BR102017003668B1 - Método e sistema para operar uma rede de suprimento de energia autônoma - Google Patents

Abstract

“método e sistema para operar uma rede de suprimento de energia autônoma” a invenção refere-se a um método para operar uma rede de suprimento de energia autônoma (11) que compreende inúmeros produtores de energia (15) e inúmeros consumidores de energia (16), em que um dispositivo de controle local (18) que é adaptado para acionar os produtores de energia (15) e/ou os consumidores de energia (16) é provido. a fim de reduzir o desperdício de parametrização exigida para a operação da rede de suprimento de energia autônoma, é proposto que as seguintes etapas sejam realizadas durante o método: provisão de dados de modelo da rede de suprimento de energia autônoma (11) em uma memória de dados de um dispositivo de computação (20) superior ao dispositivo de controle local (18), os dados de modelo especificando os respectivos produtores de energia (15) e seus parâmetros operacionais; determinação de um plano operacional para a rede de suprimento de energia autônoma (11) com o dispositivo de computação (20) pelo uso dos dados de modelo, o plano operacional especificando o estado operacional da rede de suprimento de energia autônoma (11) durante um intervalo de tempo em particular; transmissão do plano operacional para o dispositivo de controle local (18); e acionamento dos produtores de energia (15) e/ou dos consumidores de energia (16) de acordo com as especificações do plano operacional pelo dispositivo de controle local (18). a invenção também se refere a um sistema correspondente para operar uma rede de suprimento de energia autônoma.

Description

[001] A invenção refere-se a um método para operar uma rede de suprimento de energia autônoma que compreende inúmeros produtores de energia e inúmeros consumidores de energia. A invenção também se refere a um sistema para operar uma rede de suprimento de energia autônoma.

[002] Em resposta aos problemas relacionados à confiabilidade do suprimento das redes de suprimento de energia e à crescente proporção de produtores de energia regenerativos (por exemplo, usinas de energia eólica, usinas fotovoltaicas), redes de suprimento de energia autônomas, também referidas a seguir como "microrredes", recentemente, têm sido crescentemente usadas. Tais microrredes são redes de suprimento de energia relativamente pequenas que compreendem produtores de energia e consumidores de energia. Além destes, tais microrredes também podem compreender unidades de armazenamento de energia elétrica. Tais unidades de armazenamento de energia serão consideradas a seguir tanto como produtores de energia (a unidade de armazenamento de energia distribui energia elétrica) quanto consumidores de energia (a unidade de armazenamento de energia extrai energia elétrica), dependendo de seu modo de operação. Usualmente, uma microrrede é configurada em termos das capacidades dos produtores de energia e consumidores de energia disponíveis, de forma que a produção e o consumo de energia elétrica pelo menos aproximadamente equilibrem um com outro, de forma que o termo autônomo, isto é, de autossuprimento, possa ser usado.

[003] Além do mais, microrredes tanto não são conectadas em outras redes de suprimento de energia (por exemplo, microrredes em ilhas ou em regiões remotas) quanto elas são acopladas em um ponto de conexão em rede em uma rede de suprimento de energia superior (rede de distribuição) e podem extrair energia elétrica a partir da mesma ou distribuir energia elétrica para a mesma. No caso da última variante, há a possibilidade de um equilíbrio de potência com a rede de suprimento de energia superior, embora, ao mesmo tempo, garantindo que o suprimento de eletricidade interno da microrrede possa ser mantido por meio de seus próprios produtores de energia no evento de falha da rede de suprimento de energia superior.

[004] A operação de uma microrrede pode ser otimizada em termos de vários parâmetros. Por exemplo, a microrrede pode ser operada com os mais baixos custos possíveis ou a mais baixa emissão de CO2 possível. Neste contexto, tanto produtores de energia convencionais (por exemplo, geradores a diesel) quanto produtores de energia regenerativos (produtores de energia que produzem energia elétrica a partir de fontes renováveis, por exemplo, o sol, vento) e todas as unidades de armazenamento de energia devem ser considerados, modelados e controlados. Especificamente, a fim de tornar a operação da rede tão eficiente quanto possível, um aspecto essencial consiste em prever a futura produção de energia no interior da rede e, respectivamente, o futuro consumo de energia no interior da rede, para a microrrede, ambas as quantidades sendo usualmente pelo menos parcialmente dependentes do clima, e da otimização do mix de portfólio, isto é, da interrupção do uso dos produtores de energia individuais.

[005] As soluções atualmente disponíveis para automação de energia em microrredes são essencialmente com base em sistemas de gerenciamento convencionais, tal como, por exemplo, também são usadas em automação de estação (por exemplo, a série SICAM da Siemens) ou a tecnologia de gerenciamento de rede (por exemplo, a série Spectrum Power da Siemens). Em princípio, estes sistemas são altamente adequados para o controle e regulação de microrredes. Entretanto, seus conceitos de operação e modelagem envolvem, primariamente, pessoal especialista tecnicamente treinado, que usualmente não está disponível para as aplicações supramencionadas e cujo uso, além do mais, implica em custos relativamente altos. Além do mais, a razão custo/benefício de tais soluções de automação é desvantajosa para a ordem de grandeza das microrredes, que usualmente tem apenas poucos MW de produção de potência. Isto se refere não apenas aos custos do sistema (isto é, componentes e softwares da respectiva solução de automação), mas, acima de tudo, ao gasto que é exigido para parametrização e comissionamento. Especificamente, neste contexto, a configuração de funções de modelagem matemática usualmente exigidas, em particular, leva a alta análise manual e desperdício de parametrização. Além do mais, as soluções de automação conhecidas, no geral, assumem constante comunicação entre as microrredes e o centro de gerenciamento. Isto já é particularmente problemático quando microrredes são usadas para garantir suprimento de eletricidade seguro em regiões remotas, ou no evento de falha da rede de suprimento de energia superior (que, usualmente, também envolve a falha de comunicação em longa distância).

[006] Além do mais, o pedido de patente US 2010/0023174 A1 descreve um sistema para controlar microrredes, em que microrredes são controladas por respectivos dispositivos de controle locais individuais e os dispositivos de controle locais das microrredes trocam dados de controle uns com os outros, para também incorporar a operação de uma rede de suprimento de energia superior na otimização. Nesta solução, também há um alto gasto de configuração para os dispositivos de controle locais individuais.

[007] O objetivo da invenção é reduzir o desperdício de parametrização exigido para a operação de uma rede de suprimento de energia autônoma (microrrede).

[008] Este objetivo é alcançado pelo método descrito na reivindicação de patente 1. Desta maneira, um dispositivo de controle local que é adaptado para acionar os produtores de energia e/ou os consumidores de energia é provido; as seguintes etapas são realizadas durante o método: dados de modelo da rede de suprimento de energia autônoma são providos em uma memória de dados de um dispositivo de computação superior ao dispositivo de controle local, os dados de modelo especificando as respectivas usinas da microrrede, em particular, os produtores de energia disponíveis, mas, também, consumidores de energia e/ou unidades de armazenamento, e seus parâmetros operacionais; um plano operacional para a rede de suprimento de energia autônoma é determinado com o dispositivo de computação pelo uso dos dados de modelo, o plano operacional especificando o estado operacional da rede de suprimento de energia autônoma durante um intervalo de tempo em particular; o plano operacional é transmitido para o dispositivo de controle local; e os produtores de energia e/ou os consumidores de energia são acionados de acordo com as especificações do plano operacional pelo dispositivo de controle local.

[009] A vantagem em particular do método de acordo com a invenção é que quase toda a parametrização do dispositivo de controle local é realizada não no sítio, mas por meio do dispositivo de computação. Isto evita a necessidade do operador da microrrede usar pessoal treinado no sítio. Além do mais, é possível usar como dispositivos de controle locais aparelhos relativamente simples, nos quais não é necessário colocar exigências severas em termos de sua potência de computação, já que os processos de computação intensiva, em particular, a otimização operacional matemática, são realizados por meio do dispositivo de computação.

[0010] Os dados de modelo providos por meio do dispositivo de computação incluem, entre outras coisas, por exemplo, o tipo e o sítio de instalação do respectivo produtor de energia, uma orientação espacial, um nome, mínima e máxima potências de produção do produtor de energia, características de eficiência, custo de combustível de qualquer combustível usado ou capacidades da bateria.

[0011] De acordo com um refinamento vantajoso do método de acordo com a invenção, a fim de determinar o plano operacional por meio do dispositivo de computação para o respectivo intervalo de tempo, uma potência de distribuição esperada do respectivo produtor de energia é determinada, e a potência de distribuição esperada do respectivo produtor de energia é usada a fim de determinar o plano operacional.

[0012] Nesta modalidade, as previsões operacionais dos respectivos produtores de energia são vantajosamente usadas como uma base para otimização da operação. Desta maneira, a potência de distribuição esperada de cada produtor de energia pode ser prevista por si mesma, de forma que, por exemplo, para o intervalo de tempo em questão, seja possível realizar planejamento se a energia elétrica precisa ser extraída de qualquer rede de distribuição superior ou pode ser distribuída para ela, por exemplo, a fim de otimizar um ganho monetário.

[0013] Neste contexto, de acordo com uma modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, além do mais, uma previsão do tempo para a região da rede de suprimento de energia autônoma é determinada para o respectivo intervalo de tempo por meio do dispositivo de computação, e para aqueles produtores de energia cuja potência de distribuição depende das atuais condições climáticas na região do respectivo produtor de energia, a potência de distribuição esperada do respectivo intervalo de tempo é determinada pelo uso daquela informação da previsão do tempo que é relevante para a operação do respectivo produtor de energia, bem como pelo menos alguns dos dados de modelo.

[0014] Particularmente, aqueles produtores de energia que produzem energia elétrica a partir de fontes de energia rapidamente renováveis (energia eólica, radiação solar) são dependentes de uma extensão em particular na respectiva situação climática na região do respectivo produtor de energia. De acordo com a modalidade mencionada por último, o dispositivo de computação, então, determina uma previsão do tempo para a região dos respectivos produtores de energia. Já que microrredes frequentemente têm apenas uma pequena extensão espacial, em tais casos, pode ser suficiente para determinar a situação climática apenas para a região da microrrede, e usar esta situação climática para todos os produtores de energia disponíveis. Com base na situação climática, ou informação que é relevante para a produção de energia elétrica pelo respectivo produtor de energia (por exemplo, força do vento, cobertura de nuvem, duração da luz do sol e ângulo de incidência da luz do sol), com conhecimento de dados de modelo em particular para o respectivo produtor de energia (por exemplo, eficiência, sítio de instalação, orientação), o dispositivo de computação pode determinar a potência de distribuição esperada para o intervalo de tempo em questão. Considerações, assim, também podem ser feitas para tais produtores de energia por meio do dispositivo de computação, sem que os dispositivos de controle locais precisem ser usados para tal.

[0015] De acordo com uma outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, os dados de modelo são adquiridos como entradas de usuário por meio de um editor de dados provido pelo dispositivo de computação ou conectado no mesmo, e são armazenados na memória de dados do dispositivo de computação.

[0016] Isto provê uma simples possibilidade de aquisição dos dados de modelo pelo dispositivo de computação. Entrada manual em um dos dispositivos de controle locais novamente não é necessária.

[0017] De acordo com uma outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, além do mais, o dispositivo de computação é formado por um dispositivo de processamento de dados que é configurado como um sistema de computador em nuvem.

[0018] Nesta modalidade, o dispositivo de computação é configurado de uma maneira particularmente flexível. Pretende-se que um sistema de computador em nuvem, neste caso, signifique um arranjo com um ou mais dispositivos de armazenamento de dados e um ou mais dispositivos de processamento de dados, que podem ser configurados por programação adequada a fim de realizar quaisquer operações de processamento de dados desejadas. Os dispositivos de processamento de dados, neste caso, no geral, constituem dispositivos de processamento de dados universais (por exemplo, servidores) que, inicialmente, não têm configuração específica em termos de seu desenho e sua programação. Apenas pela programação tendo sido realizada, pode o dispositivo de processamento de dados universal ser configurado para realizar funções específicas. Se o sistema de computador em nuvem compreender uma pluralidade de componentes individuais, estes serão conectados unos nos outros de uma maneira adequada para comunicação de dados (por exemplo, por uma rede de comunicação). Um sistema de computador em nuvem pode ser suprido com quaisquer dados desejados para armazenamento e/ou processamento de dados. O próprio sistema de computador em nuvem torna os dados armazenados e/ou os resultados do processamento de dados realizado disponíveis, por sua vez, para outros aparelhos, por exemplo, o dispositivo de controle local da microrrede e uma estação de trabalho em computador conectada no sistema de computador em nuvem. Um sistema de computador em nuvem pode, por exemplo, ser provido por um centro de computação ou, também, uma pluralidade de centros de computação em rede. Usualmente, um sistema de computador em nuvem é configurado para ser espacialmente remoto da microrrede.

[0019] O sistema de computador em nuvem pode, por exemplo, ser operado pelo mesmo operador da microrrede. Por exemplo, neste caso, ele pode ser um sistema servidor ou um centro de computação do mesmo operador. Entretanto, provisão também pode ser feita para que o sistema de computador em nuvem seja atribuído para um operador diferente do operador da microrrede. Para o operador da microrrede, isto pode ter a vantagem em que eles mesmos não precisam cuidar da operação e manutenção do sistema de computador em nuvem, mas transferir estas tarefas para o operador do sistema de computador em nuvem que oferece isto como um serviço.

[0020] De acordo com uma outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, além do mais, o plano operacional para o respectivo intervalo de tempo pode compreender um plano operacional geral, que especifica uma energia elétrica em um ponto de conexão em rede da rede de suprimento de energia autônoma, e planos operacionais parciais para os produtores de energia e/ou consumidores de energia da rede de suprimento de energia autônoma.

[0021] Desta maneira, não apenas pode os produtores de energia e/ou consumidores da microrrede individuais ser acionados para operação, mas uma energia elétrica no ponto de conexão em rede também pode ser especificada pelo plano operacional geral. Desta maneira, por exemplo, é possível determinar que a microrrede deve extrair ou distribuir uma energia elétrica predeterminada no intervalo de tempo, ou deve ser operada de forma completamente autônoma em operação em ilha. No caso daquelas microrredes que não têm nenhum acoplamento em uma rede de distribuição, a energia elétrica no ponto de conexão em rede (neste caso não existente) deve ser definida em zero toda vez.

[0022] Em relação aos planos operacionais parciais, provisão pode, além do mais, ser especificamente feita em que eles respectivamente compreendam pelo menos uma especificação de um estado de ativação e um valor de ponto de ajuste para a saída de potência ou a demanda de potência do respectivo produtor de energia ou consumidor de energia.

[0023] De acordo com uma outra modalidade, em relação aos planos operacionais parciais, provisão, além do mais, pode ser feita em que estes também compreendem uma especificação dos custos que são incorridos durante a produção de energia ou do consumo de energia do respectivo produtor de energia ou consumidor de energia. Custos que são incorridos durante a produção de energia são, em particular, custos operacionais (incluindo todos os custos de combustível) e custos de aquisição da usina em questão. Custos que são incorridos durante o consumo de energia são, por exemplo, custos operacionais e de aquisição de uma unidade de armazenamento de energia, mas, também, pagamentos que devem ser feitos por exceder um limite de potência que foi contratualmente acordado (por exemplo, com um operador de uma rede de distribuição). Custos de consumo podem, além do mais, ser relevantes quando o operador da microrrede tiver um contrato de suprimento com um operador de uma rede de distribuição superior.

[0024] Em relação à operação da microrrede, de acordo com uma modalidade vantajosa, provisão, além do mais, pode ser feita em que, durante a operação da rede de suprimento de energia autônoma pelo dispositivo de controle local, o equilíbrio de potência atual da rede de suprimento de energia autônoma é formado como a diferença entre a potência distribuída para a rede de suprimento de energia autônoma e a potência extraída a partir da mesma, uma potência de reserva positiva e uma potência de reserva negativa da rede de suprimento de energia autônoma são determinadas pelo dispositivo de controle local, o equilíbrio de potência atual é comparado com as potências de reserva positiva e negativa, e o resultado da comparação é usado para acionar os produtores de energia.

[0025] A potência de reserva positiva é, neste caso, determinada como a diferença entre a máxima saída de potência possível e a saída de potência atual real de todos os produtores de energia ativos (ligados). Correspondentemente, a potência de reserva negativa é determinada como a diferença entre a saída de potência atual real e a saída de potência mínima possível de todos os produtores de energia ativos.

[0026] A modalidade vantajosa mencionada por último permite a regulação da operação da microrrede com o auxílio de apenas poucas quantidades de medição e simples cálculos. Estes também podem ser realizados com dispositivos de controle relativamente simples, sem que demandas de energia de computação excessivamente altas precisem ser colocadas na última.

[0027] Neste contexto, de acordo com uma outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, provisão pode ser especificamente feita em que, no evento de um equilíbrio de potência que é menor do que ou igual à potência de reserva positiva ou negativa, os produtores de energia respectivamente ativados são acionados correspondentemente a fim de adaptar suas potências a serem distribuídas e, no evento de um equilíbrio de potência que é maior do que a potência de reserva positiva ou negativa, o estado de ativação de pelo menos um produtor de energia é modificado.

[0028] Nesta modalidade, a operação da microrrede por uma regra de regulação relativamente simples torna-se possível. Desde que a equalização do equilíbrio de potência possa ser realizada pelo acionamento de produtores de energia ativos na potência de reserva, isto é feito. Quando a potência de reserva positiva não for mais suficiente, um produtor de energia adicional (previamente desativado) é colocado em operação. Quando a potência de reserva negativa não for mais suficiente (muita energia é alimentada na microrrede), um produtor de energia ativo é desativado. Estas etapas são realizadas até que haja um balanço de potência equilibrado.

[0029] A ordem na qual os produtores de energia são ativados ou desativados pode ser determinada por parâmetros de otimização. Por exemplo, aqueles produtores cuja operação envolve os mais baixos custos de produção podem ser ativados primeiro, de forma que o mesmo produtor de energia inativo que incorre nos mais baixos custos de produção seja sempre ativado. No caso oposto, durante a desativação, aqueles produtores de energia com os mais altos custos de produção de energia são tirados de operação primeiro, etc. Uma otimização adicional pode, por exemplo, ser uma emissão de CO2 do respectivo produtor de energia.

[0030] Além do mais, de acordo com uma outra modalidade vantajosa, para o caso em que, no evento de um equilíbrio de potência que é maior do que a potência de reserva positiva ou negativa, não houver produtor de energia adicional cujo estado de ativação pode ser modificado, o estado de ativação de pelo menos um consumidor de energia é modificado.

[0031] Nesta modalidade, se nenhuma regulação adicional pela ativação ou desativação dos produtores de energia for possível, ação é tomada no lado da carga da microrrede. Assim, quando necessário, cargas são ativadas ou desativadas a fim de alcançar um balanço de potência equilibrado na microrrede.

[0032] De acordo com uma outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, além do mais, valores de medição que especificam um estado operacional dos produtores de energia e/ou dos consumidores de energia e/ou da íntegra da rede de suprimento de energia autônoma em um ponto de conexão em rede são adquiridos por meio do dispositivo de controle local durante a operação da rede de suprimento de energia autônoma, pelo menos alguns dos valores de medição e/ou dos valores derivados a partir dos mesmos são transmitidos para o dispositivo de computação, e o dispositivo de computação determina um plano operacional atualizado para o intervalo de tempo atual ou um intervalo de tempo subsequente ao mesmo pelo uso dos valores de medição transmitidos e/ou dos valores derivados a partir dos mesmos.

[0033] Desta maneira, a operação da microrrede pode ser ajustada adaptativamente às mudanças atuais. Por exemplo, discrepâncias na previsão da potência distribuída esperada podem ser equilibradas ou a falha de um produtor de energia planejado na operação da microrrede pode ser compensada. A adaptação de computação relativamente intensiva dos planos operacionais, em que o recálculo da otimização precisa ocorrer pelo menos parcialmente, é realizada pelo dispositivo de computação, de forma que os dispositivos de controle locais sejam aliviados disto.

[0034] De acordo com uma outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, além do mais, respectivos planos operacionais para uma pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas são determinados pelo dispositivo de computação, e os respectivos produtores de energia e/ou consumidores de energia da pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas são acionados de acordo com as especificações do respectivo plano operacional pelo respectivo dispositivo de controle local.

[0035] Com esta solução, serviços para uma pluralidade de microrredes são, portanto, providos pelo dispositivo de computação. Estas microrredes podem ser atribuídas aos mesmos ou diferentes operadores de rede. No último caso, será tomado cuidado para garantir segurança de dados no dispositivo de computação por medidas adequadas.

[0036] O objetivo supramencionado também é alcançado por um sistema para operar uma rede de suprimento de energia autônoma, a rede de suprimento de energia autônoma compreendendo inúmeros produtores de energia e inúmeros consumidores de energia.

[0037] De acordo com a invenção, um dispositivo de controle local que é adaptado para acionar os produtores de energia e/ou os consumidores de energia é provido, bem como um dispositivo de computação que é superior ao dispositivo de controle local e compreende uma memória de dados para prover dados de modelo da rede de suprimento de energia autônoma, que especifica os respectivos produtores de energia e seus parâmetros operacionais. O dispositivo de computação é, neste caso, adaptado para determinar um plano operacional para a rede de suprimento de energia autônoma pelo uso dos dados de modelo e para transmitir o plano operacional para o dispositivo de controle local, o plano operacional especificando o estado operacional da rede de suprimento de energia autônoma durante um intervalo de tempo em particular. O dispositivo de controle local é adaptado para acionar os produtores de energia e/ou os consumidores de energia de acordo com as especificações do plano operacional.

[0038] Especificamente, em relação ao sistema de acordo com a invenção, pode ser feita provisão em que o sistema é adaptado para operar uma pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas, e às respectivas redes de suprimento de energia autônomas são respectivamente atribuídos seus próprios dispositivos de controle locais, que são conectados no dispositivo de computação.

[0039] Em relação ao sistema de acordo com a invenção, todos os comentários feitos anteriormente e a seguir sobre o método de acordo com a invenção se aplicam, e vice-versa, de uma maneira correspondente, em particular o sistema de acordo com a invenção sendo adaptado para realizar o método de acordo com a invenção em qualquer modalidade desejada ou uma combinação de quaisquer modalidades desejadas. Em relação às vantagens do sistema de acordo com a invenção, também, referência é feita às vantagens descritas para o método de acordo com a invenção.

[0040] A invenção será explicada com mais detalhes a seguir com o auxílio de uma modalidade exemplar. A configuração específica da modalidade exemplar deve ser entendida de nenhuma maneira restringindo a configuração geral do método de acordo com a invenção e o sistema de acordo com a invenção; em vez disto, características de configuração individuais da modalidade exemplar podem ser combinadas livremente umas com as outras e com as características supradescritas de qualquer maneira desejada.

[0041] A figura 1 mostra uma visão geral esquemática de um sistema de suprimento de energia com uma pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas (microrredes) conectadas em uma rede de distribuição; a figura 2 mostra uma representação esquemática de duas microrredes, que são operadas por meio de dispositivos de controle locais e um dispositivo de computação superior; a figura 3 mostra uma representação esquemática de um dispositivo de controle local; a figura 4 mostra uma representação esquemática do dispositivo de computação; a figura 5 mostra um primeiro gráfico de barras para explicar o modo de operação de uma microrrede com o dispositivo de controle local; a figura 6 mostra um segundo gráfico de barras para explicar o modo de operação de uma microrrede com o dispositivo de controle local; e a figura 7 mostra um terceiro gráfico de barras para explicar o modo de operação de uma microrrede com o dispositivo de controle local.

[0042] A figura 1 mostra uma representação muito altamente esquemática de um sistema de suprimento de energia 10, em que uma pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas (microrredes) 11a-c são acopladas em uma rede de distribuição 13 em respectivos locais de conexão em rede 12a-c. Produtores de energia na forma de usinas de energia 14, que garantem um suprimento básico de energia elétrica, são conectados na rede de distribuição 13.

[0043] As próprias microrredes compreendem inúmeros produtores de energia 15a-c e consumidores de energia 16a-c, que são indicados meramente a título de exemplo na figura 1. Especificamente, por exemplo, pode haver produtores de energia na forma de usinas fotovoltaicas (produtor de energia 15a), pequenas usinas de energia, por exemplo, usinas térmicas e de energia combinadas, usinas de biogás, microturbinas, etc. (produtor de energia 15b) ou usinas de energia eólica (produtor de energia 15c), bem como consumidores de energia na forma de escritório ou prédios empresariais (consumidores de energia 16a) ou casas (consumidores de energia 16b). Além do mais, também pode haver assim denominados "prossumidores" 17a-c (amalgamação de produtor e consumidor) que podem tanto produzir quanto extrair energia elétrica, dependendo do modo de operação. Estes incluem, por exemplo, prédios com seus próprios módulos de produção de eletricidade, por exemplo, casas com módulos fotovoltaicos (prossumidor 17a), veículos elétricos com uma unidade de armazenamento de energia elétrica (prossumidor 17b) e unidades de armazenamento de energia elétrica estáticas, por exemplo, sistemas de bateria (prossumidor 17c). Tais prossumidores são considerados e referidos como produtores ou consumidores de energia de energia no contexto desta descrição, dependendo de seus modos operacionais. Por exemplo, uma unidade de armazenamento estática é considerada como um produtor de energia enquanto ela estiver distribuindo energia elétrica e como um consumidor de energia enquanto ela estiver extraindo energia elétrica.

[0044] Os produtores de energia e os consumidores de energia representados na figura 1 devem ser meramente entendidos a título de exemplos. Certamente, pode haver microrredes com quaisquer número e composição desejados de produtores e consumidores de energia.

[0045] Ao contrário da representação na figura 1, uma rede/microrrede de suprimento de energia autônoma também pode ser operada sem acoplamento em uma rede de distribuição. Este é o caso, por exemplo, para ilhas ou regiões remotas.

[0046] A fim de controlar a operação da microrrede, dispositivos de controle locais 18a-c são providos, que são igualmente indicados apenas simbolicamente na figura 1. Com estes dispositivos de controle locais, de acordo com um plano operacional que especifica respectivamente um estado operacional da microrrede para um intervalo de tempo em particular (por exemplo, com uma duração de 15 minutos), os produtores e/ou os consumidores de energia presentes na microrrede são acionados de uma maneira tal que a operação da microrrede corresponda a uma estratégia de regulação em particular. Por exemplo, a estratégia de regulação pode consistir em estabelecer um modo de operação da microrrede com custo otimizado. Para isto, é necessário levar em conta os respectivos custos de produção de energia que são associados com os respectivos produtores de energia (por exemplo, atuais preços de combustível, custos operacionais de uma usina de energia eólica, etc.), bem como o preço de toda a eletricidade durante extração da eletricidade da rede de distribuição 13 ou distribuição de eletricidade para a mesma. Uma outra estratégia de regulação pode ser com base em um modo de operação com a mais baixa emissão de CO2 possível ou um modo de operação completamente autônomo (operação em ilha).

[0047] A fim de planejar e otimizar a operação de uma microrrede, uma previsão da energia elétrica respectivamente produzida na microrrede e extraída da microrrede no intervalo de tempo em questão é necessária. Para este fim, agendamento e parametrização, bem como modelagem dos produtores e dos consumidores de energia respectivamente presentes devem ser realizados. Estes processos exigem um alto nível de entendimento técnico e dispositivos de processamento de dados com uma alta capacidade de computação. Nenhum é eficiente para operação em local singular de uma microrrede individual em termos da razão custo/benefício.

[0048] No presente caso, para operação da microrrede, divisão da solução de automação em duas é, portanto, proposta, como é esquematicamente ilustrado na figura 2. A respeito disso, a figura 2 mostra uma sub-região do sistema de suprimento de energia 10 da figura 1 com as microrredes 11a e 11b, que são acopladas nos locais de conexão em rede 12a,b na rede de distribuição (não adicionalmente mostrada na figura 2). Os dispositivos de controle locais 18a,b da respectiva microrrede 11a,b são adequadamente conectados por um lado nos produtores e nos consumidores de energia da respectiva microrrede 11a,b, e por outro lado em um dispositivo de computação superior 20.

[0049] A conexão nos produtores de energia e nos consumidores é usada para enviar sinais de controle para os respectivos produtor e consumidor de energia, a fim de adaptar o estado operacional dos mesmos de acordo com o plano operacional para o respectivo intervalo de tempo. Além do mais, o respectivo dispositivo de controle local 18a,b é conectado em sensores de medição que são usados para medir a distribuição ou a demanda de energia elétrica pelos respectivos produtores ou consumidores de energia, bem como na região dos locais de conexão em rede 12a,b. Desta maneira, o dispositivo de controle local é respectivamente provido com dados operacionais atuais da microrrede. A fim de garantir clareza, apenas uma conexão do dispositivo de controle local 18a,b no produtor de energia 15a é representada meramente a título de exemplo e genericamente para todas as outras conexões na figura 2. A conexão neste caso compreende uma primeira conexão em um módulo de controle 21 do produtor de energia 15a, a fim de influenciar o estado operacional do produtor de energia por sinais de controle, bem como uma segunda conexão em um sensor de medição 22 (indicado apenas esquematicamente) para gravação da potência distribuída pelo produtor de energia 15a (por exemplo, pela adequada medição da corrente e da voltagem no local de medição do sensor de medição). Também é mostrada uma conexão em um sensor de medição adicional 23, com o qual a potência na região do local de conexão em rede 12a,b é medida. As conexões entre o respectivo dispositivo de controle local 18a,b e os produtores ou consumidores de energia individuais podem ser configuradas em qualquer forma adequada desejada (por exemplo, sem fio ou com fios) e ser com base em um ou mais protocolos de comunicação (por exemplo, de acordo com IEC 61850, IEC 61870-5-104, DNP3(i), XMPP, Modbus TCP/RTU).

[0050] Funções intensivas de computação, bem como o agendamento e a parametrização da respectiva microrrede são concentrados no dispositivo de computação 20, que pode ser, por exemplo, um sistema de computador em nuvem. Para a entrada de parâmetros e dados de modelo, o dispositivo de computação 20 é conectado em um editor de dados 24, que pode ser configurado como um dispositivo de processamento de dados separado (por exemplo, uma estação de trabalho) ou como um componente integral do próprio dispositivo de computação 20.

[0051] Pela divisão do sistema de automação em dois, processos que exigem um alto nível de conhecimento especializado, grande gasto manual e/ou uma alta capacidade de computação são realocados do respectivo dispositivo de controle local 18a,b para o dispositivo de computação 20, e a eficiência do sistema geral é, assim, aumentada. Desta maneira, aparelhos mais simples e, portanto, mais econômicos podem ser usados como dispositivos de controle locais 18a,b; além do mais, muito menos gasto com pessoal local é incorrido para a configuração e a operação da respectiva microrrede. A conexão entre o respectivo dispositivo de controle 18a,b e o dispositivo de computação 20 pode ser configurada de qualquer forma adequada desejada, por exemplo, como uma conexão Ethernet com fios. É possível usar quaisquer protocolos de comunicação desejados, por exemplo, um protocolo definido no padrão IEC 61850.

[0052] O dispositivo de computação 20 pode ser igualmente atribuído ao operador de uma ou todas as microrredes 11a,b. Como uma alternativa a isto, o dispositivo de computação 20 também pode ser operado por um provedor de serviço que tem conhecimento especializado no campo do controle de microrredes e oferece a parametrização e o cálculo dos respectivos planos operacionais otimizados como um serviço para o respectivo operador de uma microrrede.

[0053] Especificamente, o sistema para operar uma microrrede é construído como segue e é operado como segue:

[0054] Da forma supradescrita, o dispositivo de controle local 18a,b empreende a comunicação por um lado com os respectivos produtores e consumidores de energia e por outro lado com o dispositivo de computação 20.

[0055] Para este fim, da forma mostrada na figura 3, o dispositivo de controle local 18 compreende uma primeira interface de comunicação 31 para comunicação com o dispositivo de computação 20 e uma segunda interface de comunicação 32 para transmissão de sinais de controle para os respectivos produtores e consumidores de energia. Uma interface de entrada/saída 33 é, além do mais, usada para adquirir valores de medição a partir dos respectivos sensores de medição. Neste caso, os valores de medição podem ser transmitidos por fiação fixa para a interface de entrada/saída 33 do dispositivo de controle 18, ou podem ser convertidos em um telegrama em um processo intermediário e submetidos como conteúdo de telegrama para a interface de entrada/saída 33. A interface de entrada/saída 33 deve ser configurada desta maneira como um dispositivo de aquisição do valor de medição ou como um dispositivo de comunicação. Além do mais, o dispositivo de controle 18 compreende um módulo controlador que realiza as funções necessárias para o acionamento dos produtores e dos consumidores de energia. O módulo controlador pode ser, por exemplo, um microprocessador, um ASIC ou um FPGA, ou congêneres.

[0056] Com base em heurística ou métodos de otimização matemática, o dispositivo de computação 20 compreende planos operacionais para os produtores e os consumidores de energia da respectiva microrrede, o que garante um estável estado do sistema da microrrede. O dispositivo de computação 20 é configurado da forma mostrada na figura 4. De acordo com a figura 4, o dispositivo de computação 20 compreende uma interface 41 para troca de dados com o editor de dados 24 (conforme a figura 2) e uma interface de comunicação 42 para conexão em um ou mais dispositivos de controle locais 18. O dispositivo de computação, além do mais, compreende um controlador 43, que é adaptado para realizar módulos de função 44a-d.

[0057] A representação do dispositivo de computação 20 na figura 4 deve ser considerada como puramente funcional; da forma já supramencionada, o dispositivo de computação pode tanto ser um dispositivo de processamento de dados individual quanto uma instalação de computador, por exemplo, na forma de um sistema de computador em nuvem, que provê os elementos e as funções mostrados na figura 2.

[0058] Por meio do editor de dados conectado na interface 41, os dados de modelo essenciais dos produtores e dos consumidores de energia podem ser parametrizados. Estes dados de modelo incluem os produtores e os consumidores de energia e dados que especificam seus parâmetros operacionais, por exemplo, mínimas e máximas potências de produção dos produtores de energia, preços de combustível e características de eficiência ou capacidades da bateria. Estes dados de modelo são armazenados no módulo de função 44a, que é um módulo de armazenamento de dados do dispositivo de computação 20; um subconjunto relevante para o respectivo dispositivo de controle local é encaminhado para o dispositivo de controle local 18 e armazenado em um módulo de armazenamento de dados local 35 (conforme a figura 3).

[0059] O módulo de função 44b é um módulo para prover previsões do tempo, que interroga serviços de clima adequados de acordo com o sítio de instalação da microrrede a fim de obter parâmetros de previsões de clima locais, tais como velocidade do vento, direção do vento, insolação, etc. Os serviços de clima interrogados podem ser providos pelo próprio dispositivo de computação 20 ou por provedores externos (provedores do serviço de clima).

[0060] O módulo de função 44c é um módulo para calcular potências de distribuição esperadas daqueles produtores de energia cuja potência de produção de energia depende da respectiva situação climática atual (por exemplo, usinas fotovoltaicas, usinas de energia eólica, etc.). A fim de calcular a potência de distribuição esperada, pelo menos partes relevantes da informação de clima provida pelo módulo de função 44b e pelo menos partes dos dados de modelo (por exemplo, características de eficiência) armazenados no módulo de função 44a são usadas.

[0061] O módulo de função 44d é um módulo para calcular planos operacionais das microrredes individuais. Os planos operacionais para o respectivo intervalo de tempo podem, neste caso, compreender por um lado planos operacionais parciais dos produtores de energia individuais e por outro lado um plano operacional geral, que indica o fluxo de potência no ponto de conexão em rede. O módulo de função 44d usa uma otimização operacional matemática, por exemplo, com base em programação linear integral mista, e otimiza a operação da microrrede em relação aos parâmetros predeterminados, por exemplo, a troca de potência da microrrede com a rede de distribuição, os custos operacionais ou a emissão de CO2.

[0062] O dispositivo de computação 20 e o dispositivo de controle local 18 da respectiva microrrede interagem como segue.

[0063] Antes do comissionamento da microrrede, é realizada entrada de dados para agendamento e parametrização da respectiva microrrede. Para este fim, o usuário primeiro insere os dados de modelo da microrrede por meio do editor de dados 24. A partir dos dados inseridos, o editor de dados 24 gera modelos de dados para a otimização operacional matemática. Os dados de modelo e os modelos de dados derivados a partir dos mesmos são armazenados no módulo de função 44a.

[0064] O dispositivo de computação 20, além do mais, envia dados de modelo relevantes para o respectivo dispositivo de controle local. Tais dados de modelo que são necessários ou vantajosos para a operação da respectiva microrrede 11 pelo dispositivo de controle 18, e referem-se aos produtores ou aos consumidores de energia presentes na respectiva microrrede 11, são considerados relevantes.

[0065] Durante a operação, o dispositivo de computação 20 interroga atuais previsões do tempo dos serviços de clima em intervalos cíclicos, por exemplo, uma vez por dia, e armazena as mesmas no módulo de função 44b. Com o auxílio destas previsões do tempo, o módulo de função 44c calcula a distribuição de potência esperada para cada produtor de energia no intervalo de tempo a ser considerado, e transmite esta informação para o módulo de função 44d, que calcula um plano operacional para a respectiva microrrede pelo uso desta informação e/ou envia os mesmos diretamente para a unidade de controle local. Para este fim, correspondente otimização da operação da microrrede é realizada de acordo com as regras de otimização. Com os componentes de função 44d, planos operacionais são, neste caso, respectivamente calculados para sucessivos intervalos de tempo, por exemplo, que duram 15 minutos.

[0066] Por último, o dispositivo de computação 20 envia os planos operacionais para o respectivo intervalo de tempo para o correspondente dispositivo de controle local. O plano operacional compreende um plano operacional geral (fluxo de potência no ponto de conexão em rede; no caso de redes em ilha puras, este é sempre zero) e os planos operacionais parciais dos respectivos produtores de energia.

[0067] Estes planos operacionais parciais contêm a seguinte informação para cada intervalo de tempo: - estado de ativação do produtor de energia (ativo/inativo); - valor de ponto de ajuste da distribuição de potência; - preços sombra opcionais para produção/consumo.

[0068] Estes preços imprevisíveis são determinados como segue, por exemplo, pelo módulo de função 44d, - para usinas de produção, como uma razão das variações de custo operacional pelas variações de potência ao redor do ponto de trabalho; - as unidades de armazenamento de energia, como custos de produção médios para esta energia elétrica que foi usada para cobrar a unidade de armazenamento; - para consumidores, como um preço fictício considerado, que especifica a ordem de precedência durante a desativação (consumidores com o preço mais alto são desativados primeiro, e aqueles com o preço mais baixo por último: os preços podem ser estabelecidos pelo operador da microrrede de acordo com critérios em particular, por exemplo, importância do consumidor).

[0069] A unidade de controle local 18 aciona os produtores de energia pelo uso dos planos operacionais transmitidos para o respectivo intervalo de tempo, da forma explicada a seguir.

[0070] Da forma supradescrita, a unidade de controle local adquire valores de medição que descrevem a respectiva distribuição de potência dos produtores de energia, ou demanda de potência dos consumidores de energia, e forma a partir dos mesmos o equilíbrio de potência da microrrede na forma da diferença entre a distribuição e a demanda. Como uma alternativa, também é possível medir o fluxo de potência no ponto de conexão em rede, que corresponde ao equilíbrio de potência.

[0071] Além do mais, o dispositivo de controle local determina uma potência de reserva positiva e negativa. A potência de reserva positiva Rpos é, neste caso, determinada como a diferença entre a máxima distribuição de potência possível e a real distribuição de potência atual de todos os produtores de energia ativos (ligados). Correspondentemente, a potência de reserva negativa Rneg é determinada como a diferença entre a saída de potência atual real e a saída de potência mínima possível de todos os produtores de energia ativos.

[0072] Com o auxílio dos valores "equilíbrio de potência é bom", "potência de reserva positiva" e "potência de reserva negativa", bem como as especificações do plano operacional, regulação da microrrede é realizada em tempo real. Desvios do plano operacional, resultantes, por exemplo, dos desvios dos dados de clima previstos e, portanto, quantidades de distribuição, podem, neste caso, ser considerados facilmente.

[0073] De acordo com as especificações do plano operacional, os respectivos produtores de energia são ativados ou desativados quando o estado de ativação relevante de acordo com o plano operacional estiver ativou ou inativo no intervalo de tempo que corresponde ao tempo atual; além do mais, o valor de ponto de ajuste da distribuição de potência é opcionalmente transmitido como uma especificação de regulação para o respectivo produtor de energia.

[0074] Se, na operação da microrrede realizada de acordo com o plano operacional, o equilíbrio de potência for menor do que a magnitude da potência de reserva positiva/negativa, a distribuição de potência dos produtores de energia é regulada de acordo com a frequência de rede exigida. Isto será explicado em relação ao exemplo da figura 5. A figura 5 mostra um gráfico de barras com o qual as quotas de potência dos produtores de potência atualmente ativados estão em dois diferentes tempos de regulação t1, t2. No tempo t1, uma primeira subcoluna 51 significa uma quota de potência de um primeiro produtor de energia ativado, e uma segunda subcoluna 52 significa correspondentemente a quota de potência de um segundo produtor de energia.

[0075] A atual distribuição de potência dos dois produtores de energia, definida de acordo com o plano operacional, é especificada por uma linha 53. Pode-se ver que o primeiro produtor de energia é completamente utilizado e o segundo é parcialmente utilizado. O valor do equilíbrio de potência medido ou calculado é especificado por uma linha tracejada 54; pode-se ver que, no tempo t1, mais potência é necessária do que é distribuída pela atual especificação do plano operacional. No evento em que há acoplamento na rede de distribuição, esta potência é compensada, por exemplo, por demanda adicional. A fim de continuar a operar a microrrede de forma tão autônoma e eficiente quanto possível, em resposta à diferença entre o equilíbrio de potência e a real distribuição, o segundo uso de energia é acionado pelo dispositivo de controle local para distribuir uma potência mais alta. Isto é indicado na figura 5 pela seta 55. No tempo de regulação t2, a distribuição de potência é correspondentemente alcançada (veja linha 56) e a microrrede pode ser adicionalmente operada neste estado operacional, sem colocar produtores de energia adicionais em operação. Isto é possível já que, embora o equilíbrio de potência tenha um desvio positivo do estado real, ele é, contudo, menor do que a potência de reserva positiva Rpos que é inserida a título de exemplo na figura 5 (meramente a título de exemplo, a potência de reserva negativa Rneg também é inserida na figura 5).

[0076] Uma outra situação é representada a título de exemplo na figura 6. Aqui, o equilíbrio de potência (linha 61) fica acima da potência de reserva positiva Rpos, que é dada pelo atual estado operacional (linha 62) e as quotas de potência dos produtores de energia ativados. Para adaptação, um produtor de energia adicional é colocado em operação pelo dispositivo de controle, cuja quota de potência é representada como uma subcoluna 63 no tempo de regulação t2. Durante a seleção dos produtores de energia a ser ativados, seus preços imprevisíveis podem ser, por exemplo, considerados. Assim, os produtores de energia com os mais baixos custos de produção de energia são sempre colocados em operação primeiro, e aqueles com os mais onerosos custos de produção de energia são colocados em operação apenas posteriormente se necessário for.

[0077] Uma situação adicional é representada a título de exemplo na figura 7. Aqui, o equilíbrio de potência (linha 71) fica abaixo da potência de reserva negativa Rneg, que é dada pelo atual estado operacional (linha 72) e as quotas de potência dos produtores de energia ativados. Para adaptação, um produtor de energia que ficou ativo no tempo t1 é tirado de operação pelo dispositivo de controle, de forma que apenas um produtor de energia com uma quota de potência que é representada como uma subcoluna 73 no tempo de regulação t2 permaneça ativado. Durante a seleção dos produtores de energia ativados, seus preços imprevisíveis podem ser, por exemplo, considerados. Durante a seleção dos produtores de energia desativados, seus preços imprevisíveis podem, por exemplo, ser igualmente considerados. Assim, os produtores de energia com os mais onerosos custos de produção de energia são sempre tirados de operação primeiro, e aqueles com os custos de produção de energia mais baixos são tirados de operação apenas posteriormente se necessário for.

[0078] Se, por último, o equilíbrio de potência determinado for maior do que a potência de reserva positiva ou negativa e as deficiências de produção calculadas não puderem ser resolvidas pela ativação ou desativação dos produtores de energia, a microrrede entra em operação de emergência. Neste caso, se a diferença entre a potência distribuída e a potência extraída for positiva, as usinas/baterias de produção com os preços imprevisíveis mais altos são desativadas até que a diferença fique novamente na banda de regulação ou se possíveis consumidores forem ativados. Se a diferença entre a potência distribuída e a potência extraída for negativa, os consumidores/baterias com os mais baixos preços imprevisíveis são desativados até que a diferença fique novamente na banda de regulação.

[0079] Os valores de medição dos produtores de energia, ou no ponto de conexão em rede, são enviados em intervalos cíclicos, por exemplo, a cada hora, para o dispositivo de computação e arquivados no mesmo. Além do mais, nova otimização operacional é iniciada, que inicia cálculo renovado para a duração restante do período de otimização e/ou de períodos de tempo adicionais. O efeito alcançado por isto é que restrições integrais em relação ao tempo e à quantidade podem ser mais bem conformadas.

[0080] O conceito de autonomização proposto para a operação de microrredes provê, entre outras coisas, as seguintes vantagens:

[0081] - Em comparação com a atual modelagem local complexa, o gasto para a microrrede individual ou os produtores de energia individuais cai drasticamente já que não é mais necessário adquirir dados de modelo abrangentes.

[0082] - O dispositivo de controle local pode ser mantido muito simples, e ele não exige nenhuma tecnologia elaborada e comissionamento complexo.

[0083] - A parametrização no sítio exigida é reduzida para uma quantidade mínima.

[0084] - Em virtude de reduzido escopo de modelagem, as usinas podem ser colocadas em operação mais rapidamente e sem pessoal técnico especialista.

[0085] - Em virtude do simples conceito de regulação, a solução é compatível com todas as formas de produtores de energia para uso em microrredes.

[0086] - O dispositivo de controle local precisa apenas comunicar esporadicamente com o dispositivo de computação.

[0087] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita com detalhes anteriormente com o auxílio de modalidades exemplares preferidas, a invenção não é restrita aos exemplos descritos, e outras variantes podem ser derivadas a partir da mesma pelos versados na técnica sem fugir do escopo protetivo das reivindicações de patente anexas.

Claims (13)

1. Método para operar uma rede de suprimento de energia autônoma (11) que compreende inúmeros produtores de energia (15) e inúmeros consumidores de energia (16), em que um dispositivo de controle local (18) que é adaptado para acionar os produtores de energia (15) e/ou os consumidores de energia (16) é provido, e em que as seguintes etapas são realizadas durante o método: - provisão de dados de modelo da rede de suprimento de energia autônoma (11) em uma memória de dados de um dispositivo de computação (20) superior ao dispositivo de controle local (18), os dados de modelo especificando os respectivos produtores de energia (15) e seus parâmetros operacionais; - determinação de um plano operacional para a rede de suprimento de energia autônoma (11) com o dispositivo de computação (20) pelo uso dos dados de modelo, o plano operacional especificando o estado operacional da rede de suprimento de energia autônoma (11) durante um intervalo de tempo em particular; - transmissão do plano operacional para o dispositivo de controle local (18); - acionamento dos produtores de energia (15) e/ou dos consumidores de energia (16) de acordo com as especificações do plano operacional pelo dispositivo de controle local (18); caracterizadopelo fato de que: - o plano operacional para o respectivo intervalo de tempo compreende um plano operacional geral, que especifica uma energia elétrica em um ponto de conexão em rede (12) da rede de suprimento de energia autônoma (11), e planos operacionais parciais para os produtores de energia (15) e/ou os consumidores de energia (16) da rede de suprimento de energia autônoma (11); - durante a operação da rede de suprimento de energia autônoma (11) pelo dispositivo de controle local (18), o equilíbrio de potência atual da rede de suprimento de energia autônoma (11) é formado como a diferença entre a potência distribuída para a rede de suprimento de energia autônoma (11) e a potência extraída a partir da mesma; - uma potência de reserva positiva e uma potência de reserva negativa da rede de suprimento de energia autônoma (11) são determinadas pelo dispositivo de controle local (18); em que a reserva de potência positiva é determinada como a diferença entre a máxima saída de potência possível e a saída de potência atual real de todos os produtores de energia ativos e a reserva de potência negativa é determinada como a diferença entre a saída de potência atual real e a saída de potência mínima possível de todos os produtores de energia ativos; - o equilíbrio de potência atual é comparado com as potências de reserva positiva e negativa; - o resultado da comparação é usado para acionar os produtores de energia (15).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que - a fim de determinar o plano operacional por meio do dispositivo de computação (20) para o respectivo intervalo de tempo, uma potência de distribuição esperada dos respectivos produtores de energia (15) é determinada; e - a potência de distribuição esperada dos respectivos produtores de energia (15) é usada a fim de determinar o plano operacional.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que - uma previsão do tempo para a região da rede de suprimento de energia autônoma (11) é determinada para o respectivo intervalo de tempo por meio do dispositivo de computação (20); e - para aqueles produtores de energia (15) cuja potência de distribuição depende das atuais condições climáticas na região do respectivo produtor de energia (15), a potência de distribuição esperada para o respectivo intervalo de tempo é determinada pelo uso daquela informação da previsão do tempo que é relevante para a operação do respectivo produtor de energia (15), bem como pelo menos alguns dos dados de modelo.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que - os dados de modelo são adquiridos como entradas de usuário por meio de um editor de dados (24) provido pelo dispositivo de computação (20) ou conectado no mesmo, e são armazenados na memória de dados do dispositivo de computação (20).

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que - o dispositivo de computação (20) é formado por um dispositivo de processamento de dados que é configurado como um sistema de computador em nuvem.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que - os planos operacionais parciais compreendem, respectivamente, pelo menos uma especificação de um estado de ativação e um valor de ponto de ajuste para a saída de potência ou a demanda de potência dos respectivos produtor de energia (15) ou consumidor de energia (16).

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que - os planos operacionais parciais também compreendem uma especificação dos custos que são incorridos durante a produção de energia ou o consumo de energia dos respectivos produtor de energia (15) ou consumidor de energia (16).

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que - no evento de um equilíbrio de potência que é menor do que ou igual à potência de reserva positiva ou negativa, os produtores de energia (15) respectivamente ativados são acionados correspondentemente a fim de adaptar suas potências a serem distribuídas; e - no evento de um equilíbrio de potência que é maior do que a potência de reserva positiva ou negativa, o estado de ativação de pelo menos um produtor de energia (15) é modificado.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que - para o caso em que, no evento de um equilíbrio de potência que é maior do que a potência de reserva positiva ou negativa, não houver produtor de energia adicional (15) cujo estado de ativação pode ser modificado, o estado de ativação de pelo menos um consumidor de energia (16) é modificado.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que - valores de medição que especificam um estado operacional dos produtores de energia (15) e/ou consumidores de energia (16) e/ou da íntegra da rede de suprimento de energia autônoma (11) em um ponto de conexão em rede (12) são adquiridos por meio do dispositivo de controle local (18) durante a operação da rede de suprimento de energia autônoma (11); - pelo menos alguns dos valores de medição e/ou dos valores derivados a partir dos mesmos são transmitidos para o dispositivo de computação (20); e - o dispositivo de computação (20) determina um plano operacional atualizado para o atual intervalo de tempo ou um intervalo de tempo subsequente ao mesmo pelo uso dos valores de medição transmitidos e/ou dos valores derivados a partir dos mesmos.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que - respectivos planos operacionais para uma pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas (11) são determinadas pelo dispositivo de computação (20); e - os respectivos produtores de energia (15) e/ou consumidores de energia (16) da pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas (11) são acionados de acordo com as especificações do respectivo plano operacional pelo respectivo dispositivo de controle local (18).

12. Sistema para operar uma rede de suprimento de energia autônoma (11), em que a rede de suprimento de energia autônoma (11) compreende inúmeros produtores de energia (15) e inúmeros consumidores de energia (16), tendo - um dispositivo de controle local (18) que é adaptado para acionar os produtores de energia (15) e/ou os consumidores de energia (16); e - um dispositivo de computação (20) que é superior ao dispositivo de controle local (18) e compreende uma memória de dados para prover dados de modelo da rede de suprimento de energia autônoma (11), que especificam os respectivos produtores de energia (15) e seus parâmetros operacionais; em que - o dispositivo de computação (20) é adaptado para determinar um plano operacional para a rede de suprimento de energia autônoma (11) pelo uso dos dados de modelo e para transmitir o plano operacional para o dispositivo de controle local (18), o plano operacional especificando o estado operacional da rede de suprimento de energia autônoma (11) durante um intervalo de tempo em particular; em que - o dispositivo de controle local (18) é adaptado para acionar os produtores de energia (15) e/ou os consumidores de energia (16) de acordo com as especificações do plano operacional; caracterizado pelo fato de que: - o plano operacional para o respectivo intervalo de tempo compreende um plano operacional geral, que especifica uma energia elétrica em um ponto de conexão em rede (12) da rede de suprimento de energia autônoma (11) e planos operacionais parciais para os produtores de energia (15) e/ou os consumidores de energia (16) da rede de suprimento de energia autônoma (11); e - o dispositivo de controle local (18) é configurado, durante a operação da rede de suprimento de energia autônoma (11), para formar o equilíbrio de potência atual da rede de suprimento de energia autônoma (11) como a diferença entre a potência distribuída para a rede de suprimento de energia autônoma (11) e a potência extraída a partir da mesma, para determinar uma potência de reserva positiva e uma potência de reserva negativa da rede de suprimento de energia autônoma (11), para comparar o equilíbrio de potência atual com as potências de reserva positiva e negativa e usar o resultado da comparação para acionar os produtores de energia (15); em que a reserva de potência positiva é determinada como a diferença entre a máxima saída de potência possível e a saída de potência atual real de todos os produtores de energia ativos e a reserva de potência negativa é determinada como a diferença entre a saída de potência atual real e a saída de potência mínima possível de todos os produtores de energia ativos.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que - o sistema é adaptado para operar uma pluralidade de redes de suprimento de energia autônomas (11); e - às respectivas redes de suprimento de energia autônomas (11) são respectivamente atribuídos seus próprios dispositivos de controle locais (18), que são conectados ao dispositivo de computação (20).

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