CH710855B1

CH710855B1 - Intelligent energy network system with trading platform.

Info

Publication number: CH710855B1
Application number: CH01825/15A
Authority: CH
Inventors: Strässle Felix
Original assignee: Regio Energie Solothurn
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2023-01-13
Also published as: CH710849B1; CH710855A2; CH710849A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energie-Verbundsystem (11), bei welchem zur Steuerung und dynamischen Moderation des Energieflusses in einem Energieübertragungsnetz (15) ein Energie-Marktplatz (31) vorgesehen ist. Dieses erlaubt den Usern (12, 13, 14) den Zugang zu einem Portal, resp. Handelsplattform (38) Dies ermöglicht einem Energieversorger (16) die erforderliche Energie kosteneffizent und bedarfsgerecht einzuspeisen, zu speichern oder abzurufen.The invention relates to an energy network system (11), in which an energy marketplace (31) is provided for the control and dynamic moderation of the energy flow in an energy transmission network (15). This allows the users (12, 13, 14) access to a portal, resp. Trading platform (38) This enables an energy supplier (16) to feed in, store or retrieve the required energy cost-effectively and as required.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energie-Verbundsystem gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to an energy network system according to the preamble of claim 1.

[0002] Intelligente Energie-Verbundsysteme (im Folgenden auch Energienetze oder Energie-Verbundsysteme genannt) für Strom, Fernwärme, Gas und Wasser sind grundsätzlich bekannt, bspw. aus der EP-1079343 und umfassen neben einer kommunikativen Vernetzung auch die Steuerung von Stromerzeugern, Speichern, elektrischen Verbrauchern, Netzbetriebsmittel für die Energieversorgung über Energieübertragungsnetze und Energieverteilernetze. Moderne Energielieferanten erlauben auch die Netzbenutzung für Drittanbieter. Intelligent energy network systems (hereinafter also called energy networks or energy network systems) for electricity, district heating, gas and water are known in principle, e.g , electrical consumers, network equipment for the energy supply via energy transmission networks and energy distribution networks. Modern energy suppliers also allow third-party providers to use the network.

[0003] Die vermehrte Netzbenutzung von Drittanbieter ist problematisch, insbesondere weil diese (Prosumenten) mit diskontinuierlichen Energiequellen, wie Wind-, Solar-, Wellen-, Gezeiten-, Wasser-, Biomassen-, Geothermie-Energie arbeiten und damit die Netzwerkstabilität, Versorgungssicherheit und Kosteneffizienz der zentralen Energieversorgungsunternehmen destabilisieren. Es versteht sich, dass damit ein effizientes Energiemanagement der Netzbetreiber immer komplexer wird und alle Stufen und Bereiche der Energieproduktion und des Energieverbrauchs, von der Planung bis zum Betrieb umfasst. Dabei stehen die Ressourcenschonung, der Klimaschutz, aber auch die optimale Kostenstruktur im Vordergrund, immer unter der Prämisse der unbedingten Sicherstellung des Energiebedarfs der Nutzer. The increased network use by third-party providers is problematic, especially because these (prosumers) work with discontinuous energy sources such as wind, solar, wave, tidal, water, biomass, geothermal energy and thus network stability and security of supply and destabilize the cost efficiency of the central energy supply companies. It goes without saying that efficient energy management by network operators is becoming more and more complex and includes all stages and areas of energy production and energy consumption, from planning to operation. The focus is on resource conservation, climate protection, but also the optimal cost structure, always under the premise of unconditionally securing the energy needs of the users.

[0004] Bekannte Verfahren zur Verbesserung der Kostenstruktur verwenden die Verbrauchs-Charakteristik der Konsumenten. Mittels Lastgang- und Schwachstellenanalysen wird das Verbrauchsverhalten von Industrie- und Gewerbeunternehmen untersucht und werden mögliche Einsparungspotentiale ermittelt. Daraus werden massgeschneiderte Lösungen entwickelt, die über automatische Steuerungen teure Schwankungen ausgleichen und teure Leistungsspitzen verhindern sollen. Known methods for improving the cost structure use the consumption characteristics of consumers. The consumption behavior of industrial and commercial companies is examined by means of load profile and weak point analyzes and possible savings potentials are determined. Tailor-made solutions are developed from this, which are intended to use automatic controls to compensate for expensive fluctuations and prevent expensive power peaks.

[0005] Grundsätzlich sind auch intelligente Steuerungen für die Eigenverbrauchsregelung mit Hilfe von Photovoltaik-Anlagen und anderen dezentralen Energie-Erzeugungsanlagen bekannt, bspw. aus der US2014/0052303, in welcher ein Home-Network mit einem Smart-Energy-Management-System (In-House-Komplementarität) beschrieben wird. In US2012/0191262 wird die Kombination eines Stromnetzes mit einem Speichersystem in Form eines Fluidspeichers, d.h. eines mechanischen, kinetischen, elektrischen, elektrochemischen oder thermischen Speichersystems, bevorzugt mit komprimiertem Gas, beschrieben, wobei die Speicherung und Abgabe von Elektrizität nur bei geeigneten Marktpreisen erfolgt. [0005]In principle, intelligent controllers for regulating self-consumption using photovoltaic systems and other decentralized energy generation systems are also known, for example from US2014/0052303, in which a home network with a smart energy management system (In -House complementarity) is described. US2012/0191262 describes the combination of an electricity network with a storage system in the form of a fluid storage device, i.e. a mechanical, kinetic, electrical, electrochemical or thermal storage system, preferably with compressed gas, with electricity being stored and released only at suitable market prices.

[0006] Leider können die oben genannten Nachteile mit diesen Systemen nicht wirksam und nachhaltig behoben werden. Der Wildwuchs autarker Energie-Zellen stört den ausgeglichenen Energiefluss und erschwert die Kompatibilität derselben. Insbesondere führt die dezentrale Energieumwandlung zu unerwünschten Netzinstabilitäten. Der Auslastungsgrad des öffentlichen/regionalen Energienetzes ist damit nicht mehr in einfacher Weise kontrollierbar. Versorgungssicherheit und/oder Kosteneffizienz der zentralen/regionalen Energieversorgungsunternehmen sind nicht mehr gewährleistet und/oder werden äusserst komplex. [0006] Unfortunately, the disadvantages mentioned above cannot be remedied effectively and permanently with these systems. The uncontrolled growth of self-sufficient energy cells disrupts the balanced flow of energy and makes compatibility more difficult. In particular, decentralized energy conversion leads to undesirable grid instabilities. The degree of utilization of the public/regional energy network can therefore no longer be checked in a simple manner. Security of supply and/or cost efficiency of the central/regional energy supply companies are no longer guaranteed and/or are becoming extremely complex.

[0007] Diese Komplexität zeigt sich an der Vielfalt von Verfahren zur Stabilisierung des Energieverbrauchs. In dieser Vielfalt lassen sich auch diverse Börsen und Auktionsplattformen zum Handeln mit Energie-Einheiten, wie bspw. in der Publikation WO 02/17151 beschrieben, finden. Dieses System umfasst Energie-Messstationen, Kommunikationsmittel für Tarif-Informationen, lokale Rechnereinheiten zur Bestimmung eines voraussichtlichen Handelsabschlusses und geeignete Schaltstellen beim Nutzer. Andere Verfahren mit Handelsplattformen sind bspw. aus der US-2004/0010478 bekannt, bei welchem vorgeschlagen wird, einen auf Angebot und Nachfrage basierenden Echtzeit-Preis-Rechner zu verwenden. Die US-2007/0271173 offenbart ein elektronisches Auktionssystem mit der Möglichkeit variable Angebote zu machen. [0007] This complexity is reflected in the variety of methods for stabilizing energy consumption. In this diversity, various exchanges and auction platforms for trading in energy units can also be found, as described, for example, in publication WO 02/17151. This system includes energy measuring stations, means of communication for tariff information, local computer units for determining an expected trade and suitable switching points at the user. Other methods with trading platforms are known, for example, from US-2004/0010478, in which it is proposed to use a real-time price calculator based on supply and demand. US-2007/0271173 discloses an electronic auction system with the possibility of making variable offers.

[0008] Ebenso sind elektronische Abrechnungsverfahren hinlänglich bekannt. So wird in der US-2012/0095813 eine billing method vorgeschlagen, mit welcher ein Verbraucher finanziell unterschiedlich belastet werden kann, je nachdem ob die bezogene Energie von einem regionalen Energielieferanten oder von einer geleasten, resp. gemieteten lokalen Smart-Grid-Anlage stammt. [0008] Electronic billing methods are also well known. A billing method is proposed in US-2012/0095813, with which a consumer can be charged differently financially, depending on whether the energy purchased is from a regional energy supplier or from a leased, resp. rented local smart grid system.

[0009] Bei all diesen bekannten Verfahren handelt es sich um Echtzeit-Verfahren, die sich leider als kompliziert erweisen und nicht geeignet sind, die Menge an erforderlicher Energie und deren Kosten in einem regionalen Energienetz zu regeln, d.h. die unerwünschten Netzinstabilitäten bleiben trotz Market-Place und individueller Abrechnungssysteme weiter bestehen. Die Gewährleistung der Versorgungssicherheit wird für die Energieversorger zunehmend komplexer und belastet deren Kosteneffizienz zusätzlich. All of these known methods are real-time methods, which unfortunately have proven to be complicated and are not suitable for regulating the amount of energy required and its costs in a regional energy network, i.e. the undesirable network instabilities remain despite market Place and individual billing systems continue to exist. Ensuring security of supply is becoming increasingly complex for energy suppliers and is an additional burden on their cost efficiency.

[0010] Das Problem dieser Destabilisierung ist letztendlich im Verhalten der Netzwerk-Nutzer und deren Wunsch nach erhöhter Autarkie zu sehen. The problem of this destabilization can ultimately be seen in the behavior of the network users and their desire for increased self-sufficiency.

[0011] Es ist deshalb das Bestreben der modernen Energieversorger die einzelnen Energie-Zellen (Smart-Home, Cluster-Zellen, Konsumenten oder Prosumenten, Grossverbraucher, etc.) mit unterschiedlichem und variablem Autarkiegrad in geordneter Weise zu steuern. Es besteht also die technische Aufgabe den Energiefluss in einem regionalen Energienetzwerk so zu moderieren, dass die Komplexität der erforderlichen Regelung zur Stabilisierung dieses Energienetzwerkes - bei wachsender Autarkie der Nutzer - reduziert wird. It is therefore the endeavor of modern energy suppliers to control the individual energy cells (smart home, cluster cells, consumers or prosumers, bulk consumers, etc.) with different and variable degrees of self-sufficiency in an orderly manner. There is therefore the technical task of moderating the energy flow in a regional energy network in such a way that the complexity of the regulation required to stabilize this energy network is reduced - with increasing self-sufficiency of the users.

[0012] Grundsätzlich wird diese Aufgabe (Lenkung des Energie- und Geldflusses) durch die Kopplung der Energie-Zellen über eine Energiebörse an das Leitsystem eines regionalen Energieversorgers einerseits und eine geeignete Rückkopplung des Leitsystems mit den Energie-Zellen andererseits, gelöst. Basically, this task (guidance of the energy and money flow) is solved by coupling the energy cells via an energy exchange to the control system of a regional energy supplier on the one hand and suitable feedback of the control system with the energy cells on the other hand.

[0013] Diese Rückkopplung erlaubt u.a. - über eine flexible Preisgestaltung des regionalen Energieversorgers - eine dynamische Moderation und Optimierung sowohl des Energieflusses und des damit verbundenen Geldflusses, als auch ein unabhängiges Autarkie-Wachstums der einzelnen Energie-Zellen. This feedback allows, among other things - via a flexible pricing of the regional energy supplier - a dynamic moderation and optimization of both the energy flow and the associated cash flow, as well as an independent self-sufficiency growth of the individual energy cells.

[0014] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Energieverbund-System gemäss Anspruch 1 gelöst , bei welchem das zentrale Leitsystem, im Folgenden auch Leitwarte oder SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition for energy network) genannt, eines regionalen Energieversorgers über ein regionales Datennetz, vorzugsweise ein Echt-Zeit-Datennetz, mit einer Vielzahl von lokalen Energie-Zellen mit variablem Autarkiegrad verbunden ist. Dabei ist, mit wenigen Ausnahmen, jede dieser Energie-Zellen im Wesentlichen mit einem programmierbaren Controller ausgerüstet, welcher über eine Handelsplattform eines Servers (im Folgenden auch controll center oder ProVit-Server genannt) des Energieversorgers mit dem Leitsystems kommuniziert. Diese Kommunikation wird erfindungsgemäss über ein User-Konto freigeschaltet. Dabei werden a) gemessene Daten zum Status der einzelnen Energie-Zelle, b) Daten zur Visualisierung des Energiezustandes der einzelnen Energie-Zelle und der aktuellen Marktsituation (Energieangebot, Energienachfrage, VMT-Tarife dazu, zelleneigener User-Kontostand, etc.), c) Daten für die externe Steuerung des Energiezustandes der einzelnen Energie-Zelle und d) Daten für die Abrechnung der einzelnen User-Konten, übertragen. According to the invention, this object is achieved with an energy network system according to claim 1, in which the central control system, hereinafter also referred to as the control room or SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition for energy network), of a regional energy supplier via a regional data network, preferably a real-time data network connected to a large number of local energy cells with a variable degree of self-sufficiency. With a few exceptions, each of these energy cells is essentially equipped with a programmable controller, which communicates with the control system via a trading platform of a server (hereinafter also referred to as controll center or ProVit server) of the energy supplier. According to the invention, this communication is activated via a user account. A) measured data on the status of the individual energy cell, b) data for visualizing the energy status of the individual energy cell and the current market situation (energy supply, energy demand, VMT tariffs, cell-specific user account balance, etc.), c ) data for the external control of the energy state of the individual energy cell and d) data for the billing of the individual user accounts.

[0015] Weiterbildungen und besondere Ausführungsformen dieses Systems weisen die Merkmale der abhängigen Ansprüche auf. Das werden User-Konto kann in einer wertvariablen Währungseinheit, bspw. kWh, geführt. Darüber hinaus kann der Energieversorger mit einem Energie-Speicherwerk verbunden sein, bspw. mit einem Hybridwerk, bei welchem überschüssige elektrische Energie in speicherbares Gas, insbesondere für die Gasversorgung, umgewandelt wird und umgekehrt. Weitere Formen der Energieumwandlung und -speicherung sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und werden auch in industriellen Anlagen, Speicherwerken, und/oder Hybridwerken verwendet (bspw. Pumpspeicherwerke, Druckluft- und Methan-, resp. Wasserstoffspeicherwerke, Power-to-Heat- oder Power-to-Gas-Anlagen, etc.). [0015] Further developments and special embodiments of this system have the features of the dependent claims. The user account can be managed in a value-variable currency unit, e.g. kWh. In addition, the energy supplier can be connected to an energy storage plant, for example a hybrid plant, in which excess electrical energy is converted into storable gas, in particular for gas supply, and vice versa. Other forms of energy conversion and storage are well known to those skilled in the art and are also used in industrial plants, storage plants and/or hybrid plants (e.g. pumped storage plants, compressed air and methane or hydrogen storage plants, power-to-heat or power to-gas plants, etc.).

[0016] Der Erfolg der erfindungsgemäss vorgesehenen Funktionsweise basiert letztendlich auf dem erwartungsgemässen Verhalten eines profitorientierten Nutzers. Insbesondere kann das User-Konto von jedem einzelnen User aufgefüllt werden (Guthaben), wenn hohe Vergütungen entrichtet werden, d.h. wenn ein hoher Marktpreis besteht, d.h. bei hohem Energiebedarf im Energienetz. Bei niedrigem Marktpreis, d.h. bei niedrigem Energiebedarf im Energienetz kann die Energie von den einzelnen Usern, jedoch auch vom Energieversorger selbst, kostengünstig bezogen werden, bspw. um eigene Energiespeicher zu füllen. The success of the functionality provided according to the invention is ultimately based on the expected behavior of a profit-oriented user. In particular, the user account can be topped up by each individual user (credit) if high payments are made, i.e. if there is a high market price, i.e. if there is a high energy demand in the energy network. If the market price is low, i.e. if the energy demand in the energy network is low, the energy can be obtained inexpensively from the individual users, but also from the energy supplier themselves, e.g. to fill their own energy storage devices.

[0017] Das normale Userverhalten wird mit Hilfe von energieträgerunabhängigen User-Konten (für Elektrizität, Gas, Warmwasser, etc.) und einer Energie-Handelsplattform in dynamischer Weise moderiert. Die Energie-Währung der User-Konten ist virtuell und wertvariabel. Damit kann das Verhalten der einzelnen User, d.h. deren Netzbenutzung aktiv und passiv beeinflusst werden. Die zentrale Kontoführung mit kursabhängiger Bewertung (Angebot, Nachfrage, Rohpreis, etc.) einer virtuellen Energiewährung (bspw. kWh) führt einerseits zu einer passiven, d.h. unabhängig vom Energieversorger erzeugten Reduktion der Netzbelastungsspitzen und erlaubt andererseits aktiv, d.h. mit aktiver Moderation des Energieversorgers, eine gezielte Moderation des Auslastungsgrades des Energienetzes. [0017] Normal user behavior is dynamically moderated with the aid of user accounts that are independent of energy sources (for electricity, gas, hot water, etc.) and an energy trading platform. The energy currency of the user accounts is virtual and variable in value. This means that the behavior of the individual users, i.e. their use of the network, can be actively and passively influenced. The central account management with rate-dependent evaluation (supply, demand, raw price, etc.) of a virtual energy currency (e.g. kWh) leads on the one hand to a passive, i.e. generated independently of the energy supplier, reduction in network load peaks and on the other hand allows active, i.e. with active moderation by the energy supplier, a targeted moderation of the degree of utilization of the energy network.

[0018] Die Vorteile der erfindungsgemässen Systems sind dem Fachmann unmittelbar ersichtlich und liegen insbesondere in der Reduktion der Komplexität von Steuerungssystemen zur dynamischen Moderation des Energieflusses in einem regionalen Energieverbundsystems bei wachsender Autarkie der eingebundenen Nutzer, sowie in der damit verbundenen Verbesserung der Versorgungssicherheit und in der verbesserten Kosteneffizienz. Die Einbindung einer Handelsplattform in die Steuerung des Energieversorgers führt nicht nur zu einer Attraktivierung des Energieversorgers, sondern trägt durch das Verhalten der User und die Verwendung einer wertvariablen Währungseinheit wesentlich dazu bei, dass Spitzenbelastungen reduziert werden, nicht zuletzt auch durch die erfindungsgemäss vorgesehene Zentralisation der Steuerung der einzelnen Energie-Zellen. The advantages of the system according to the invention are immediately apparent to the person skilled in the art and lie in particular in the reduction in the complexity of control systems for dynamic moderation of the energy flow in a regional energy network with increasing self-sufficiency of the users involved, as well as in the associated improvement in security of supply and in the improved cost efficiency. The integration of a trading platform in the control of the energy supplier not only makes the energy supplier more attractive, but also contributes significantly to the fact that peak loads are reduced through the behavior of the users and the use of a value-variable currency unit, not least also through the centralization of the control provided according to the invention of the individual energy cells.

[0019] In vorliegender Beschreibung soll unter dem Begriff „Energiefluss“ jede Form von Transport eines Energieträgers, wie Elektrizität, Gas, Fernwärme, etc., mit Hilfe eines „Energieübertragungsnetzes“ (oder kurz „Energienetz) verstanden werden. Ein „intelligentes“ Energieübertragungsnetz umfasst zusätzlich ein Datennetz für die Übertragung elektrischer Signale, bspw. zur Visualisierung, Messung oder Steuerung interner oder externer Geräte, und kann drahtgebunden oder drahtlos ausgebildet sein. Unter dem Begriff „Energieversorger“ sind hier alle Einrichtungen, insbesondere auch Unterversorger, zur Versorgung eines Energienetzes mit mindestens einer Form eines Energieträgers zu verstehen. Unter dem Begriff „Energie-Zelle“ sollen hier alle Installationsformen von Energie-Verbrauchern und/oder Energie-Erzeugern verstanden werden, welche am Energieübertragungsnetz angeschlossen sind, insbesondere Smart-Homes, Smart-Grids und/oder Smart-Facilities (intelligente Anlagen für Grossbetriebe, wie Hotels, Gewerbe- oder Fabrikationsbetriebe, etc.). Die hier angesprochenen Energie-Konsumenten, Energie-Produzenten und/oder Energie-Prosumenten, welche alle das Energieübertragungsnetz nutzen, werden hier auch „User“ genannt. Der Begriff „Netzkomlementarität“ soll den zeitgleichen Austausch von Informationen zum Energieangebot und -nachfrage in den jeweiligen Energienetzen, wie Strom, Gas oder Fernwärme, bezeichnen. Der Begriff „Energiekomplementarität“ soll den zeitunabhängigen Austausch unter verschiedenen Energieträgern charakterisieren und der Begriff „Systemkomplementarität“ soll für den zeitgleichen Energieaustausch zwischen lokalen Energie-Zellen verwendet werden. Der „Autarkiegrad“ einer Energie-Zelle bezeichnet den prozentualen Anteil an selbsterzeugter Energie relativ zum Energie-Eigenbedarf. Der Begriff „Marktplatz“ wir hier in seiner bekannten Bedeutung als elektronisches oder virtuelles Marktplatzsystem verwendet und soll ein Hardware- und Software-System innerhalb eines übergeordneten Datennetzes bezeichnen. Mit diesem Marktplatzsystem können zu jedem Zeitpunkt Geschäftstransaktionen durchgeführt werden, insbesondere durch die umfassende Abwicklung und Bündelung von Einkaufs-, Produktions- und Absatzprozessen. Im Unterschied dazu soll hier unter dem Begriff „Handels-Plattform“, resp. „Portal“ ein Rechnersystem (Hard- und Software) für die Geschäftsanbahnung durch Informationsbereitstellung für die Benutzer verstanden werden. Es versteht sich, dass eine derartige Handelsplattform, resp. Portal vom User auch über eine geeignete Shopping-App eines mobilen Gerätes erreicht werden kann. In the present description, the term "energy flow" is to be understood as meaning any form of transport of an energy carrier, such as electricity, gas, district heating, etc., using an "energy transmission network" (or "energy network" for short). An "intelligent" energy transmission network also includes a data network for the transmission of electrical signals, for example for the visualization, measurement or control of internal or external devices, and can be wired or wireless. The term "energy supplier" is to be understood here as meaning all facilities, in particular also sub-suppliers, for supplying an energy network with at least one form of energy carrier. The term "energy cell" should be understood here to mean all forms of installation of energy consumers and/or energy producers that are connected to the energy transmission network, in particular smart homes, smart grids and/or smart facilities (intelligent systems for large companies , such as hotels, commercial or manufacturing companies, etc.). The energy consumers, energy producers and/or energy prosumers addressed here, who all use the energy transmission network, are also called “users” here. The term "grid complementarity" is intended to describe the simultaneous exchange of information on energy supply and demand in the respective energy grids, such as electricity, gas or district heating. The term "energy complementarity" is intended to characterize the time-independent exchange among different energy carriers and the term "system complementarity" is intended to be used for the simultaneous energy exchange between local energy cells. The "degree of self-sufficiency" of an energy cell describes the percentage of self-generated energy relative to the energy required by the cell. The term "marketplace" is used here in its known meaning as an electronic or virtual marketplace system and is intended to designate a hardware and software system within a higher-level data network. With this marketplace system, business transactions can be carried out at any time, in particular through the comprehensive handling and bundling of purchasing, production and sales processes. In contrast to this, the term "trading platform", resp. "Portal" means a computer system (hardware and software) for initiating business transactions by providing information to users. It goes without saying that such a trading platform, resp. Portal can also be reached by the user via a suitable shopping app on a mobile device.

[0020] Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt: Fig. 1: schematische Darstellung eines regionalen Energie-Verbundsystems bekannter Art; Fig. 2: schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Steuerungssystems eines Energie-Verbundsystems; Fig. 3-10: schematische Darstellungen verschiedener Energiezellen.The present invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment and with the aid of the figures. 1 shows a schematic representation of a regional energy network system of a known type; 2: schematic representation of a control system according to the invention of an energy network system; Fig. 3-10: Schematic representations of different energy cells.

[0021] Fig. 1 macht das Prinzip der konventionellen Vernetzung eines regionalen Energie-Verbundsystems (11) deutlich, insbesondere die Vielfalt der darin eingebundenen Energie-Zellen (12, 13), resp. Energie-Zellen-Cluster (14) und deren Teilnehmer (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), wie sie in Fig. 2 näher beschrieben werden. Alle genannten Teilnehmer (im Folgenden auch User genannt) sind an einem Energienetz (15) eines regionalen Energieversorgers (16) angeschlossen und über ein geeignetes Datennetz (17) mit diesem verbunden. Diese Vernetzung erlaubt die kontrollierte Versorgung der eingebundenen User mit Energie (Elektrizität, Gas oder Fernwärme) einerseits und die kontrollierte Aufnahme von überschüssiger Energie der autark energieerzeugenden Energie-Zellen andererseits. Das Datennetz (17) ist in bekannter Weise mit einem Leitsystem (18) des Energieversorgers (16) gekoppelt und erlaubt die verrechenbare Einspeisung in, resp. den Bezug von Energie aus dem Energienetz (15). Das Energienetz (15) und dazugehörige Datennetz (17) bilden ein sogenanntes intelligentes Übertragungsnetz. In Weiterbildungen kann der Energieversorger (16) mit einem Hybridwerk (19) verbunden sein, welches bspw. überschüssige elektrische Energie in Gas oder in eine andere speicherbare Form umwandelt. Dieses Verbundsystem (11) und dessen Funktionsweise erlaubt in dieser Form noch kein marktgerechtes Autarkie-Wachstum der einzelnen Energie-Zellen (12, 13, 14), auch wenn jede derselben eine In-House-, System- und Energiekomplementarität aufweist. Die lokalen Cluster-Systeme (14) können über ein gemeinsames Energienetz (Strom, Gas, Fernwärme) und ein Echtzeitdatenübertragungsnetz (17) miteinander gekoppelt sein und an ein Hybridwerk (19) angeschlossen sein. Die Netzsteuerung (Ein/Aus-Schaltung bestimmter Geräte zu bestimmten Zeiten) in den einzelnen Smart-Home-Systemen und lokalen Cluster-Systemen wird in der Regel über ein regionales Energie-Daten-Management-System (EDM) geführt. Das in Fig. 1 dargestellte System zur Netzsteuerung ist hinlänglich bekannt und umfasst ein zentrales Leitsystem (18), welches derart ausgebildet ist, dass dieses mit jeder der Energie-Zellen (12, 13, 14) kommunizieren kann. Fig. 1 makes the principle of conventional networking of a regional energy network system (11) clear, in particular the variety of energy cells involved therein (12, 13), respectively. Energy cell cluster (14) and their participants (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), as described in more detail in FIG. All of the named participants (also called users below) are connected to an energy network (15) of a regional energy supplier (16) and connected to it via a suitable data network (17). This network allows the controlled supply of energy (electricity, gas or district heating) to the users involved on the one hand and the controlled absorption of excess energy by the self-sufficient energy cells on the other. The data network (17) is coupled in a known manner to a control system (18) of the energy supplier (16) and allows billable feeding into, respectively. the procurement of energy from the energy grid (15). The energy network (15) and the associated data network (17) form what is known as an intelligent transmission network. In further developments, the energy supplier (16) can be connected to a hybrid plant (19) which, for example, converts excess electrical energy into gas or into another storable form. In this form, this interconnected system (11) and its mode of operation do not yet allow market-driven self-sufficiency growth of the individual energy cells (12, 13, 14), even if each of them has an in-house, system and energy complementarity. The local cluster systems (14) can be coupled to one another via a common energy network (electricity, gas, district heating) and a real-time data transmission network (17) and connected to a hybrid plant (19). The network control (switching certain devices on/off at certain times) in the individual smart home systems and local cluster systems is usually managed via a regional energy data management system (EDM). The network control system shown in FIG. 1 is well known and comprises a central control system (18) which is designed in such a way that it can communicate with each of the energy cells (12, 13, 14).

[0022] Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässes Steuerungssystem für die Steuerung und dynamische Moderation eines Energieflusses in schematischer Weise, insbesondere um verschiedene mögliche Situationen näher erläutern zu können. Die Vielfalt der in diesem System eingebundenen User (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) ist hier nur exemplarisch aufgeführt: Strom-Prosument (1), Strom-Prosument-Gas-Konsument (2), Strom-Prosument-Fernwärme-Konsument (3), Strom-Konsument (4), Energie-Börsianer (5), Strom-Grossprosument (6) mit externem Dienstleister (34), Strom-Grossprosument-Gas-Grosskonsument (7) mit externem Dienstleister (34), Strom-Grossprosument-Fernwärme-Grosskonsument (8) mit externem Dienstleister (34). Es versteht sich, dass das vorliegende Steuerungs- und Moderationssystem auch andere mögliche User-Konstellationen umfassen kann und die Energie-Zellen (12, 13, 14) dieser User einen individuellen Autarkiegrad aufweisen. Die hier genannten User sollen weiter unten mit Hilfe der Figuren 3 bis 8 näher erläutert werden. 2 shows a control system according to the invention for the control and dynamic moderation of an energy flow in a schematic manner, in particular in order to be able to explain various possible situations in more detail. The variety of users involved in this system (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) is only listed here as an example: electricity prosumer (1), electricity prosumer gas consumer (2), electricity Prosumer-district heating consumer (3), electricity consumer (4), energy stockbroker (5), electricity wholesale prosumer (6) with external service provider (34), electricity wholesale prosumer-gas consumer (7) with external service provider (34), large electricity consumer, district heating consumer (8) with external service provider (34). It goes without saying that the present control and moderation system can also include other possible user constellations and the energy cells (12, 13, 14) of these users have an individual degree of self-sufficiency. The users named here will be explained in more detail below with the aid of FIGS.

[0023] Zur erfindungsgemässen Steuerung des Energieflusses und des damit verbundenen Geldflusses sind in der Regel jede der Energie-Zellen (12, 13, 14) mit mindestens einer zelleneigenen Mess-Station (M), mit mindestens einer zelleneigenen und über das Internet (22) mit einem Online Customer Portal (26, OCP) des Energieversorgers (16) verbundener Visualisierungs-Einheit (V), bspw. in Form eines elektronischen Bildschirms, zur visuellen Darstellung des zelleneigenen Energieflusses, und mit einem zelleneigenen Controllers (C), insbesondere einem PLC (Programmable Logic Controller) ausgerüstet, welcher in der Regel über ein regionales Datennetz (17) mit dem zentralen Leitsystem (18), resp. SCADA, des regionalen Energieversorgers (16) gekoppelt ist. Vorzugsweise erlaubt dieses Datennetz (17) eine Echtzeit-Datenüber-tragung über eine geschützte Internet-Verbindung (21), bspw. über einen IP-Tunnel (Tunneling-Protokoll, Firewall, HTTPS secure access, etc.), zum regionalen Energie-Versorger (16). Dieser zelleneigene Controller (C) ist mit allen internen Mess-Stationen (M), auch als Smartmeter bekannt, verbunden und steuert die dazugehörigen Einheiten, bspw. für den Bezug und/oder die mögliche Einspeisung von Elektrizität, Gas, Fernwärme und Wasser, sowie alle daran angeschlossenen Geräte, wie Heizung, Kochstellen, Kühlaggregate, Komfortinstallationen, etc. Diese Messstationen (M) dienen der internen und externen Überwachung des zelleneigenen Energieflusses, insbesondere für die Erfassung der zelleneigenen Energie-Erzeugung, den zelleneigenen Energieverbrauch, den zelleneigenen Energie-Bezug aus und die Energie-Einspeisung in das Energieübertragungsnetz (15) des regionalen Energieversorgers (16). Es versteht sich, dass die elektronischen Systeme des regionalen Energieversorgers (16) nur über datenschützende Schnittstellen (24, 24', 24") und wo erforderlich bspw. auch über ein VPN-Gateway (25) mit dem Datennetz (17) verbunden sind. In order to control the flow of energy and the flow of money associated with it according to the invention, each of the energy cells (12, 13, 14) is generally equipped with at least one measuring station (M) belonging to the cell, with at least one measuring station belonging to the cell and via the Internet (22 ) with an online customer portal (26, OCP) of the energy supplier (16) connected visualization unit (V), e.g PLC (programmable logic controller) equipped, which usually via a regional data network (17) with the central control system (18), resp. SCADA, the regional energy supplier (16) is coupled. This data network (17) preferably allows real-time data transmission via a protected Internet connection (21), for example via an IP tunnel (tunneling protocol, firewall, HTTPS secure access, etc.), to the regional energy supplier (16). This cell's own controller (C) is connected to all internal measuring stations (M), also known as smart meters, and controls the associated units, e.g. for the purchase and/or the possible feed-in of electricity, gas, district heating and water, as well as all devices connected to it, such as heating, cooking zones, cooling units, comfort installations, etc. These measuring stations (M) are used for internal and external monitoring of the cell's own energy flow, in particular for recording the cell's own energy generation, the cell's own energy consumption, the cell's own energy consumption from and the energy feed into the energy transmission network (15) of the regional energy supplier (16). It goes without saying that the electronic systems of the regional energy supplier (16) are connected to the data network (17) only via data-protecting interfaces (24, 24', 24") and where necessary, for example also via a VPN gateway (25).

[0024] Erfindungsgemäss weist das vorliegende Steuerungssystem einen Energiemarktplatz (31) mit geeigneter Software und Hardware auf, mit einem Server (32), resp. Controll-Center oder ProVit-Server, und einem damit gekoppelten Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33), insbesondere in Form eines ISE (Informations System der Schweiz. Energiewirtschaft). Dabei ist dieses Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33) mit virtuellen User-Konten (K1bis K8) für jeden der lokalen User (1 bis 8) gekoppelt. Dieses Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33) erlaubt jedem der User (1 bis 8) den aktuellen Energiezustand seiner Energie-Zelle, seinen Kontostand und den aktuellen Börsenwert der wertvariablen Währung, hier bspw. kWh, einzusehen und über eine virtuelle Energie-Handelsplattform (38), auch in Form eines Portals, selber ein Angebot (bspw. x[kWh] ä Zeitwert) abzugeben oder ein bestehendes Angebot anzunehmen. Nach getätigtem Handel werden von dieser Handelsplattform (38) entsprechende Steuerungsdaten generiert und über den Server (32) dem Leitsystem (18) des regionalen Energieversorgers (16) übermittelt, worauf das Leitsystem (18) dem zelleneigenen Controller (C) der betroffenen Energie-Zelle entsprechende Steuerungsimpulse übermittelt. Es versteht sich, dass durch die gezielte Vorgabe des energieträgerneutralen, d.h. energieträgerunabhängigen Marktwertes (Energietarif) der wertvariablen Währung das An- und Verkaufsverhalten der User in netzstabilisierender Weise beeinflussbar ist. Der jeweilige Marktwert wird vom Server (32) automatisch bestimmt, insbesondere aufgrund der Daten zum aktuellen und prognostizierten Zustand des Energienetzes (15). Insbesondere lassen sich damit auch externe Daten, bspw. zu den Wetteraussichten (Wind, Temperaturverlauf, Sonneneinstrahlung, etc.) und/oder anderen Prognosen zur Netzbelastung berücksichtigen. Der vorliegende Energiemarktplatz (31) ermöglicht also a) die vom Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33) verwalteten Daten dem jeweiligen User zur Visualisierung des Energiezustandes seiner Energie-Zelle und der aktuellen Marktsituation (Energieangebot, Energienachfrage, VMT-Tarife dazu, zelleneigener Kontostand, etc.) ersichtlich zu machen und b) die von diesem Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33) generierten Daten für die externe Steuerung des Energiezustandes der einzelnen Energie-Zellen (12, 13, 14) bereit zu stellen, und c) die von diesem Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33) erstellten Daten für die Abrechnung der einzelnen User-Konten (Kl) zu übermitteln. Diese User-Konten und der virtuelle Handel auf der Energie-Handelsplattform (38) des Marktplatzes (31) ermöglichen dem Energie-Versorger (16) einen virtuellen Transfer von Energie, d.h. eine zeitliche Entkopplung von Geldfluss und Energiefluss, d.h. ermöglicht dem Energie-Versorger (16) eine vereinfachte und kosteneffiziente Steuerung und dynamische Moderation des Energieflusses. According to the invention, the present control system has an energy market place (31) with suitable software and hardware, with a server (32), resp. Control center or ProVit server, and a database and data processing system (33) linked to it, in particular in the form of an ISE (Information System of the Swiss Energy Industry). This database and data processing system (33) is linked to virtual user accounts (K1 to K8) for each of the local users (1 to 8). This database and data processing system (33) allows each of the users (1 to 8) to view the current energy status of their energy cell, their account balance and the current market value of the variable currency, here e.g. kWh, and via a virtual energy trading platform (38 ), also in the form of a portal, to submit an offer (e.g. x[kWh] ä current value) or to accept an existing offer. After the trade has been carried out, corresponding control data is generated by this trading platform (38) and transmitted via the server (32) to the control system (18) of the regional energy supplier (16), whereupon the control system (18) sends the cell's own controller (C) to the energy cell concerned corresponding control impulses are transmitted. It goes without saying that the targeted specification of the energy source-neutral, i.e. energy source-independent market value (energy tariff) of the value-variable currency can influence the buying and selling behavior of users in a way that stabilizes the network. The respective market value is automatically determined by the server (32), in particular based on the data on the current and forecast state of the energy network (15). In particular, external data, e.g. on the weather forecast (wind, temperature profile, solar radiation, etc.) and/or other forecasts on the network load can also be taken into account. The present energy market place (31) thus enables a) the data managed by the database and data processing system (33) for the respective user to visualize the energy status of his energy cell and the current market situation (energy supply, energy demand, VMT tariffs, cell account balance, etc .) to make visible and b) to provide the data generated by this database and data processing system (33) for the external control of the energy state of the individual energy cells (12, 13, 14), and c) the data generated by this database and data processing system (33) to transmit data created for the billing of the individual user accounts (Kl). These user accounts and virtual trading on the energy trading platform (38) of the marketplace (31) enable the energy supplier (16) to carry out a virtual transfer of energy, i.e. a temporal decoupling of money flow and energy flow, i.e. enables the energy supplier (16) a simplified and cost-effective control and dynamic moderation of the energy flow.

[0025] In einer einfachen Ausführungsform ist die Messstation (M) nicht direkt mit dem Leitsystem (18) verbunden, sondern bspw. über eine manuelle Eingabe-Vorrichtung oder ein Zählerfernauslesesystem (ZFA), insbesondere eines externen Dienstleisters, mit dem erfindungsgemässen Server (32) oder Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33) und einem Verrechnungssystem (39) gekoppelt. In a simple embodiment, the measuring station (M) is not connected directly to the control system (18), but via a manual input device or a remote meter reading system (ZFA), in particular an external service provider, to the server (32 ) or database and data processing system (33) and a billing system (39) coupled.

[0026] In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemässen Steuerungsvorrichtung lässt sich insbesondere für Grossverbraucher (bspw. Industrieanlagen, Gewerbebetriebe oder Cluster) ein Teil der Dienstleistungen über einen externen Dienstleister (34) abwickeln. Die über den erfindungsgemässen Marktplatz (31) ausgehandelten Konditionen können diesem externen Dienstleister (34) über sein Datenmanagementsystem (37) übermittelt und in geeigneter Form den einen oder anderen externen Energieerzeugern (35) und/oder Übertragungsnetzbetreibern (36) zugestellt werden. In an advantageous development of the control device according to the invention, some of the services can be handled via an external service provider (34), in particular for large consumers (e.g. industrial plants, commercial enterprises or clusters). The conditions negotiated via the marketplace (31) according to the invention can be transmitted to this external service provider (34) via its data management system (37) and delivered in a suitable form to one or the other external energy producer (35) and/or transmission system operator (36).

[0027] Fig. 3 bis 10 zeigen beispielhaft verschiedene Ausbildungen einzelner Energiezellen verschiedener am erfindungsgemässen Steuerungssystem angeschlossenen User (1 bis 8). Gemäss Fig. 3 ist die Energiezelle des Users (1) mit einer Solaranlage (S) und einer Windenergieanlage (W) ausgerüstet, mit welcher einerseits eine Batterie (B) gespeist wird und andererseits interne Verbraucher über einen Smartmeter (M) mit der erforderlichen elektrischen Energie (hier mit einer strich-punktierten Linie dargestellt) versorgt werden. Dieser Usertyp wird im Folgenden auch Prosument (1) genannt, weil er einerseits Energie produziert aber andererseits auch Energie konsumiert. Sein Autarkiegrad bestimmt sich aus dem Quotienten von Energie-Eigenverbrauch und Energie-Gesamtverbrauch. Die erfassten Daten werden einem hauseigenen Controller (C) zugeführt, welche diese in oben beschriebener Weise dem Datennetz (17) zur Auswertung weiterleitet. Eine hauseigene Visualisierungseinheit (V) erlaubt dem User (1) jederzeit seine aktuelle Energiesituation abzulesen. Über den Controller (C) kann der User (1) jederzeit sein User-Konto (K1) einsehen und entscheiden, ob dieses a) mit seiner selber erzeugten Energie aufgefüllt werden soll, b) seine Batterie (B) aus dem Energienetz (15) geladen werden soll oder c) auf der Energiehandelsplattform (31) lediglich eine bestimmte Energiemenge zugunsten seines User-Kontos (K1) erwirbt oder zulasten seines User-Kontos (K1) anbietet. Es versteht sich, dass die bestehenden Angebote jederzeit für alle User (1 bis 8) ersichtlich sind und der Betreiber dieses Marktplatzes (31) frei ist bei Abschluss einer solchen Transaktion eine Transaktionsgebühr zu erheben. Dieser Marktplatz (31) führt also dazu, dass bei Stromüberproduktion (und entsprechend geringer Einspeisevergütung) die User (1 bis 8) ihre eigenen physikalischen (Batterie, Warmwasser, etc.) und virtuellen (User-Konto) Speicher zuerst füllen und diese bei erhöhtem Strombedarf zuerst leeren. Auf diese Weise wird der Energiefluss bei Spitzenbelastungen (Produktion oder Verbrauch) dynamisch moderiert. Darüber hinaus erlaubt diese Handelsplattform mit ihren User-Konten (virtuelle Speicher) dem Energieversorger (16) eine zeitliche Lastverschiebung und ermöglichen diesem so eine dynamische Moderation des Energieflusses, insbesondere weil die erfindungsgemässe Vorrichtung über das gemeinsame Datennetz (17) auf die einzelnen hauseigenen Controller (C) zugreifen kann. Es versteht sich, dass der hauseigene Controller (C) auch den Wasserverbrauch detektieren und zur Verrechnung an den Energieversorger weiterleiten kann. Die Wasserversorgung ist hier mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Fig. 4 zeigt die Energiezelle eines Strom-Prosument-Gas-Konsumenten (2), welcher ebenfalls mit einer Solaranlage (S) und einer Windkraftanlage (W) ausgerüstet ist, um Strom zu produzieren, jedoch zusätzlich auch Energie in Form von Gas (mit einer punktierten Linie dargestellt) vom Energieversorger (16) bezieht. Sein Autarkiegrad lässt sich in einfacher Weise mit Hilfe eines hauseigenen Controllers (C) bestimmen, welcher einerseits mit den Messinstrumenten (M) und andererseits mit dem Server (32) des Energieversorgers (16) verbunden ist. Eine geeignete Visualisierungseinheit (V) ermöglicht diesem User (4) den aktuellen Energiezustand seiner Energiezelle abzulesen. Die in Fig. 5 dargestellte Energiezelle eines Strom-Prosument-Fernwärme-Konsumenten (3) zeigt ebenfalls eine Solaranlage (S) und Windkraftanlage (W) für die Produktion von elektrischer Energie einerseits und ist an einer Wasserzufuhr (gestrichelte Linie) sowie an einer Fernwärmeleitung (strich-doppelpunktierte Linie) angeschlossen. Auch dieser User (3) ist über das gesicherte Datennetz (17) mit dem Server (32) des Energieversorgers (16) und damit mit seinem User-Konto (K3) verbunden, d.h. kann auf der Handelsplattform (38) Energie an- und verkaufen. Bei der in Fig. 6 dargestellten Energiezelle handelt es sich um einen Strom-Speicher-Konsument (4) ohne Autarkie. Dieser verfügt über eine hauseigene Batterie (B), welche er dank der Handelsplattform (38) mit günstig eingekauftem Strom speisen kann und diesen bei hohen Rückvergütungstarifen wieder veräussern kann. Der Energieversorger (16) kann also bei entsprechendem Bedarf auf diesen Energiespeicher (B) zurückgreifen, um das Netz zu stabilisieren. Ebenso ist User (5) gemäss Fig. 10 ein nicht-autarker User, resp. reiner Energie-Börsianer (5). Dieser kauft Energieeinheiten [kWh] über seinen WebBrowser (WB) auf der Handelsplattform (38), wenn diese zu günstigen Konditionen bezogen werden können und verkauft diese später wieder. Das Börsenverhalten dieses Users (5) führt zu einer passiven und erwünschten Moderation der Netzbelastung, d.h. bei Überproduktion zu einer dezentralen Speicherung von Energie in usereigenen Speichern und bei hohem Energiebedarf zur Entleerung dieser usereigenen Speicher. Die in Fig. 7 dargestellte Energie-Zelle zeigt einen Strom-Grossprosumenten (6) mit einem Lastgang von über 30kW. Die Leistungsmessung kann hier von einem externen Dienstleister (34) vorgenommen werden, welcher einen eigenen Stromerzeuger (35) und Netzbetreiber (36) eingebunden haben kann. Erfindungsgemäss ist dieser User (6) über die Energieplatz (31) mit diesem externen Dienstleister und seiner Abrechnungsstelle verbunden. Fig. 8 zeigt wieder einen Grossverbraucher (7), insbesondere einen Strom-Grossprosument-Gas-Grosskonsument mit einem Lastgang von über 30kW und einem externen Dienstleister (34). Auch dieser User (7) ist mit einem Controller (C) und einer Visualisierungseinheit (V) ausgerüstet, welche mit dem Energieversorger (16) gekoppelt sind und verfügt zusätzlich über eine Wärmkraftkopplungsanlage (WKK). Der User (8) gemäss Fig. 9, insbesondere ein Strom-Grossprosument-Fernwärme-Grosskonsument mit externem Dienstleister, ist zusätzlich mit einem Fernwärmenetz (FW) verbunden. 3 to 10 show examples of different configurations of individual energy cells of different users (1 to 8) connected to the control system according to the invention. According to Fig. 3, the energy cell of the user (1) is equipped with a solar system (S) and a wind energy system (W), which on the one hand feeds a battery (B) and on the other hand internal consumers via a smart meter (M) with the required electrical Energy (shown here with a dash-dotted line) are supplied. This user type is also referred to below as a prosumer (1) because on the one hand he produces energy but on the other hand he also consumes energy. Its degree of self-sufficiency is determined by the quotient of self-consumption and total energy consumption. The recorded data is fed to an in-house controller (C), which forwards it to the data network (17) for evaluation in the manner described above. An in-house visualization unit (V) allows the user (1) to read his current energy situation at any time. The user (1) can use the controller (C) to view his user account (K1) at any time and decide whether this should a) be topped up with the energy he has generated himself, b) his battery (B) from the energy network (15) is to be charged or c) on the energy trading platform (31) only acquires a certain amount of energy for the benefit of his user account (K1) or offers it at the expense of his user account (K1). It goes without saying that the existing offers are visible to all users (1 to 8) at all times and the operator of this marketplace (31) is free to charge a transaction fee when completing such a transaction. This marketplace (31) means that in the event of electricity overproduction (and correspondingly low feed-in tariffs), the users (1 to 8) fill their own physical (battery, hot water, etc.) and virtual (user account) storage first and fill them up when there is an increased Empty electricity demand first. In this way, the flow of energy is dynamically moderated during peak loads (production or consumption). In addition, this trading platform with its user accounts (virtual memory) allows the energy supplier (16) to shift the load over time and thus enable dynamic moderation of the energy flow, in particular because the device according to the invention can be connected to the individual in-house controllers ( C) can access. It goes without saying that the in-house controller (C) can also detect the water consumption and forward it to the energy supplier for billing. The water supply is shown here with a dashed line. Fig. 4 shows the energy cell of an electricity-prosumer-gas-consumer (2), which is also equipped with a solar system (S) and a wind turbine (W) to produce electricity, but also energy in the form of gas (with represented by a dotted line) from the energy supplier (16). Its degree of self-sufficiency can be determined in a simple manner using an in-house controller (C), which is connected to the measuring instruments (M) on the one hand and to the server (32) of the energy supplier (16) on the other. A suitable visualization unit (V) enables this user (4) to read the current energy status of his energy cell. The energy cell of an electricity prosumer district heating consumer (3) shown in Fig. 5 also shows a solar system (S) and wind turbine (W) for the production of electrical energy on the one hand and is connected to a water supply (dashed line) and to a district heating line (dash-double-dotted line) attached. This user (3) is also connected via the secure data network (17) to the server (32) of the energy supplier (16) and thus to his user account (K3), i.e. he can buy and sell energy on the trading platform (38). . The energy cell shown in FIG. 6 is a power storage consumer (4) without self-sufficiency. This has its own battery (B), which it can feed thanks to the trading platform (38) with cheaply purchased electricity and sell it again at high reimbursement rates. The energy supplier (16) can therefore fall back on this energy store (B) if required, in order to stabilize the network. Likewise, user (5) according to FIG. 10 is a non-autonomous user, resp. pure energy trader (5). The latter buys energy units [kWh] via his web browser (WB) on the trading platform (38) if these can be obtained at favorable conditions and later resells them. The exchange behavior of this user (5) leads to a passive and desired moderation of the network load, i.e. in the event of overproduction to a decentralized storage of energy in the user's own storage and in the event of high energy demand to the emptying of this user's own storage. The energy cell shown in FIG. 7 shows a large consumer (6) of electricity with a load profile of more than 30 kW. The power measurement can be carried out here by an external service provider (34), which can have its own power generator (35) and network operator (36) involved. According to the invention, this user (6) is connected to this external service provider and his billing office via the energy station (31). 8 again shows a large consumer (7), in particular a large electricity consumer and gas consumer with a load profile of more than 30 kW and an external service provider (34). This user (7) is also equipped with a controller (C) and a visualization unit (V), which are coupled to the energy supplier (16) and also has a combined heat and power plant (WKK). The user (8) according to FIG. 9, in particular a large consumer of electricity and district heating with an external service provider, is also connected to a district heating network (FW).

[0028] Diese Beispiele sollen lediglich die Vielfalt an Usern deutlich machen, welche alle Teilnehmer der Handelsplattform (31) sind und damit bei der aktiven, resp. passiven Moderation des Energienetzes mitwirken. Es versteht sich, dass auch andere User-Konstellationen, insbesondere auch lokale Energie-Zellen-Cluster (14) oder Hybridwerke (19) ein User-Konto (Kl) führen können und an der Handelsplattform (38) teilnehmen können. Die vorliegende intelligente Vernetzung zwischen Usern, Handelsplatz und Energieversorger führt dazu, dass die User und/oder der Energieversorger bei hohem Energiebedarf kostengünstige Energie in das Netz einspeisen können und bei geringem Netzbedarf unrentable Energie vorerst selber verbrauchen, resp. intern oder extern speichern können. Die unerwünschten Belastungsspitzen bei hoher Nachfrage oder bei Überangebot lassen sich mit virtuellem Handelsplatz in einfacher Weise regulieren. These examples are only intended to make the variety of users clear, which are all participants in the trading platform (31) and thus in the active, resp. passive moderation of the energy network. It goes without saying that other user constellations, in particular local energy cell clusters (14) or hybrid plants (19), can also have a user account (K1) and can participate in the trading platform (38). The existing intelligent networking between users, trading venue and energy supplier means that the user and/or the energy supplier can feed inexpensive energy into the grid when there is a high energy requirement and, when the grid requirement is low, initially consume unprofitable energy themselves, or respectively. can store internally or externally. The undesired load peaks in the event of high demand or oversupply can be easily regulated with a virtual trading place.

[0029] In einer einfachen Ausführungsform ist die Messstation (M) nicht direkt mit dem Leitsystem (18) verbunden, sondern bspw. über eine manuelle Eingabe-Vorrichtung oder ein Zählerfernauslesesystem (ZFA), insbesondere eines externen Dienstleisters, mit dem erfindungsgemässen Server (32) oder Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (33) und einem Verrechnungssystem (39) gekoppelt. In a simple embodiment, the measuring station (M) is not directly connected to the control system (18), but via a manual input device or a remote meter reading system (ZFA), in particular from an external service provider, to the server (32 ) or database and data processing system (33) and a billing system (39) coupled.

[0030] Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann unmittelbar ersichtlich und für die User in der Optimierung der Wirtschaftlichkeit, d.h. der Kosteneffizienz des eigenen Energiesystems und der Versorgungssicherheit bei der flexiblen Erhöhung des Autarkiegrades zu sehen. Für den Energieversorger erweist sich die Selbstregulierung der Auslastung des Energienetzes einerseits und die mit diesem Marktplatz erzielte Kostenkontrolle als besonders vorteilhaft. Die erfindungsgemässe Entkopplung von Energiefluss und Geldfluss und die direkte Kundenvernetzung über die hauseigenen Controller erlaubt darüber hinaus eine kosteneffiziente Regulierung und Steuerung der Netzauslastung, bspw. durch ein zeitverschobenes Abrufen von lokalen Speicherkapazitäten, vorteilhafterweise für ein „peak shaving“. Insbesondere erlaubt die vorliegende Erfindung dem Energieversorger auch die Belieferung allfälliger Hybridwerke mit kostengünstiger Energie. The advantages of the present invention are immediately apparent to the person skilled in the art and can be seen for the user in the optimization of profitability, i.e. the cost efficiency of their own energy system and the security of supply with the flexible increase in the degree of self-sufficiency. For the energy supplier, the self-regulation of the utilization of the energy network on the one hand and the cost control achieved with this marketplace prove to be particularly advantageous. The inventive decoupling of energy flow and money flow and direct customer networking via the in-house controller also allows cost-efficient regulation and control of network utilization, e.g. In particular, the present invention also allows the energy supplier to supply any hybrid plants with cost-effective energy.

BezugszeichenlisteReference List

[0031] 1 Strom-Prosument 2 Strom-Prosument-Gas-Konsument 3 Strom-Prosument-Fernwärme-Konsument 4 Strom-Speicher-Konsument 5 Energie-Börsianer 6 Strom-Grossprosument mit externem Dienstleister 7 Strom-Grossprosument-Gas-Grosskonsument mit externem Dienstleister 8 Strom-Grossprosument-FW-Grosskonsument mit externem Dienstleister 9 intelligentes Energieübertragungsnetz 11 regionales Energie-Verbundsystem 12 lokale Energie-Zelle eines Normalverbrauchers, bspw. Smart-Home 13 lokale Energie-Zelle eines Grossverbraucher 14 lokale Energie-Zelle in Form eines Zellen-Clusters 15 regionales Energienetz 16 regionaler Energieversorger 17 regionales Datennetz 18 Leitsystem, SCADA 19 Hybridwerk 21 geschützte Internet-Verbindung 22 Internet-Verbindung, Cloud 23 Zenon 24 datenschützende Schnittstellen 25 VPN-Gateway 26 Online Customer Portal, OCP 31 elektronischer Marktplatz (Hard- und Software) 32 Server, resp. ProVit-Server (Hard- und Software9 33 Datenbank- und Datenverarbeitungssystem (Hard- und Software) 34 externer Dienstleister 35 Energieerzeuger 36 Netzbetreiber 37 Datenmanagementsystem (Hard- und Software) 38 Energie-Handelsplattform, resp. Portal, E-Märit (Hard- und Software) 39 Verrechnungssystem (Hard- und Software) B Batterie C Controller M Messstation, bspw. Smartmeter S Solaranlage V Visualisierungseinheit W Windkraftanlage K User-Konto 1 electricity prosumer 2 electricity prosumer gas consumer 3 electricity prosumer district heating consumer 4 electricity storage consumer 5 energy market traders 6 electricity wholesale prosumer with external service provider 7 electricity wholesale gas consumer with external Service provider 8 electricity large consumer FW large consumer with external service provider 9 intelligent energy transmission network 11 regional energy network system 12 local energy cell of a normal consumer, e.g. smart home 13 local energy cell of a large consumer 14 local energy cell in the form of a cell Clusters 15 regional energy network 16 regional energy supplier 17 regional data network 18 control system, SCADA 19 hybrid plant 21 protected internet connection 22 internet connection, cloud 23 Zenon 24 data-protecting interfaces 25 VPN gateway 26 online customer portal, OCP 31 electronic marketplace (hardware and software ) 32 servers, resp. ProVit server (hardware and software9 33 database and data processing system (hardware and software) 34 external service provider 35 energy producer 36 network operator 37 data management system (hardware and software) 38 energy trading platform or portal, E-Märit (hardware and Software) 39 Billing system (hardware and software) B Battery C Controller M Measuring station, e.g. smart meter S Solar system V Visualization unit W Wind turbine K User account

Claims

1. Integrated energy system (11) with an intelligent energy transmission network (9) of a regional energy supplier (16), which integrated energy system (11) has a central control system (18), this central control system (18) being connected via a regional data network (17 ) of the energy network system (11) with a multiplicity of local energy cells (12, 13, 14) of the energy network system (11), which have a variable degree of self-sufficiency, is coupled, characterized in that for the control and dynamic moderation of an energy flow and the associated cash flow, between the central control system (18) of the regional energy supplier (16) and at least one of the local energy cells (12, 13, 14), an electronic marketplace (31), i.e. a Hardware and software system is provided within a superordinate data network, with which business transactions and a comprehensive processing and bundling of purchasing, production and sales processes can be carried out at any time.

2. Energy network system according to claim 1, characterized in that the energy cells (12, 13, 14) have at least one cell-specific measuring station (M) for the internal and external monitoring of the cell's own energy flow, in particular for the detection of the cell's own energy Generation, the cell's own energy consumption, the cell's own energy reference and the cell's own energy feed into the energy transmission network (15) of the regional energy supplier (16).

3. Energy network system according to claim 1 or 2, characterized in that the energy cells (12, 13, 14) comprise at least one cell-specific controller (C), in particular for controlling the internal energy distribution.

4. Energy network system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the energy cells (12, 13, 14) with at least one cell-specific visualization unit (V), e.g. in the form of a screen, for the visual representation of the cell's own energy flow , are provided.

5. Energy network system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electronic marketplace (31) has a server (32) which is connected to a database and data processing system (33) and to a virtual energy trading platform (38). is coupled, this database and data processing system (33) for each of the local energy cells (12, 13, 14) includes a virtual user account (K1), which allows access to the energy trading platform (38).

6. Energy network system according to claim 5, characterized in that the database and data processing system (33) for recording the energy data of the individual energy cells (12, 13, 14) with a manual input device, with a remote readout system or with an automatic Reading system of the server (32) is coupled.

7. Integrated energy system according to one of the preceding claims, characterized in that data-protecting interfaces (24, 24', 24") are provided between the regional data network (17) and the central control system (18) of the regional energy supplier (16).

8. Integrated energy system according to claim 5, characterized in that part of the database and data processing system (33), in particular for large consumers, is linked to an external service provider (34).

9. Energy network system according to claim 5, characterized in that the server (32) is coupled to mobile and/or stationary computer units (23) for recording further service data.

10. Energy network system according to one of the preceding claims, characterized in that the regional energy supplier (16) comprises a hybrid plant (19).