die Dateneinheiten zusätzlich mit technischen Merkma¬len wie z.B. maximale/ aktuelle Ladeleistung aller Aggregate LS1, LS2, ..., LSn, Füllstand derSumme der Akkumulatoren der Elektrofahrzeuge, etc. ergänzt werden.

[0033] Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass in einem vierten Verfahrensschritt 4 von denübergeordneten Verarbeitungssystemen BG1, ..., BGn, NM entsprechende Vorgaben und An¬forderungen als Gruppensignale an ein Datenverdichtungssystem DVS gesendet werden. Sokann beispielsweise von einem Bilanzgruppenmanagementsystem BG1, ..., BGn aus Sichteiner Bilanzgruppe als Gruppensignal eine vom Erzeugungsangebot abhängige Leistungsvor¬gabe für die Summe der Lade- bzw. Entladeleistung aller dieser Bilanzgruppe zugehörigenElektrofahrzeuginhaber übermittelt werden. Aus Sicht des Netzbetriebes kann ein möglichesGruppensignal z.B. Vorgaben für eine momentan maximal erlaubte Ladeleistung, für eine ge¬wünschte Blindleistung, etc. für die gesamte Gruppe von Ladestationen LS1, LS2, ..., LSnbeinhalten, welche einem bestimmten Netzknoten NK zugeordnet sind.

[0034] Die Gruppensignale werden dann in einem fünften Verfahrensschritt 5 vom Aufteilungs¬modul AM des Datenverdichtungssystems DVS entsprechend geeigneter Aufteilungsmethodenwie z.B. Linear Programming mit entsprechenden Nebenbedingungen und/oder mit Bevorzu¬gungszielfunktionen im Konfliktfall in Sollvorgaben für die jeweiligen Ladestationen LS1, LS2,..., LSn zerlegt. Das Linear Programming oder die lineare Optimierung ist ein Verfahren ausdem Bereich der Unternehmensforschung, um bestimmte Prozesse oder Verfahren auf Basisvon Bedingungen, Vorgaben, etc. zu optimieren.

[0035] Dabei wird eine lineare Zielfunktion über einer Menge - hier z.B. Ladestationen LS1,LS2, ..., LSn, die durch lineare Gleichungen und Ungleichungen eingeschränkt ist, optimiert.D.h. es wird vom Aufteilungsmodul AM die bestmögliche bzw. optimale Umsetzung der Grup¬pensignal auf Sollvorgaben für die Ladestationen LS1, LS2,..., LSn ermittelt.

[0036] In einem sechsten Verfahrensschritt 6 werden dann die derart ermittelten Sollvorgabenüber eine geeignete physikalische Verbindungen wie z.B. Power Line Carrier und unter Ver-

Wendung eines entsprechenden Protokolls (z.B. TCP/IP, etc.) an die einzelnen LadestationenLS1, LS2, LSn und damit auch an die Elektrofahrzeuge übertragen. Mittels der Sollvorgabenkönnen dann z.B. einzelne Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn zu- und/oder abgeschaltetund/oder Leistungssollwerte sowie Blindleistungssollwerte für die Ladestationen LS1, LS2, ...,LSn bzw. für die angeschlossenen Elektrofahrzeuge vorgegeben werden.

[0037] Vom Datenverdichtungssystem DVS wird damit eine Art Mittlerfunktionen zwischen denLade-/Entladeprozessen zwischen Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn und Elektrofahrzeugen undden zentralen Verarbeitungssystemen BG1, ..., BGn, NM bei Energieversorgern und Netzbe¬treibern eingenommen. Das Datenverdichtungssystem DVS läuft damit als Mittler in einem sogenannten Closed-Loop-Betrieb, von welchem in eine Zeitraster, welcher von den erforderli¬chen Reaktionszeiten in einem aktiven Netz- bzw. Bilanzgruppenmanagement abhängig ist,eine Erbringung von Energiedienstleistungen (z.B. Energieversorgung zum Laden von Elektro¬fahrzeugen, Nutzung von Speicherkapazitäten, etc.) vermittelt werden.

[0038] Das erfindungsgemäße Verfahren kann für Planung, Steuerung und Management vonNetzbetrieb und Energiemanagement eines Energieversorgers eingesetzt werden. Es kannaber auch nur für den Netzbetrieb oder für das Energiemanagement ausgerichtet sein, wobeibei einer Ausrichtung auf Energiemanagement auch Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn mehrererNetzknoten NK gemeinsam verwaltet werden können. Betreffend der Ladestationen LS1, LS2,..., LSn kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl bei Ladestationen LS1, LS2, LSn desNiederspannungsbereichs als auch bei Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn mit größerer Leistungz.B. aus dem Mittelspannungsbereich angewendet werden. Weiters ist das erfindungsgemäßeVerfahren auch bei einer gemischten Verbraucherstruktur einsetzbar, d.h. von einem Netzkno¬ten NK werden neben den Ladestationen LS1, LS2, ..., LSn auch andere Verbraucher bzw.Stromlasten versorgt.

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum dezentralen Energiemanagement für Ladestationen (LS1, LS2, LSn) fürElektrofahrzeuge, wobei von Elektrofahrzeugen über die Ladestationen (LS1, LS2, LSn)Energie aus einem Energieversorgungsnetz entnommen und/oder an ein Energieversor¬gungsnetz abgegeben wird, und wobei beim Laden und/oder Entladen von einer Ladestati¬on (LS1, LS2, ..., LSn) und einem Elektrofahrzeug eine Einheit gebildet wird, dadurch ge¬kennzeichnet, dass von einem Datenverdichtungssystem (DVS) Daten über jeweils aktu¬elle Prozesszustände der jeweiligen Ladestationen (LS1, LS2, ..., LSn) empfangen und ge¬sammelt werden (1), dass dann mittels eines Verdichtungsmoduls (VM) des Datenverdich¬tungssystems (DVS) diese Daten gemäß geeigneter Methoden zu Dateneinheiten zusam¬mengefügt werden (2), und dass die derart erzeugten Dateneinheiten an übergeordneteVerarbeitungssysteme (BG1, ..., BGn, NM), insbesondere entsprechende Bilanzgruppen¬managementsysteme und/oder Netzbetreibersysteme, weitergeleitet werden (3).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass geeignete Vorgaben alsGruppensignal für die Ladestationen (LS1, LS2, ..., LSn) von den übergeordneten Verar¬beitungssystemen (BG1, ..., BGn, NM) übermittelt werden (4), dass mittels eines Auftei¬lungsmoduls (AM) des Datenverdichtungssystems (DVS) das Gruppensignal in Sollvorga¬ben für die jeweiligen Ladestationen (LS1, LS2,..., LSn) zerlegt wird (5), und dass dann diejeweiligen Sollvorgaben an die entsprechenden Ladestationen (LS1, LS2,..., LSn) übermit¬telt werden (6).
3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass vom Ver¬dichtungsmodul (VM) die Daten über die aktuellen Prozesszustände insbesondere mittelsSummation, statistischer Summation zeitlicher Staffelung und/oder Priorisierung von An¬forderungen zu Dateneinheiten als geeignete Methoden zusammengefügt werden (2).
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Auftei¬ lungsmodul (AM) das Gruppensignal insbesondere mittels so genanntem Linear Program¬ming mit geeigneten Nebenbedingungen und/oder mit so genannten Bevorzugungsziel¬funktionen in die Sollvorgaben für die Ladestationen (LS1, LS2.....LSn) zerlegt werden (5).
5. 5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassmittels Verdichtung der Daten über die aktuellen Prozesszustände spezifische Datenein¬heiten für jeweils betroffenen Bilanzgruppen und die zugehörigen übergeordneten Verar¬beitungssysteme (BG1,..., BGn, NM) erzeugt werden.
6. 6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Verdichtung der Daten über die aktuellen Prozesszustände spezifische Datenein¬heiten erzeugt werden, in welche die aktuellen Prozesszustände aller zu einem Netzknoten(NK) zugeordneten Ladestationen (LS1, LS2.....LSn) enthalten sind.
7. 7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassmit einer erzeugten Dateneinheit technische Merkmale der Dateneinheit, insbesondere ak¬tuelle und/oder maximale Ladeleistung einer Summe von Ladestationen (LS1, LS2, ...,LSn), Füllstand der Summe von Elektrofahrzeugen an den Ladestationen (LS1, LS2, ...,LSn), etc., gesendet werden.
8. 8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassals Daten über den aktuellen Prozesszustand einer Ladestation (LS1, LS2, ..., LSn) insbe¬sondere ein aktuelle Zustandsmeldung, ein Speicherinhalt des Elektrofahrzeugs, eine ma¬ximale Ladeleistung des Elektrofahrzeugs, eine maximale Blindleistung des Elektrofahr¬zeugs, ein aktueller Speicherfüllstand, eine aktuelle Ladeleistung, eine aktuelle Blindleis¬tung und/oder Bilanzgruppenzugehörigkeit des Elektrofahrzeug ermittelt werden.
9. 9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassals Gruppensignal vom jeweils übergeordneten Verarbeitungssystem (BG1, ..., BGn, NM)insbesondere eine vom einem Energieerzeugungsangebot abhängige Leistungsvorgabefür alle zu einer Bilanzgruppe gehörenden Elektrofahrzeuge und/oder eine momentan er¬laubte maximal Ladeleistung und/oder gewünschte Blindleistung für alle zu einem Netzkno¬tenpunkt gehörenden Ladestationen (LS1, LS2,..., LSn) vorgegeben werden.
10. 10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassals Sollvorgaben für die jeweilige Ladestation (LS1, LS2, ..., LSn) insbesondere Signalezum Zu- und/oder Abschalten einer Ladestation, ein Leistungssollwert für die Ladestation(LS1, LS2, ..., LSn) und das Elektrofahrzeug in Lade- und/oder Entladerichtung, ein Blind¬leistungssollwert für die Ladestation und das Elektrofahrzeug in Lade- und/oder Entlade¬richtung, etc. an die jeweilige Ladestation (LS1, LS2,..., LSn) übertragen werden. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen