AT514108B1 - Method, device and computer program for controlling a power supply system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Steuern eines Energieversorgungssystems (1), das zumindest eine Energieerzeugungseinrichtung (3), hiermit elektrisch verbundene Energiespeichermittel (6) und eine mit der Energieerzeugungseinrichtung (3) und den Energiespeichermitteln (6) verbundene Steuerung (16) aufweist, wobei die erzeugte elektrische Energie, das Ladevolumen der Energiespeichermittel (6) und der Energiebedarf von an das Energieversorgungssystem angeschlossenen Verbrauchern (4) mittels mit der Steuerung (16) verbundener Sensoren (17, 18, 19, 20) erfasst werden und die Steuerung (16) abhängig von den Messergebnissen ein mit den Energiespeichermitteln (6) verbundenes Batterieladegerät (7) und mit den Energiespeichermitteln (6) verbundene Wechselrichter (9, 10, 11) steuert, um damit den Energiefluss zu und von den Energiespeichermitteln (6) zu steuern, wobei ein einstellbarer Wert eines minimalen Ladevolumens der Energiespeichermittel (6) in die Steuerung (16) eingespeichert wird und die Wechselrichter (9, 10, 11) mittels der Steuerung (16) zum Stoppen der Energieentnahme aus den Energiespeichermitteln (6) angesteuert werden, wenn das erfasste Ladevolumen der Energiespeichermittel (6) den eingespeicherten Wert unterschreitet oder ein Energiebezug aus einem mit den Verbrauchern (4) verbundenen öffentlichen Energieversorgungsnetz (5) erfasst wird.Method for controlling a power supply system (1) comprising at least one energy generating device (3), energy storage means (6) electrically connected thereto and a controller (16) connected to the energy generating device (3) and the energy storage means (6), the generated electrical energy , the charging volume of the energy storage means (6) and the energy consumption of connected to the power supply system consumers (4) by means of the controller (16) connected sensors (17, 18, 19, 20) are detected and the controller (16) depending on the measurement results a battery charger (7) connected to the energy storage means (6) and inverters (9, 10, 11) connected to the energy storage means (6) for controlling the flow of energy to and from the energy storage means (6), an adjustable value of minimum charge volume of the energy storage means (6) is stored in the controller (16) and the inverters (9, 10, 11) are controlled by means of the control (16) for stopping the removal of energy from the energy storage means (6) when the detected charge volume of the energy storage means (6) falls below the stored value or an energy reference from a consumer (4) connected public power grid (5) is detected.
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Energieversorgungssystems, das zumindest eine Energieerzeugungseinrichtung, hiermit elektrisch verbundene Energiespeichermittel für die Speicherung elektrischer Energie und eine mit der Energieerzeugungseinrichtung und den Energiespeichermitteln verbundene Steuerung aufweist, wobei die erzeugte elektrische Energie, das Ladevolumen der Energiespeichermittel und der Energiebedarf von an das Energieversorgungssystem angeschlossenen Verbrauchern mittels mit der Steuerung verbundener Sensoren messtechnisch erfasst werden und die Steuerung abhängig von den Messergebnissen ein mit den Energiespeichermitteln verbundenes Batterieladegerät und mit den Energiespeichermitteln verbundene Wechselrichter oder Frequenzumrichter steuert, um damit den Energiefluss zu und von den Energiespeichermitteln zu steuern.Description: The invention relates to a method for controlling an energy supply system, which has at least one energy generation device, hereby electrically connected energy storage means for storing electrical energy and a control connected to the energy generation device and the energy storage means, the generated electrical energy, the charging volume of the energy storage means and the energy requirement of consumers connected to the energy supply system is measured by means of sensors connected to the control, and the control, depending on the measurement results, controls a battery charger connected to the energy storage means and inverters or frequency converters connected to the energy storage means, in order to thereby control the energy flow to and from the energy storage means to control.
[0002] Die Erfindung betrifft zudem eine Steuerung für ein Energieversorgungssystem, ein Energieversorgungssystem und ein Computerprogramm zum Steuern eines Energieversorgungssystems.The invention also relates to a controller for an energy supply system, an energy supply system and a computer program for controlling an energy supply system.
[0003] Die Erzeugung elektrischer Energie aus regenerativen Energiequellen, wie Wind, Sonne und/oder Wasserkraft, sowie deren Speicherung, um Energie in jenen Fällen zu entnehmen, in welchen die regenerativen Energiequellen eine hinreichende Versorgung von Verbrauchern mit elektrischer Energie nicht gewährleisten, ist bekannt. Zur weiteren Steigerung der Versorgungssicherheit können die Verbraucher zusätzlich mit einem öffentlichen Energieversorgungsnetz selektiv verbunden werden.The generation of electrical energy from renewable energy sources, such as wind, sun and / or hydropower, and their storage in order to draw energy in those cases in which the regenerative energy sources do not ensure a sufficient supply of consumers with electrical energy is known , To further increase security of supply, consumers can also be selectively connected to a public energy supply network.
[0004] Aus der DE 20 2012 009 347 U1 ist ein System zur Speicherung elektrischer Energie bekannt, bei dem es um die Minimierung der von einem öffentlichen Stromversorgungsnetz bezogenen Leistung in einem Hausnetz geht. Hierfür ist ein Solarmodul über einen Wechselrichter mit den Phasen des öffentlichen Stromversorgungsnetzes verbunden, an das ein Verbraucher angeschlossen ist. An eine der Phasen ist ein Speichersystem angeschlossen, das ein Batterieladegerät, einen Wechselrichter, eine Speicherbatterie und eine Steuerung umfasst. Letztere steuert die Leistungsflüsse zwischen der Batterie, dem Solarmodul und dem Stromversorgungsnetz. Die Batterie wird bei Bedarf mit überschüssiger Energie aus dem Solarmodul geladen.From DE 20 2012 009 347 U1 a system for storing electrical energy is known, which involves minimizing the power obtained from a public power supply network in a house network. For this purpose, a solar module is connected via an inverter to the phases of the public power supply network to which a consumer is connected. A storage system is connected to one of the phases, which comprises a battery charger, an inverter, a storage battery and a controller. The latter controls the power flows between the battery, the solar module and the power supply network. If necessary, the battery is charged with excess energy from the solar module.
[0005] Die DE 20 2011 005 048 U1 offenbart eine elektrische Energieverteilungsvorrichtung für ein Gebäude, das eine gebäudeeigene Stromerzeugungseinrichtung, z.B. eine Solaranlage, besitzt und gleichzeitig mit einem öffentlichen Stromnetz verbindbar ist. Abhängig von der Größe und der Richtung der zwischen einem Hausnetz und dem öffentlichen Netz fließenden Wirkleistung wird über eine Regelung eine Verbraucheransteuerung zum Aufladen mindestens eines Speichermediums mit Strom aus dem Hausnetz geregelt.DE 20 2011 005 048 U1 discloses an electrical energy distribution device for a building, which has a building's own power generation device, e.g. owns a solar system and can also be connected to a public power grid. Depending on the size and the direction of the active power flowing between a house network and the public network, a consumer control for charging at least one storage medium with electricity from the house network is regulated via a controller.
[0006] Die DE 10 2009 058 372 A1 betrifft ein dezentrales Energieversorgungssystem, mit dem der mittels einer lokalen Kraft-Wärme- Kopplungs-Anlage oder mittels einer Photovoltaik-Anlage erzeugte elektrische Strom in einen an das öffentliche Netz angeschlossenen elektrischen Energiespeicher eingespeist wird. Der gespeicherte Strom wird zur Versorgung von an den Energiespeicher angeschlossenen Verbrauchern verwendet oder in das öffentliche Netz eingespeist.DE 10 2009 058 372 A1 relates to a decentralized energy supply system with which the electrical current generated by means of a local cogeneration system or by means of a photovoltaic system is fed into an electrical energy store connected to the public network. The stored electricity is used to supply consumers connected to the energy store or fed into the public grid.
[0007] Diese Vorrichtungen ermöglichen grundsätzlich die Steuerung von Energieflüssen zwischen den Energie bereitstellenden Anlagen, den Speichermitteln und den elektrischen Verbrauchern. Es besteht aber darüber hinaus der Bedarf, diese Steuerungen weiter zu verbessern. Insbesondere weisen diese Steuerungen wenig Flexibilität zur Erfüllung individueller Anforderungen eines Benutzers und somit zur Optimierung des Steuerungsverfahrens auf.These devices basically enable the control of energy flows between the energy supply systems, the storage means and the electrical consumers. However, there is also a need to further improve these controls. In particular, these controls have little flexibility to meet the individual requirements of a user and thus to optimize the control method.
[0008] Die US 2008/0303527 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Überwachung des Zustands eines Batteriesystems. Hierfür werden Lade-, Entlade- und Kriechströme einzelner Batteriegruppen gemessen, mit Mittelwerten verglichen und aus Abweichungen der Messwerte von den Mittelwerten in einem vordefinierten Ausmaß auf eine Fehlersituation rückgeschlossen.[0008] US 2008/0303527 A1 discloses a system and a method for monitoring the status of a battery system. For this purpose, charging, discharging and leakage currents of individual battery groups are measured, compared with mean values and a deviation from the measured values from the mean values is deduced to a predefined extent from an error situation.
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AT514 108B1 2018-02-15 österreichisches patentamt [0009] Die JP 2012-130161 betrifft die Erfassung der Differenz zwischen einer erzeugten und einer verbrauchten Leistung in einem Energieversorgungssystem, wobei abhängig davon, ob die Differenz einen Schwellenwert überschreitet, Energie aus einer wiederaufladbaren Batterie entnommen wird.AT514 108B1 2018-02-15 Austrian Patent Office JP 2012-130161 relates to the detection of the difference between a generated and a consumed power in an energy supply system, wherein energy is taken from a rechargeable battery depending on whether the difference exceeds a threshold value becomes.
[0010] Aus der US 6,380,715 B1 geht ein Energieversorgungssystem hervor, welches eine Wechselstromquelle für die Stromversorgung variierender Lasten bis zu einer definierten Lastobergrenze aufweist, wobei wiederaufladbare Batterien für die Abdeckung eines über die Lastobergrenze hinausgehenden Leistungsbedarfs vorgesehen sind.Is an energy supply system, which has an AC power source for the power supply of varying loads up to a defined load limit, rechargeable batteries are provided to cover a power requirement beyond the load limit.
[0011] Die KR 10-2004-0076655 offenbart eine Vorrichtung mit einer Wechselstromquelle und einer wiederaufladbaren Batterie. Die Vorrichtung dient der Aufrechterhaltung der Stromversorgung eines Verbrauchers mit Strom aus der Batterie, wenn die Wechselstromquelle ausfällt.[0011] KR 10-2004-0076655 discloses a device with an AC power source and a rechargeable battery. The device is used to maintain the power supply of a consumer with power from the battery when the AC power source fails.
[0012] Die JP 2012-178953 betrifft ein Verfahren zum Ermitteln und Steuern des maximal erlaubten Lade- und Entladestroms eines Batteriesystems aus mehreren in Serie geschalteten Zellen, auf Grundlage der über den Innenwiderstand der Zellen berechneten verbliebenen ZellKapazitäten.JP 2012-178953 relates to a method for determining and controlling the maximum permitted charging and discharging current of a battery system from a plurality of cells connected in series, on the basis of the remaining cell capacities calculated via the internal resistance of the cells.
[0013] Diese Veröffentlichungen betreffen somit lediglich Batteriesysteme oder es gehen hieraus Energieversorgungssysteme hervor, die keine zur Erfüllung individueller Anforderungen eines Benutzers und zur Optimierung eines Steuerungsverfahrens gezielt ausgebildeten Steuerungen aufweisen.[0013] These publications therefore relate only to battery systems, or they result from energy supply systems which do not have any controls specifically designed to meet the individual requirements of a user and to optimize a control method.
[0014] Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Energieversorgungssystems wie eingangs angegeben zu schaffen, das die Zuverlässigkeit des Energieversorgungssystems selbst erhöht bzw. dessen Ausfallswahrscheinlichkeit minimiert, die Sicherheit der Versorgung mit elektrischer Energie erhöht und die Energieentnahme aus dem System sowohl benutzerdefiniert als auch bedarfsorientiert steuern kann.It is an object of the invention to provide a method for controlling an energy supply system as stated at the outset, which increases the reliability of the energy supply system itself or minimizes its probability of failure, increases the security of the supply of electrical energy and both the energy withdrawal from the system can control user-defined as well as demand-oriented.
[0015] Hierfür sieht die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Energieversorgungssystems wie in Anspruch 1 definiert vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.To this end, the invention provides a method for controlling an energy supply system as defined in claim 1. Advantageous embodiments and further developments are specified in the dependent claims.
[0016] Weiters sieht die Erfindung ein Computerprogramm zum Steuern eines Energieversorgungssystems wie in Anspruch 10 definiert, eine Steuerung für ein Energieversorgungssystem wie in den Ansprüchen 11 bis 14 definiert und ein Energieversorgungssystem wie in Anspruch 15 definiert vor.Furthermore, the invention provides a computer program for controlling an energy supply system as defined in claim 10, a controller for an energy supply system as defined in claims 11 to 14 and an energy supply system as defined in claim 15.
[0017] Gemäß der Erfindung wird somit ein einstellbarer Wert eines minimalen Ladevolumens der Energiespeichermittel in die Steuerung eingespeichert; die Wechselrichter oder Frequenzumrichter werden mittels der Steuerung zum Stoppen der Energieentnahme aus den Energiespeichermitteln angesteuert, wenn zumindest einer der beiden Fälle eintritt, dass das erfasste Ladevolumen der Energiespeichermittel den eingespeicherten Wert für das minimale Ladevolumen der Energiespeichermittel unterschreitet oder dass ein Energiebezug aus einem mit den Verbrauchern verbundenen öffentlichen Energieversorgungsnetz mittels der Sensoren messtechnisch erfasst wird. Bei der vorliegenden Technik wird der Energiefluss zu und von den Speichermitteln (Energiespeichermitteln) eines Energieversorgungssystems gesteuert, das zumindest eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie (Energieerzeugungseinrichtung), wie beispielsweise eine Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage und/oder eine Wasserkraftanlage, aufweist. Das (lokale) Energieversorgungssystem besitzt Anschlüsse für einen oder mehrere (lokale) elektrische Verbraucher, um diese mit der lokal erzeugten Energie und/oder der gespeicherten Energie zu versorgen. Für die Steuerung des Energieflusses werden sowohl die erzeugte elektrische Energie als auch das Ladevolumen der Speichermittel und der Energiebedarf der Verbraucher messtechnisch erfasst. Auf diese Weise kann vorgesehen werden, die Speichermittel nur dann aufzuladen, wenn die örtlich erzeugte elektrische Energie den Energieverbrauch durch die Verbraucher übersteigt. Vorzugsweise werden die Verbraucher, soweit dies möglich ist, mit Energie nur von der Energieerzeugungseinrichtung versorgt. Sollte der Verbrauch die Menge erzeugter Energie jedoch übersteigen, wird zusätzliche Energie ausAccording to the invention, an adjustable value of a minimum loading volume of the energy storage means is thus stored in the controller; the inverters or frequency inverters are controlled by means of the controller to stop the removal of energy from the energy storage means if at least one of the two cases occurs that the detected loading volume of the energy storage means falls below the stored value for the minimum loading volume of the energy storage means or that an energy supply from one with the consumers connected public power supply network is measured using the sensors. In the present technology, the energy flow to and from the storage means (energy storage means) of an energy supply system is controlled, which has at least one device for generating electrical energy (energy generating device), such as a photovoltaic system, a wind turbine and / or a hydropower plant. The (local) energy supply system has connections for one or more (local) electrical consumers in order to supply them with the locally generated energy and / or the stored energy. To control the flow of energy, both the electrical energy generated as well as the loading volume of the storage means and the energy consumption of the consumers are measured. In this way, it can be provided that the storage means are only charged when the locally generated electrical energy exceeds the energy consumption by the consumers. As far as possible, the consumers are preferably supplied with energy only by the energy generating device. However, if consumption exceeds the amount of energy generated, additional energy will be used
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AT514 108B1 2018-02-15 österreichisches patentamt den Speichermitteln bereitgestellt, wodurch deren Ladevolumen entsprechend reduziert wird. Die Speichermittel sind im Wesentlichen wiederaufladbare Batterien bzw. Akkumulatoren, deren Lebensdauer in bekannter Weise durch die Anzahl der Lade-/Entladevorgänge begrenzt wird. Zudem wird die Lebensdauer wesentlich durch die Höhe jenes Ladevolumens bestimmt, bis zu dem die Speichermittel entladen werden. Aus diesem Grund sollen für diese Art der Energiespeicherung geeignete wiederaufladbare Batterien nicht unterhalb eines minimalen Ladevolumens entladen werden. Dieses minimale Ladevolumen ist jedoch vom Typ der Batterie selbst abhängig. Um nun die Zuverlässigkeit des Energieversorgungssystems zu erhöhen bzw. dessen Wahrscheinlichkeit für einen Ausfall durch Batterieschäden zu minimieren, verhindert die Steuerung eine Energieentnahme aus den Speichermitteln sowohl bei Unterschreiten des einstellbaren minimalen Ladevolumens der Speichermittel als auch bei Erfassen eines Energiebezugs aus einem mit den Verbrauchern verbundenen öffentlichen Energieversorgungsnetz mittels der Sensoren. Dadurch, dass der Wert des minimalen Ladevolumens einstellbar ist, kann eine Optimierung der Lebensdauer der Batterien abhängig von deren Konstruktion und technischen Daten erfolgen. Die Einstellung des minimalen Ladevolumens erfolgt vorzugsweise mittels der Steuerung.AT514 108B1 2018-02-15 Austrian patent office made available to the storage media, whereby their loading volume is reduced accordingly. The storage means are essentially rechargeable batteries or accumulators, the service life of which is limited in a known manner by the number of charging / discharging processes. In addition, the service life is largely determined by the amount of the loading volume up to which the storage medium is discharged. For this reason, rechargeable batteries suitable for this type of energy storage should not be discharged below a minimal charge volume. However, this minimum charge volume depends on the type of battery itself. In order to increase the reliability of the energy supply system or to minimize its probability of failure due to battery damage, the control prevents energy consumption from the storage means both when the storage medium falls below the adjustable minimum charging volume and when a supply of energy is detected from a public service connected to the consumers Power supply network using the sensors. Because the value of the minimum charge volume can be adjusted, the life of the batteries can be optimized depending on their design and technical data. The minimum charge volume is preferably set by means of the control.
[0018] Um die Lebensdauer der Batterien weiter zu erhöhen, ist es zweckmäßig, wenn die Steuerung den Wert des minimalen Ladevolumens abhängig vom Alter der Energiespeichermittel erhöht. Auf diese Weise wird dem Alterungsprozess der Batterien entgegengewirkt. Das Ausmaß, um das der Wert des minimalen Ladevolumens mit zunehmendem Batteriealter erhöht wird, kann durch Eingabe des Batterietyps in die Steuerung (die entsprechende Batteriedaten gespeichert hat oder auf gespeicherte Batteriedaten zugreifen kann) automatisch ermittelt oder manuell mittels Parametern eingegeben werden. Der jeweilige Wert des minimalen Ladevolumens muss hierbei keinesfalls in einem linearen Zusammenhang mit dem Batteriealter stehen. Zudem können auch die Zeitintervalle für die Anpassung des minimalen Ladevolumens einstellbar sein, sodass insbesondere auch eine im Wesentlichen kontinuierliche Anpassung möglich ist. Das Batteriealter kann beispielsweise über die erfolgten Ladezyklen definiert und festgestellt werden.In order to increase the life of the batteries further, it is useful if the control increases the value of the minimum charge volume depending on the age of the energy storage means. In this way, the aging process of the batteries is counteracted. The extent to which the value of the minimum charge volume increases with increasing battery age can be determined automatically by entering the battery type in the controller (which has stored the relevant battery data or can access stored battery data) or entered manually using parameters. The respective value of the minimum charge volume does not have to be linearly related to the battery age. In addition, the time intervals for the adjustment of the minimum loading volume can also be adjustable, so that in particular an essentially continuous adjustment is also possible. The battery age can be defined and determined, for example, via the charging cycles that have taken place.
[0019] Hinsichtlich der Sicherheit der Versorgung mit elektrischer Energie ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuerung eine Energieentnahme aus den Energiespeichermitteln bei Unterschreiten eines einstellbaren zweiten Ladevolumens der Energiespeichermittel anhält, wobei der Wert des zweiten Ladevolumens höher als jener des minimalen Ladevolumens ist. Auf diese Weise wird ein ungehindertes Entladen der Energiespeichermittel bis zum minimalen Ladevolumen verhindert. Die durch die Differenz zwischen dem zweiten Ladevolumen und dem minimalen Ladevolumen gegebene Restenergie kann demnach für eine Notstromversorgung aufbewahrt werden, also z.B. für den Fall, dass weder die Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie noch ein allfälliges öffentliches oder lokales Energieversorgungsnetz ausreichend Energie liefern. Der Wert des zweiten Ladevolumens kann über die Steuerung, gegebenenfalls in Abhängigkeit vom jeweiligen Wert des minimalen Ladevolumens, eingegeben werden.With regard to the security of the supply of electrical energy, it is particularly advantageous if the controller stops taking energy from the energy storage means when the energy storage means falls below an adjustable second charging volume, the value of the second charging volume being higher than that of the minimum charging volume. In this way, unhindered unloading of the energy storage means is prevented up to the minimum charge volume. The residual energy given by the difference between the second charging volume and the minimum charging volume can therefore be kept for an emergency power supply, e.g. in the event that neither the facility for generating electrical energy nor any public or local energy supply network provides sufficient energy. The value of the second loading volume can be entered via the control, depending on the respective value of the minimum loading volume.
[0020] Um die gespeicherte Restenergie den Verbrauchern im Bedarfsfall zuzuführen, gibt die Steuerung eine Energieentnahme aus den Energiespeichermitteln bis zum minimalen Ladevolumen abhängig von einer manuellen Anweisung frei. Der Benutzer des Energieversorgungssystems entscheidet somit mittels seiner manuellen Anweisung selbst, ob und wann die Restenergie entnommen werden soll.In order to supply the stored residual energy to the consumers when necessary, the controller releases an energy withdrawal from the energy storage means up to the minimum loading volume depending on a manual instruction. The user of the energy supply system thus decides by means of his manual instruction whether and when the residual energy should be removed.
[0021] Wenn die Steuerung einen Ausfall eines mit den Verbrauchern verbundenen öffentlichen Energieversorgungsnetzes messtechnisch erfasst und eine Energieentnahme aus den Energiespeichermitteln bis zum minimalen Ladevolumen automatisch freigibt, ist eine Notstromversorgung auch ohne Bestätigung durch einen Benutzer gewährleistet. Die Versorgung der Verbraucher erfolgt somit über die erzeugte Energie und die gespeicherte Restenergie. Die automatische Freigabe kann, sobald die Versorgung über das öffentliche Energieversorgungsnetz wieder zu Verfügung steht, zurückgenommen, und die Verbraucher können anstatt über die Batterien über das öffentliche Netz versorgt werden. Auf diese Weise kann zumindest ein Teil der gespeicherten Restenergie für einen neuerlichen Netzausfall aufbewahrt werden. Die LadungIf the control system detects a failure of a public energy supply network connected to the consumers and automatically releases energy consumption from the energy storage means up to the minimum charge volume, an emergency power supply is guaranteed even without confirmation by a user. The consumers are thus supplied via the energy generated and the stored residual energy. The automatic release can be withdrawn as soon as the supply via the public energy supply network is available again, and the consumers can be supplied via the public network instead of the batteries. In this way, at least part of the stored residual energy can be saved for a new power failure. The charge
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AT514 108B1 2018-02-15 österreichisches patentamt der Speichermittel erfolgt vorzugsweise, sobald die erzeugte Energie den Verbrauch übersteigt.AT514 108B1 2018-02-15 Austrian patent office of the storage means is preferably carried out as soon as the energy generated exceeds consumption.
[0022] Das Energieversorgungssystem lässt sich besonders flexibel betreiben, wenn die Steuerung die aus den Energiespeichermitteln entnommene elektrische Leistung einstellbar begrenzt. Hierdurch kann, unabhängig vom Ladevolumen der Energiespeichermittel, die Geschwindigkeit der Energieentnahme reduziert werden, um in vorteilhafter Weise mehr Energie für eine allfällige Notstromversorgung bereit zu halten. Die Versorgung mit elektrischer Energie wird abhängig von der erzeugten Leistung und der aus den Speichermitteln entnommenen Leistung nötigenfalls auf bestimmte Verbraucher beschränkt. Diese bestimmten Verbraucher (gegebenenfalls auch nur ein spezieller Verbraucher) werden vorab vom Benutzer definiert und in die Steuerung eingegeben oder von der Steuerung beispielsweise mittels einer Prioritätsliste automatisch ausgewählt. Die Begrenzung der entnommenen elektrischen Leistung kann auch abhängig von der Tageszeit erfolgen.The energy supply system can be operated particularly flexibly if the control limits the electrical power taken from the energy storage means in an adjustable manner. As a result, regardless of the loading volume of the energy storage means, the speed of the energy withdrawal can be reduced in order to advantageously keep more energy available for any emergency power supply. Depending on the power generated and the power taken from the storage means, the supply of electrical energy is limited to certain consumers if necessary. These specific consumers (possibly also only a special consumer) are defined in advance by the user and entered into the control or are automatically selected by the control, for example using a priority list. The electrical power drawn can also be limited depending on the time of day.
[0023] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerung für eine zusätzliche Energiezufuhr zu den Verbrauchern eine Verbindung der Verbraucher mit einem öffentlichen Energieversorgungsnetz herstellt. Auf diese Weise kann die Versorgung der Verbraucher mit ausreichender Energie selbst dann sichergestellt werden, wenn die örtlich erzeugte elektrische Energie und die aus den Batterien entnommene Energie hierfür nicht ausreichen. Die Verbraucher können somit gleichzeitig mit der erzeugten Energie und von dem öffentlichen Energieversorgungsnetz versorgt werden. Dabei wird die Steuerung angewiesen, eine Energieentnahme aus den Speichermitteln im Falle eines Energiebezugs aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz zu unterbinden. Die Verbindung mit dem öffentlichen Energieversorgungsnetz kann bedarfsweise automatisch hergestellt und wieder getrennt werden. Die Trennung kann insbesondere erfolgen, wenn die Steuerung aufgrund der erzeugten Energie und des Ladevolumens oder der entnehmbaren Leistung der Batterien ermittelt, dass eine ausreichende Energieversorgung auch ohne das öffentliche Netz möglich ist.It when the controller for an additional supply of energy to the consumer connects the consumer with a public power supply network is particularly advantageous. In this way, the supply of the consumers with sufficient energy can be ensured even if the locally generated electrical energy and the energy taken from the batteries are insufficient for this. The consumers can thus be supplied simultaneously with the energy generated and from the public energy supply network. The controller is instructed to prevent energy consumption from the storage means in the event of an energy supply from the public energy supply network. If necessary, the connection to the public energy supply network can be established and disconnected automatically. The separation can take place in particular if the control determines on the basis of the energy generated and the charging volume or the removable power of the batteries that an adequate energy supply is possible even without the public grid.
[0024] Für einen besonders wirtschaftlichen Betrieb des Energieversorgungssystems ist es zudem vorteilhaft, wenn die Steuerung eine Energieentnahme aus einem mit den Verbrauchern verbundenen öffentlichen Energieversorgungsnetz messtechnisch erfasst und während dieser Energieentnahme eine Energiezufuhr zu den Energiespeichermitteln verhindert. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Speichermittel mit teurer Energie aus dem öffentlichen Netz geladen werden.For a particularly economical operation of the energy supply system, it is also advantageous if the control system detects an energy withdrawal from a public energy supply network connected to the consumers and prevents an energy supply to the energy storage means during this energy withdrawal. This prevents the storage means from being loaded with expensive energy from the public grid.
[0025] Auch ist es günstig, wenn die Steuerung die Energieaufnahme der Verbraucher messtechnisch erfasst und die verbleibende maximale Dauer der Entnahme elektrischer Energie aus den Energiespeichermitteln ermittelt und ausgibt. Die verbleibende maximale Dauer ist ein Schätzwert, der die gegenwärtig erzeugte Energie, gegebenenfalls unter Einrechnung historischer Erfahrungswerte, und das Ladevolumen der Batterien berücksichtigt. Der Schätzwert kann dem Benutzer als Entscheidungshilfe für allfällige Änderungen des Steuerverfahrens dienen. Auch können hiervon automatisch erfolgende Steueranweisungen abgeleitet werden. Die Ausgabe kann beispielsweise über eine optische Anzeigevorrichtung, akustisch, fühlbar oder eine Kombination hiervon erfolgen.It is also expedient if the control measures the energy consumption of the consumers by measurement and determines and outputs the remaining maximum duration of the removal of electrical energy from the energy storage means. The remaining maximum duration is an estimate that takes into account the energy currently generated, possibly including historical experience, and the charge volume of the batteries. The estimated value can serve the user as a decision-making aid for any changes to the tax procedure. Control instructions that occur automatically can also be derived from this. The output can take place, for example, via an optical display device, acoustically, perceptibly or a combination thereof.
[0026] Die Erfindung betrifft auch ein zum Steuern eines Energieversorgungssystems vorgesehenes Computerprogramm auf einem Speicher, der computerlesbare Programmbefehle speichert, die, wenn sie von einem Computersystem ausgeführt werden, ein Verfahren wie vorstehend angegeben wurde durchführen. Unter einem Computersystem bzw. Rechnermittel für die Ausführung der Programmbefehle wird in nicht einschränkender Weise auch jedes z.B. einen Mikro- bzw. Befehlsprozessor aufweisende System oder ein Mikrocomputer verstanden, das bzw. der zum Lesen und Ausführen der Programmbefehle geeignet ist.The invention also relates to a computer program provided for controlling a power supply system on a memory which stores computer-readable program instructions which, when executed by a computer system, carry out a method as stated above. Under a computer system or computer means for executing the program instructions, each e.g. a system having a microprocessor or command processor understood or a microcomputer which is suitable for reading and executing the program commands.
[0027] Die vorliegende Steuerung oder Steuereinheit für ein Energieversorgungssystem, das zumindest ein Stromnetz, eine hiermit verbundene Energieerzeugungseinrichtung, hiermit elektrisch verbundene Energiespeichermittel für die Speicherung elektrischer Energie und zumindest einen die Energiespeichermittel mit dem Stromnetz verbindenden Wechselrichter oder Frequenzumrichter sowie ein mit den Energiespeichermitteln verbundenes Batterieladege4/12The present control or control unit for an energy supply system, the at least one power network, a power generation device connected to it, hereby electrically connected energy storage means for storing electrical energy and at least one inverter or frequency converter connecting the energy storage means to the power supply and a battery charger 4 connected to the energy storage means / 12
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Patentamt rät aufweist, enthält Eingabe- oder Verbindungsmittel zu einem separaten, ein Eingabemittel enthaltendes Gerät, zur Eingabe eines einstellbaren Werts eines minimalen Ladevolumens der Energiespeichermittel in die Steuerung, Programmspeichermittel zur Speicherung eines Computerprogramms wie vorstehend angegeben, mit den Programmspeichermitteln verbundene Rechnermittel, ein Stoppmodul, welches mit dem zumindest einen Wechselrichter oder Frequenzumrichter verbunden ist, um eine Energieentnahme aus den Energiespeichermitteln bei Unterschreiten des einstellbaren Werts des minimalen Ladevolumens der Energiespeichermittel sowie bei Energiebezug aus einem mit Verbrauchern verbundenen öffentlichen Energieversorgungsnetz zu stoppen, und Signalübertragungsmittel zur Übertragung und zum Empfang von Steuersignalen und Messsignalen von mit der Steuerung verbundenen Sensoren. Das Energieversorgungssystem wird somit mittels der Steuerung zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte gesteuert. Die Steuerung kann als eigenständiges, mobiles oder zur Befestigung geeignetes Steuermodul oder -gerät ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft wird die Steuerung einfach an einer gewöhnlichen, der Stromversorgung dienenden Steckdose angesteckt. Die Steuerung verfügt entweder über eigene Anzeige- und Eingabemittel, wie ein Display und ein Bedienfeld, oder über ein Verbindungsmittel, beispielsweise für eine Internetverbindung, zu einem separaten, Anzeige- und Eingabemittel enthaltenden Gerät, wie einem PC oder einem Mobiltelefon. Für die Übertragung von Steuersignalen zu den zu steuernden Elementen des Energieversorgungssystems wie Schalter, Wechselrichter, Batterieladegerät, DC/DC Wandler, Verbraucher und/oder Ein-/Ausgabevorrichtungen, sowie zum Empfang von Messwerten der erzeugten elektrischen Energie und des Ladevolumens der Speichermittel bzw. des Energiebedarfs der Verbraucher weist die Steuerung Signalübertragungsmittel auf.Patentamt advises, contains input or connection means to a separate device containing an input means, for inputting an adjustable value of a minimum loading volume of the energy storage means into the controller, program storage means for storing a computer program as stated above, computer means connected to the program storage means, a stop module, which is connected to the at least one inverter or frequency converter in order to stop energy withdrawal from the energy storage means when the value falls below the minimum value for the minimum charging volume of the energy storage means and when energy is drawn from a public energy supply network connected to consumers, and signal transmission means for transmitting and receiving control signals and Measurement signals from sensors connected to the control. The energy supply system is thus controlled by means of the controller for executing the method steps described above. The controller can be designed as an independent, mobile or suitable control module or device. The controller is particularly advantageously simply plugged into an ordinary power outlet. The control either has its own display and input means, such as a display and a control panel, or a connection means, for example for an Internet connection, to a separate device containing display and input means, such as a PC or a mobile phone. For the transmission of control signals to the elements of the power supply system to be controlled, such as switches, inverters, battery chargers, DC / DC converters, consumers and / or input / output devices, as well as for receiving measured values of the electrical energy generated and the charge volume of the storage medium or the The control has signal transmission means for the energy requirements of the consumers.
[0028] In einer Ausführungsform sind die Signalübertragungsmittel, zumindest teilweise, für eine drahtlose Signalübertragung ausgebildet. Die Signalübertragungsmittel der Steuerung können hierfür beispielsweise Sende- und Empfangseinrichtungen für Mobilfunkübertragungen, wie nach dem GSM, UMTS oder LTE Standard, oder für Bluetooth-Übertragungen enthalten.[0028] In one embodiment, the signal transmission means are, at least partially, designed for wireless signal transmission. For this purpose, the signal transmission means of the control can contain, for example, transmitting and receiving devices for mobile radio transmissions, such as according to the GSM, UMTS or LTE standard, or for Bluetooth transmissions.
[0029] Die Signalübertragungsmittel können auch, zumindest teilweise, für eine PowerlineSignalübertragung ausgebildet sein. Die Signalübertragungsmittel weisen in diesem Fall alle nötigen Einrichtungen zum Modulieren bzw. Demodulieren der Steuersignale und Messwerte auf/von den für die Stromversorgung verwendeten Leitungen auf.The signal transmission means can also, at least partially, be designed for a Powerline signal transmission. In this case, the signal transmission means have all the necessary devices for modulating or demodulating the control signals and measured values on / from the lines used for the power supply.
[0030] In noch einer weiteren Ausführungsform sind die Signalübertragungsmittel, zumindest teilweise, elektrische Leitungen oder Leitungsanschlüsse. Die Steuerung weist in dieser Ausführungsform entweder selbst Leitungen für die jeweilige Signalübertragung oder beispielsweise Stecker oder Buchsen als Leitungsanschlüsse auf.In yet another embodiment, the signal transmission means are, at least in part, electrical lines or line connections. In this embodiment, the control either has lines for the respective signal transmission or, for example, plugs or sockets as line connections.
[0031] Selbstverständlich kann die Steuerung auch eine Kombination von unterschiedlich ausgebildeten Signalübertragungsmitteln aufweisen.Of course, the controller can also have a combination of differently designed signal transmission means.
[0032] Im Rahmen des Energieversorgungssystems, das zumindest ein Stromnetz, eine hiermit verbundene Energieerzeugungseinrichtung, hiermit elektrisch verbundene Energiespeichermittel für die Speicherung elektrischer Energie und zumindest einen die Energiespeichermittel mit dem Stromnetz verbindenden Wechselrichter oder Frequenzumrichter sowie ein mit den Energiespeichermitteln verbundenes Batterieladegerät aufweist, ist demzufolge eine Steuerung wie vorstehend angegeben, zumindest ein mit der Steuerung steuerbarer Schalter, der dem Batterieladegerät vorgeschaltet ist oder einen jeweiligen Wechselrichter oder Frequenzumrichter mit einer jeweiligen Phase des Stromnetzes verbindet, ein zwischen dem Energiespeichermittel und dem zumindest einen Wechselrichter oder Frequenzumrichter vorgesehener DC/DC Wandler, mit dem Stromnetz verbundene Verbraucher und/oder eine Ein-/Ausgabevorrichtung zur Eingabe und Anzeige von Daten in die bzw. an der Steuerung, und Sensoren enthalten, die mit der Steuerung über für den Empfang und eine Übertragung von Steuersignalen und Messsignalen ausgebildete Signalübertragungsmittel verbunden sind. Die Signalübertragungsmittel der vorstehend genannten zu steuernden Elemente wie Schalter, Wechselrichter usw. sowie der Sensoren zur Messwerterfassung sind selbstverständlich zu den Signalübertragungsmitteln der Steuerung korrespondierend ausgebildet. So weisen beispielsweise im Falle einer drahtlosenIn the context of the energy supply system, which has at least one power network, an energy generation device connected to it, hereby electrically connected energy storage means for storing electrical energy and at least one inverter or frequency converter connecting the energy storage means to the power network, and a battery charger connected to the energy storage means a controller as stated above, at least one switch controllable with the controller, which is connected upstream of the battery charger or connects a respective inverter or frequency converter to a respective phase of the power grid, a DC / DC converter provided between the energy storage means and the at least one inverter or frequency converter, consumers connected to the power grid and / or an input / output device for inputting and displaying data in or on the controller, and sensors which are connected to the S expensive are connected via signal transmission means designed for the reception and transmission of control signals and measurement signals. The signal transmission means of the above-mentioned elements to be controlled, such as switches, inverters, etc., as well as the sensors for measuring value acquisition are of course designed to correspond to the signal transmission means of the control. For example, in the case of a wireless
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Signalübertragung die zu steuernden Elemente und die Sensoren entsprechende Sende- und Empfangseinrichtungen auf.Signal transmission on the elements to be controlled and the sensors corresponding transmitters and receivers.
[0033] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of preferred, non-restrictive exemplary embodiments with reference to the drawing.
[0034] Fig.1 zeigt ein Energieversorgungssystem mit einer Steuerung für eine geregelte Stromeinspeisung in ein Stromnetz, und [0035] Fig.2 zeigt schematisch ein Beispiel einer Steuerung des Energieversorgungssystems.Fig. 1 shows a power supply system with a controller for a regulated feed of electricity into a power grid, and Fig. 2 shows schematically an example of a controller of the power supply system.
[0036] Das in Fig. 1 gezeigte Energieversorgungssystem 1 weist ein lokales Wechselstromnetz 1’ auf, wie es in Haushalten, Gebäuden oder Industrieanlagen üblicherweise vorhanden ist. An das Stromnetz 1’ ist über einen Wechselrichter 2 eine Einrichtung 3 zur Erzeugung elektrischer Energie, beispielsweise eine Solaranlage, eine Windkraftanlage oder/und ein Wasserkraftwerk angeschlossen. Ebenfalls an das Stromnetz 1’ sind Verbraucher 4 angeschlossen, die mit der von der Einrichtung 3 erzeugten Energie betrieben werden können.The energy supply system 1 shown in FIG. 1 has a local AC network 1 ’, as is usually present in households, buildings or industrial plants. A device 3 for generating electrical energy, for example a solar installation, a wind power installation and / or a hydroelectric power station, is connected to the power grid 1 ′ via an inverter 2. Consumers 4, which can be operated with the energy generated by the device 3, are also connected to the power grid 1 ’.
[0037] Das Stromnetz 1’ ist zudem über einen Stromzähler 5’ mit einem öffentlichen Energieversorgungsnetz 5 verbunden. Auf diese Weise ist die Energieversorgung auch dann sichergestellt, wenn die mit der Einrichtung 3 erzeugte Energie für den Betrieb der Verbraucher 4 nicht ausreicht.The power grid 1 'is also connected via a power meter 5' to a public power supply network 5. In this way, the energy supply is ensured even if the energy generated by the device 3 is not sufficient for the operation of the consumers 4.
[0038] Um das Energieversorgungssystem 1 möglichst wirtschaftlich betreiben zu können, wird überschüssige, mit der Einrichtung 3 erzeugte und von den Verbrauchern 4 nicht genutzte elektrische Energie in Speichermitteln 6 gespeichert. Als Speichermittel 6 kommen insbesondere Batterien bzw. Akkumulatoren 6’ in Frage. Beispielsweise können mehrere einzelne Batterien 6’ bedarfsweise zueinander parallel und in Serie geschaltet werden. Die Ladung der Batterien 6’ erfolgt über ein steuerbares Batterieladegerät 7, welches die am Stromnetz 1’ anliegende Wechselspannung in eine entsprechende Ladespannung transferiert. Wesentlich ist, dass für einen wirtschaftlichen Betrieb des Energieversorgungssystems 1 die Batterien 6’ nur mit von der Einrichtung 3 erzeugter, überschüssiger Energie geladen werden. In diesem Fall wird keine Energie vom öffentlichen Energieversorgungsnetz 5 bezogen.In order to operate the energy supply system 1 as economically as possible, excess electrical energy generated by the device 3 and not used by the consumers 4 is stored in storage means 6. Batteries or accumulators 6 ′ are particularly suitable as storage means 6. For example, several individual batteries 6 ’can, if necessary, be connected in parallel and in series. The batteries 6 'are charged via a controllable battery charger 7, which transfers the AC voltage applied to the power grid 1' to a corresponding charging voltage. It is essential that for an economical operation of the energy supply system 1, the batteries 6 ′ are only charged with excess energy generated by the device 3. In this case, no energy is drawn from the public energy supply network 5.
[0039] Sollte jedoch eine zusätzliche Versorgung der Verbraucher 4 über das öffentliche Energieversorgungsnetz 5 erforderlich werden, verhindert ein dem Batterieladegerät 7 vorgeschalteter steuerbarer Schalter 8 das Aufladen der Batterien 6’. Für die Abgabe der gespeicherten Energie sind die Batterien 6’ mit Wechselrichtern 9, 10, 11 verbunden, wobei wenigstens ein Wechselrichter 9, 10, 11 pro Phase des Stromnetzes 1’ vorgesehen ist. Die Wechselrichter 9, 10, 11 können für einen netzgeführten bzw. fremdgeführten Betrieb sowie selbstgeführt ausgebildet sein. Im netzgeführten Betrieb ist eine Einspeisung überschüssiger Energie in das öffentliche Energieversorgungsnetz 5 möglich. Hierdurch kann die Wirtschaftlichkeit des Energieversorgungssystems 1 weiter erhöht werden. Um den Verbrauchern 4 die jeweils benötigte Energie aus den Batterien 6’ zuzuführen, können auf einer oder vorzugsweise jeder Phase des Stromnetzes 1’ die Wechselrichter 9, 10, 11 beispielsweise in 300 W-Schritten über Schalter 12, 13, 14 zu- und weggeschaltet werden. Alternativ ist eine stufenlose Regelung der Wechselrichter 9, 10, 11 zwischen der Abgabe keiner Leistung und der Abgabe der jeweiligen maximalen Leistung möglich. Für eine allfällige Anpassung der Eingangsspannung der Wechselrichter 9, 10, 11 an die Ausgangsspannung der Batterien 6’ kann ein DC/DC Wandler 15 vorgesehen sein. Somit können auch Wechselrichter 9, 10, 11 mit unterschiedlicher Eingangsspannung verwendet werden. Grundsätzlich können an Stelle der Wechselrichter 9, 10, 11 auch Frequenzumrichter (Inverter) eingesetzt werden.However, if an additional supply to the consumers 4 via the public power supply network 5 is required, a controllable switch 8 connected upstream of the battery charger 7 prevents the batteries 6 'from being charged. For the delivery of the stored energy, the batteries 6 ′ are connected to inverters 9, 10, 11, at least one inverter 9, 10, 11 being provided per phase of the power grid 1 ″. The inverters 9, 10, 11 can be designed for mains-operated or externally-operated operation and self-guided. In the case of network-guided operation, excess energy can be fed into the public energy supply network 5. As a result, the economy of the energy supply system 1 can be increased further. In order to supply the consumers 4 with the energy required in each case from the batteries 6 ', the inverters 9, 10, 11 can be switched on and off, for example in 300 W steps, via switches 12, 13, 14 on one or preferably each phase of the power grid 1' become. Alternatively, a stepless regulation of the inverters 9, 10, 11 is possible between the delivery of no power and the delivery of the respective maximum power. A DC / DC converter 15 can be provided for any adaptation of the input voltage of the inverters 9, 10, 11 to the output voltage of the batteries 6 ′. Inverters 9, 10, 11 with different input voltages can thus also be used. In principle, frequency converters (inverters) can also be used instead of inverters 9, 10, 11.
[0040] Wie zudem Fig. 1 zu entnehmen ist, weist das Energieversorgungssystem 1 eine Steuerung 16 auf. Die Steuerung 16 erfasst im Wesentlichen Messwerte erzeugter, gespeicherter und verbrauchter Energie und steuert die für die Energiespeicherung in den Batterien 6’ und die Energieabgabe aus den Batterien 6’ wesentlichen Elemente. Um den Energiefluss zu und von den Batterien 6’ (allgemein: Speichermittel 6) zu steuern, erfasst die Steuerung 16 mittels geeigneter Sensoren 17 die von der Einrichtung 3 erzeugte bzw. dem Stromnetz 1’ zugeführte1, the energy supply system 1 has a controller 16. The controller 16 essentially records measured values of generated, stored and consumed energy and controls the elements essential for the energy storage in the batteries 6 ’and the energy output from the batteries 6’. In order to control the energy flow to and from the batteries 6 ″ (generally: storage means 6), the controller 16 uses suitable sensors 17 to detect the one generated by the device 3 or supplied to the power grid 1 ″
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AT514 108B1 2018-02-15 österreichisches patentamt elektrische Energie sowie über Sensoren 18, 19 die den Batterien 6’ zugeführte und aus diesen abgeführte Energie und somit das Ladevolumen der Batterien 6’. Auf diese Weise kann die Steuerung 16 auch einen Schätzwert für die verbleibende maximale Dauer der Entnahme elektrischer Energie aus den Batterien 6’ ermitteln und gegebenenfalls anzeigen. Zudem erfasst die Steuerung 16 mittels weiterer Sensoren 20 einen allfälligen Stromfluss aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz 5. Auf diese Wiese erkennt die Steuerung 16, ob für die Batterien 6’ ein Ladebedarf existiert und schließt den Schalter 8, wenn das Ausmaß der erzeugten Energie jenes der verbrauchten Energie übersteigt und zusätzlich keine Energie aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz 5 bezogen wird. Eine Anzeigevorrichtung 21 zeigt das Ladevolumen der Batterien 6’ an. Die Sensoren 17, 18, 19, 20 können Strommesszangen sein. Falls nun die Verbraucher 4 zumindest zum Teil mit in den Batterien 6’ gespeicherter Energie versorgt werden müssen, verhindert die Steuerung 16 eine Entladung der Batterien 6’ unter einen einstellbaren Wert des minimalen Ladevolumens, um die Lebensdauer der Batterien 6’ zu erhöhen. Hierfür kann das minimale Ladevolumen und/oder der Batterietyp in die Steuerung 16 eingegeben werden. Der Wert des minimalen Ladevolumens kann zudem, abhängig von einer Eingabe entsprechender Parameter durch den Benutzer, durch die Steuerung 16 an das Alter der Batterien 6’ angepasst werden. Die Erfassung des Ladevolumens durch die Steuerung 16 ermöglicht zudem ein Anhalten der Energieentnahme aus den Batterien 6’ bei Unterschreiten eines einstellbaren zweiten Ladevolumens der Batterien 6’, wobei der Wert des zweiten Ladevolumens höher als jener des minimalen Ladevolumens ist. Eine weitere Energieentnahme aus den Batterien 6’ bis zum minimalen Ladevolumen kann durch eine manuellen Anweisung des Benutzers an die Steuerung 16 erfolgen. Alternativ kann die Steuerung 16 für eine automatische weitere Energieentnahme aus den Batterien 6’ bis zum minimalen Ladevolumen ausgestaltet sein, wenn die Steuerung 16 über die Sensoren 20 einen Ausfall des öffentlichen Energieversorgungsnetzes 5 messtechnisch erfasst.AT514 108B1 2018-02-15 Austrian patent office for electrical energy and via sensors 18, 19 the energy supplied to and discharged from the batteries 6 ″ and thus the charging volume of the batteries 6 ’. In this way, the controller 16 can also determine an estimate of the remaining maximum duration of the removal of electrical energy from the batteries 6 ′ and, if necessary, display it. In addition, the controller 16 detects any current flow from the public power supply network 5 by means of further sensors 20. In this way, the controller 16 recognizes whether there is a need for charging for the batteries 6 ′ and closes the switch 8 if the amount of energy generated is that of the consumed one Energy exceeds and no additional energy is obtained from the public energy supply network 5. A display device 21 shows the charging volume of the batteries 6 ′. The sensors 17, 18, 19, 20 can be current clamps. If at least some of the consumers 4 have to be supplied with energy stored in the batteries 6 ’, the controller 16 prevents the batteries 6 ″ from being discharged below an adjustable value of the minimum charge volume in order to increase the service life of the batteries 6’. For this purpose, the minimum charge volume and / or the battery type can be entered into the controller 16. The value of the minimum charge volume can also be adjusted by the controller 16 to the age of the batteries 6 ', depending on the input of corresponding parameters by the user. The detection of the charging volume by the controller 16 also enables the energy consumption from the batteries 6 ″ to be stopped when the value falls below an adjustable second charging volume of the batteries 6 ’, the value of the second charging volume being higher than that of the minimum charging volume. A further energy withdrawal from the batteries 6 ’up to the minimum charge volume can be done by a manual instruction of the user to the control 16. Alternatively, the controller 16 can be designed for automatic further energy removal from the batteries 6 ’up to the minimum charge volume if the controller 16 uses sensors 20 to detect a failure of the public energy supply network 5 by measurement.
[0041] Wie Fig. 1 ebenfalls zu entnehmen ist, ist die Steuerung 16 mit den Wechselrichtern 9, 10, 11 sowie den diesen zugehörigen Schaltern 12, 13, 14 verbunden. Für eine Einspeisung von in den Batterien 6’ gespeicherter Energie in das Stromnetz T, gegebenenfalls gleichzeitig mit einer Energiezufuhr aus der Einrichtung 3, wird zumindest einer der Schalter 12, 13, 14 von der Steuerung 16 geschlossen. Die Wechselrichter 9, 10, 11 werden insbesondere derart gesteuert, dass sie die von den Verbrauchern 4 benötigte Leistung liefern. Zweckmäßige Leistungen der Wechselrichter 9, 10, 11 liegen im Bereich von 300 W bis 100 kW. Die Steuerung 16 kann jedoch die von den Wechselrichtern 9, 10, 11 gelieferte Leistung auch auf einen vom Benutzer eingestellten Wert begrenzen. Für die Eingabe und die Anzeige von Daten weist die Steuerung 16 eine Ein-/Ausgabevorrichtung 22, z.B. ein Display, auf.As can also be seen in FIG. 1, the controller 16 is connected to the inverters 9, 10, 11 and the switches 12, 13, 14 associated with them. At least one of the switches 12, 13, 14 is closed by the controller 16 for feeding energy stored in the batteries 6 ’into the power grid T, possibly simultaneously with an energy supply from the device 3. The inverters 9, 10, 11 are in particular controlled in such a way that they deliver the power required by the consumers 4. Expedient powers of the inverters 9, 10, 11 are in the range from 300 W to 100 kW. However, the controller 16 can also limit the power supplied by the inverters 9, 10, 11 to a value set by the user. The controller 16 has an input / output device 22, e.g. a display on.
[0042] Das Energieversorgungssystem 1 kann gemeinsam mit einem öffentlichen Energieversorgungsnetz 5 oder im Inselbetrieb betrieben werden. Letzterer ist auch dann gegeben, wenn das an sich vorhandene öffentliche Energieversorgungsnetz 5 ausfällt. Das Energieversorgungssystem 1 kann zudem auch zum Aufladen von Elektrofahrzeugen 23 verwendet werden, welche über DC/DC-Wandler mit den Batterien 6’ verbunden sind.The energy supply system 1 can be operated together with a public energy supply network 5 or in island operation. The latter is also the case if the existing public energy supply network 5 fails. The energy supply system 1 can also be used for charging electric vehicles 23, which are connected to the batteries 6 ′ via DC / DC converters.
[0043] Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Steuerung 16, die vorzugsweise als eigenständiges Gerät einfach mittels eines Stromanschlusses 24 an einer gewöhnlichen, der Stromversorgung dienenden Steckdose angesteckt wird. Die Steuerung 16 weist Programmspeichermittel 25 zur Speicherung eines Computerprogramms, für die Ausführung des Steuerverfahrens, und mit den Programmspeichermitteln 25 verbundene Rechnermittel 26 auf. Die Rechnermittel 26 umfassen beispielsweise Mikro- bzw. Befehlsprozessoren oder einen Mikrocomputer. Die Steuerung 16 weist zudem Signalübertragungsmittel 27 zur drahtlosen oder drahtgebundenen Übertragung (Abgabe) von Steuersignalen sowie zum Empfang von Messsignalen auf. Es können auch Stecker 28 (in Fig. 2 ist nur einer beispielhaft gezeigt) zum Anschluss von Leitungen für die Signalübertragung vorgesehen sein. Die Steuerung 16 wird somit entweder mittels elektrischer Leitungen mit den Sensoren bzw. Strommesszangen 17, 18, 19, 20 verbunden, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, oder die hierdurch erfassten Messwerte erzeugter, gespeicherter und verbrauchter Energie werden drahtlos an die Steuerung 16 übermittelt. Zudem wird, wieFig. 2 shows an embodiment of the controller 16, which is preferably simply plugged in as a stand-alone device by means of a power connection 24 to an ordinary power outlet. The controller 16 has program storage means 25 for storing a computer program, for executing the control method, and computer means 26 connected to the program storage means 25. The computer means 26 include, for example, microprocessors or command processors or a microcomputer. The controller 16 also has signal transmission means 27 for the wireless or wired transmission (delivery) of control signals and for the reception of measurement signals. Plugs 28 (only one is shown as an example in FIG. 2) can also be provided for connecting lines for signal transmission. The controller 16 is thus either connected to the sensors or current clamp meters 17, 18, 19, 20 by means of electrical lines, as can be seen in FIG. 1, or the measurement values of generated, stored and consumed energy thereby acquired are transmitted wirelessly to the controller 16 transmitted. In addition, how
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Patentamt auch aus Fig. 1 hervorgeht, die Steuerung 16 mit allen weiteren durch diese gesteuerten Elementen, wie beispielsweise den Wechselrichtern 9, 10, 11, mit elektrischen Leitungen oder drahtlos verbunden. Alternativ dazu kann die Signalübertragung über die der Energieversorgung dienenden Stromleitungen der Steuerung 16 bzw. des Energieversorgungssystems 1 erfolgen. Alle mit der Steuerung 16 in Signalverbindung stehenden Elemente des Energieversorgungssystems 1 weisen geeignete Signalübertragungsmittel 32 auf.1 also shows that the control 16 is connected to all other elements controlled by these, such as inverters 9, 10, 11, with electrical lines or wirelessly. As an alternative to this, the signal transmission can take place via the power lines of the controller 16 or of the energy supply system 1 which serve to supply energy. All elements of the energy supply system 1 that are in signal connection with the controller 16 have suitable signal transmission means 32.
[0044] Die Steuerung 16 kann ein Anzeigemittel 30, wie ein Display, und ein Eingabemittel 31, wie ein Bedienfeld, oder eine Schnittstelle 29 für eine Internetverbindung aufweisen. Die Internetverbindung ermöglicht eine Parametereingabe z.B. über einen PC oder ein Mobiltelefon (nicht gezeigt), wodurch eigene Anzeige- und Eingabemittel 30, 31 an der Steuerung 16 selbst entfallen können.The controller 16 can have a display means 30, such as a display, and an input means 31, such as a control panel, or an interface 29 for an Internet connection. The internet connection enables parameter input e.g. via a PC or a cell phone (not shown), whereby own display and input means 30, 31 on the control 16 itself can be omitted.
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| DE102015221613A1 (en) * | 2015-11-04 | 2017-05-04 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an electrical storage unit, and method for operating a power generating unit |
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2013
- 2013-03-22 AT ATA50198/2013A patent/AT514108B1/en active
Patent Citations (5)
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| AT514108A1 (en) | 2014-10-15 |
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