CN106797138A - 用于运行能量管理装置的方法、能量管理装置和计算机程序 - Google Patents

用于运行能量管理装置的方法、能量管理装置和计算机程序 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行用于控制连接到供电网的运行装置的能量管理装置的方法,其中受控制的运行装置的要求的和/或提供的最大功率为至少3kW,包括以下步骤:从配备给供电网的电网运营商或能量供应商的服务器装置接收信息数据组,其描述了耦合信息或耦合信息的时间变化,其中耦合信息描述了在通过运行装置引起的装置负载和在优化间隔期间待优化的目标参量之间的关系;通过由能量管理装置关于目标参量对负载特性进行优化来确定负载特性,其描述了在优化间隔期间运行装置的装置负载的预测的时间变化;将负载特性提供到服务器装置;和通过能量管理装置在优化间隔内依据通过负载特性对于瞬时运行时间点预先给定的、装置负载的预定值来控制运行装置。

Description

用于运行能量管理装置的方法、能量管理装置和计算机程序
技术领域
本发明涉及一种用于运行用于控制连接到供电网的运行装置的能量管理装置的方法,其中受控制的运行装置的要求的和/或提供的最大功率为至少3kW。此外,本发明涉及一种对应的能量管理装置以及一种计算机程序。
背景技术
大型建筑和工业设施通常具有自动化系统,其控制各个设备和设备组。该自动化系统可以包括能量管理装置,其可以监视受控制的和不受控制的设备的能量消耗并且受控制的设备在激活的能量管理装置的情况下可以控制为,使得提高能量效率和/或限制负载峰值。
运行装置,诸如大型建筑和工业设施,越来越多地具有能量产生装置,例如光伏发电系统、风力发电系统等。此外通常在供电网中增加一部分再生能量并且通过再生能量获得的能量产生不能自由控制。而在传统的供电网中常见的是,能量产生与所需的能量消耗相匹配,当运行装置可以既作为耗电器也作为能量产生器起作用并且利用再生能量时,这不是在所有情况下都是可能的。此外,连接到供电网的多个单个的运行装置的能量效率的优化不一定导致运行装置整体的优化的能量效率。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题是,提供一种用于运行能量管理装置的方法,通过该方法可以提高供电网中的能量效率和/或能够对在供电网中产生的能量的量的变化作出更灵活的反应。
按照本发明,上述技术问题通过开头提到的类型的方法来解决,该方法包括以下步骤:
a.从配备给供电网的电网运营商或能量供应商的能量管理装置外部的服务器装置接收信息数据组,该信息数据组描述了耦合信息或耦合信息的时间变化,其中耦合信息描述了在通过运行装置引起的装置负载和在优化间隔期间待优化的目标参量之间的关系,
b.通过由能量管理装置关于目标参量优化负载特性来确定负载特性,该负载特性描述了在优化间隔期间运行装置的装置负载的预测的时间变化,
c.将负载特性提供到服务器装置,并且
d.通过能量管理装置在优化间隔内依据通过负载特性对于瞬时运行时间点预先给定的对于装置负载的预定值来控制运行装置。
按照本发明建议,通过能量管理装置确定负载特性,该负载特性描述了装置负载在时间优化间隔期间的时间变化,其中该确定依据通过配备给供电网或能量供应商的能量管理装置外部的服务器装置所提供的信息数据组进行。供电网尤其可以是用于向运行装置提供电能的网络,但是也可以是另外的供电网,例如天燃气网络或其中以热或蒸汽形式提供能量的网络。
负载特性可以表示装置负载的负载值的序列,以示出装置负载的时间变化。负载值可以作为装置负载分别描述通过运行装置在时间点或在时间间隔内所需的和/或提供的功率。各个功率值例如可以按照kW或MW给出。负载特性可以描述正的装置负载,其描述了所需的功率,和/或负的装置负载,其描述了提供给供电网的功率。通过预定信息数据组可以调整供电网中的预测的运行情况的运行装置的负载特性。服务器装置可以通过供电网的运营商或通过能量供应商来运行。其可以与能源市场、能够使能源市场上的多个运行装置共同存在的整合机构、和/或能够使能源市场上的多个能量供应商共同存在的虚拟发电站相关联。通过按照本发明的信息交换,也就是接收信息数据组并且将负载特性提供给服务器装置,实现了,不仅局部对于单个的运行装置进行装置负载(和由此能量产生和能量消耗)的优化,而且对于整个供电网或对于至少部分的供电网能够实现负载的整体优化。
通过能量管理装置关于目标参量对负载特性进行优化,其中通过服务器装置提供至少一个耦合信息,其描述了在装置负载和待优化的目标参量之间的关系。目标参量的类型规定了,关于哪个特征进行优化。目标参量例如可以是预测的CO2消耗或不可再生能量的消耗,其被最小化。替换地或补充地,作为目标参量,在能量产生处的一部分可再生能量例如可以被最大化。当运营商能够协助运行装置主动地提高整体效率和由此供电网和供电的运行装置的环境友好性时,尤其可以使用提到的目标参量。替换地或补充地可以的是,通过能量供应商,对于能量供应的价格构成被实施为,使得运行装置的运营商被激励,运行装置被运行为,使得具有与之连接的运行装置的供电网总体上是特别效率的并且由此也可以有利运行。作为目标参量,因此也可以分析对于来自于供电网的能量的开销或对于为供电网提供的能量的收益。在预定面向效率的价格结构和优化开销或报酬的情况下这还导致具有与之连接的运行装置的供电网的效率的提高。
负载特性的确定可以通过将确定了目标参量的开销函数最小化或最大化来进行。特别地,目标参量和由此开销函数可以取决于多个因素。在该情况下可以考虑单个的因素作为加权和,但是在因素之间的非线性耦合也是可能的。
在确定负载特性的范围内,可以考虑运行装置的预定的运行参数和/或特征,其在使用者侧或通过另外的装置来预先给定。例如在运行工业设施时需要工业设施的各个元件的特定运行时间,以实现预定的生产量。如果应当空调调节技术装置或房间,则典型地维持预定的温度范围。因此根据运行装置的类型得出一定的预定的边界条件,其可以在对负载特性进行优化时被考虑。同样适用于对运行装置的控制,因为在此还始终应当进行控制,使得满足预定的要求。因此在按照本发明的方法中,可以分别在至少一个边界条件下实现优化和/或控制。
耦合信息尤其可以是在消耗的或提供的能量与目标参量之间的比例因素,该能量特别是可以计算为关于负载特性的逐段积分。例如可以提供每KWh的CO2消耗或价格作为耦合信息。特别地在此可能的是,仅考虑有功功率。但是,在负载特性和目标参量之间的关系和由此耦合信息还可以是更复杂的。例如可以使用“分级的”比例因素,其中对于不同的提供的或消耗的能量的量逐段地设置不同的比例因素。但是,耦合信息还可以规定或参数化在负载特性和目标参量之间的任意其它功能性关系。
特别地,优化间隔可以是一天,但是也可以是几天、半天、六小时等。此外可能的是,除了对于优化间隔的负载特性之外还计算对于较长的时间段的另外的负载特性,特别是对于一周、一月或一年,并且将其提供给服务器装置。长期的负载特性能够使供电网的运营商及时地规划相应的措施,例如发电站投入使用,由此可以进一步提高供电网的整体效率。为了计算负载特性的中期和长期的预测,可以通过服务器装置提供另外的耦合信息,但是也可以仅由运行装置的运行参数和/或特征本身确定相应的中期和长期间的负载特性并且将其提供给服务器装置。
耦合信息可以是随时间变化的并且特别地也在优化间隔期间改变。耦合信息可以是(特别是通过服务器装置)依据供电网的运行参数预测的耦合信息或者通过服务器装置的使用者来提供。其可以通过分别不同的提供给供电网的运营商的信息来确定。信息数据组的信息,特别是耦合信息,可以被选择为,使得在确定负载特性的范围内在能量供应商侧期望的、在供电网接头处的运行装置的状态是有利的。如果例如传送价格信息作为耦合信息,则对于预期能量消耗比能量生产更小的时间可以预先给定低的价格。
补充地,信息数据组可以包括固定的偏移量,其被添加到目标参量。当目标参量的优化与另外的参量(例如工业设施中的生产量)的优化同时进行时,这是特别具有优势的。目标参量的变化,例如由于负载特性的改变,由此依据偏移量被不同地加权。相应的偏移量例如可以表示能量供应的基本开销。
在服务器装置和能量管理装置之间的通信尤其可以通过可网络调用的功能或者通过网络协议进行,该可网络调用的功能例如通过SOAP来实施,该网络协议描绘了具有可设置或可读取的特征的、作为对象的网络参与者,例如BAC协议或OPC UA。数据交换尤其可以通过因特网或VPN进行。基础的网络可以是完全电缆连接的、完全无线的或者是部分电缆连接和部分无线的。
优选地,服务器装置还实施如下可能性,通过能量管理装置一次地从能量管理装置向服务器装置提供的数据又从服务器装置调用。这能够实现在能量管理装置侧上的特别简单的数据重构,例如在重新启动或重新配置能量管理装置之后。
可以在优化间隔之前在预定的时间间隔内执行按照本发明的方法的步骤a)至c)。特别地,可以在优化间隔之前在预定的时间间隔内传送负载特性,该时间间隔相应于整个优化间隔、优化间隔的三分之二、优化间隔的一半或优化间隔的三分之一。特别地在按照本发明的方法中仅能预先给定最小时间间隔,从而可以较早地传输负载特性。
可以在优化间隔之前多次在多个时间间隔的时间点执行步骤a)至c)。可以在重复执行步骤a)至c)时特别地依据前面传输的负载特性来确定由服务器装置传输的信息数据组。优选地,服务器装置与多个能量管理装置通信,并且依据提供的负载特性和/或多个或所有这些能量管理装置的其它信息来确定在重复的范围内传输到这些能量管理装置中的一个的信息数据组。由此在由服务器装置和一个或多个能量管理装置构成的总连接中实现目标参量的迭代优化。
运行装置可以通过能量管理装置在优化间隔内依据给出了在通过负载特性对于瞬时运行时间点预定的、装置负载的预定值与装置负载的瞬时实际值之间的差的差值来控制。装置负载的实际值例如可以取决于运行装置的一个或多个操作者的活动。一些耗电器例如可以被手动地接通或断开。此外,运行装置的多个能量转换元件的装置负载取决于外部预定的因素。空调装置或光伏发电系统的装置负载例如可以取决于天气。在按照本发明的方法中具有优势的是,运行装置尽可能被运行为,使得差值被最小化并且运行装置由此在电网接头侧表现为与在前面确定的负载特性中说明的一样。
差值的严格最小化可以导致,运行装置可以不完全满足其功能,例如可以降低工业设施的生产、仅能不完整地进行房间的空调调节等。在供电网的不同的运行情况下,与负载特性的偏差可以同时强烈降低供电网的效率,并且在另外的运行情况下几乎不影响供电网的效率。因此具有优势的是,信息数据组描述了差信息或差信息的时间变化,其中差信息描述了在差值和目标参量之间的关系,其中运行装置依据目标参量来控制。在控制的范围内由此可以考虑,与负载特性的多强的偏差对待优化的目标参量产生影响。例如可以确定,当运行装置的装置负载与负载特性偏差时,CO2排放多强地增加或何种程度地降低一部分可再生能量。差信息还可以是价格信息,由此可以通过能量管理装置计算,与负载特性的偏差导致哪些开销。按照本发明的方法由此能够在控制运行装置的范围内考虑,在权衡通过与负载特性的偏差提供的功能性时,与负载特性的何种程度的偏差在经济和/或生态学上是合适的。在此,差信息可以描述在目标参量和差值之间的各种类型的关系,也就是特别是比例或具有分级的比例因素的逐段的比例。
通过能量管理装置可以从服务器装置接收负载调整请求,据此通过能量管理装置相应于负载调整请求来调整负载特性。负载调整请求可以在优化间隔开始之前已经和/或在优化间隔期间进行。当在整个供电网中提供的和/或消耗的能量强烈与对于相应的时间点预测的消耗的和/或提供的能量偏差时,负载调整请求例如可以从服务器装置发送,由此需要调整,以均衡消耗的和提供的能量。而典型地是,在消耗的和提供的能量之间的不均衡通过外部能源市场来均衡,在经济和/或生态学上是合适的是,通过负载调整请求来调整一个或多个连接的运行装置的负载特性。
可以的是,通过能量管理装置依据影响运行装置的装置负载的至少一个运行参数和/或影响运行装置的装置负载的、运行装置的至少一个特征来确定描述了在优化间隔内的装置负载的容差范围的时间变化的容差特性,并将其传输到服务器装置,据此负载调整请求被确定为,使得调整后的负载特性处于容差范围内。在一些运行情况下,多个运行装置可以简单地调整负载特性,而不会损失功能性。由此例如可以在运行装置中设置蓄电池,其可以短期地输出或接收附加能量。在许多应用情况下,加热和制冷系统可以基于系统的热惯性至少稍微时间偏移加热和制冷间隔,由此可以提供对于负载特性的容差。通过由能量管理系统将相应的容差特性提供给服务器装置以及在一个或多个能量管理系统上使用调整各个容差特性的负载调整请求,可以实现供电网中消耗的和提供的能量的特别生态学和经济的均衡。
优选地,可以给能量管理系统提供信息,提供何种程度的相应的容差在生态学和/或经济上是有利的。因此,信息数据组可以描述至少一个容差信息或容差信息的时间变化,其中容差信息描述了在基于可能的负载调整请求的负载特性的调整与目标参量之间的关系,其中依据容差信息来确定容差特性。容差信息尤其可以包括在对于负载特性的不同的调整方向的调整和目标参量之间的不同关系,也就是关于较大的通过运行装置所需的功率或较小的通过运行装置提供的功率,或反之。容差信息尤其可以是比例因素,其中比例因素对于不同强度的偏差可以是不同的,从而达到分级的比例。
信息数据组可以描述功率最大值信息,其描述了在目标参量与在预定的时间间隔内,特别是优化间隔内通过运行装置提供的和/或要求的功率的最大值之间的关系,其中负载特性的确定和/或运行装置的控制依据功率最大值信息进行。通过运行装置的高的功率峰值对于具有与之相连的耗电器的供电网的有效运行典型地尤其是不利的。因此,在该情况下由能量供应商计算对于功率峰值规定的附加开销。由此具有优势的是,在信息数据组的范围内提供信息,何种程度的功率峰值在确定的负载特性中或在控制的范围内影响目标参量的优化,也就是特别地,通过何种程度的高的功率峰值引起经济和/或生态学的缺陷。
信息数据组可以描述无功功率信息或无功功率信息的时间变化,其中无功功率信息描述了在运行装置的无功功率与在优化间隔期间的目标参量之间的关系,其中负载特性的确定和/或运行装置的控制依据无功功率信息进行。通过无功功率附加地加重了供电网的负荷。根据供电网的运行状态,该负荷可以具有不同的影响。因此具有优势的是,在负载特性的确定和/或运行装置的控制的范围内考虑供电网被无功功率影响的强度。
至少在优化间隔期间,涉及运行装置的装置负载的采集数据通过能量管理装置重复地采集并且被提供给服务器装置。由此给服务器装置提供关于运行装置的实际负载过程的具体数据,其尤其可以被用于计算目的和/或优化目的。
在步骤a)之前可以通过服务器装置将配置数据组传输到能量管理系统,据此能量管理系统依据配置数据组来调整负载特性的确定和/或容差特性的确定和/或运行装置的控制。还可以调整采集数据的确定或该数据的提供之间的间隔。配置数据组相应于“合同”的技术对立面,通过其规定在能量管理装置和服务器装置之间进行数据交换的技术参数。可能的是,自动地或手动地从在能量管理系统或运行装置的运营商与供电网的运营商之间的合同的规定中导出相应的配置数据组。
配置数据组尤其可以包括关于配置数据组的有效期的信息。补充地或替换地,配置数据组可以预先给定关于优化间隔提供负载特性的至少一个时间点和/或优化间隔的长度。还可以通过配置数据组确定优化间隔的特别是周期重复的开始、对于功率最大值确定的间隔的长度、通过能量管理来传送对于中期或长期的负载特性的其它预测信息的时间点、对于测量数据的测量间隔和/或对于通过信息数据组传输的信息的数据格式和/或负载或容差特性。
除了按照本发明的方法,本发明还涉及一种用于控制连接到供电网的运行装置的能量管理装置,其中受控制的运行装置的要求的和/或提供的最大功率为至少3kW,其中能量管理装置构造为用于执行按照本发明的方法。能量管理装置可以包括用于从通过电网运营商或能量供应商运行的服务器装置中接收信息数据(其尤其包括开销信息)的部件,和用于将对于运行装置的预测的负载特性发送到服务器装置的部件。用于发送和接收的部件尤其可以共同地以通信模块的形式被提供,其既可以作为独立的装置(Gateway,网关)设置在单独的壳体中,也可以集成在例如能量管理装置的计算装置中。通信模块由此构成接口,其提供在能量管理装置与电网运营商/电网供应商,更确切地说在那里的服务器装置之间的通信可能性。为此,在通信模块侧存在硬件部件和软件部件,其构成用于接收信息数据组、用于提供或发送负载特性和可能的(特别是在初始化的范围内关于配置数据组)进一步描述的数据交换的通信模块。附加地,能量管理装置可以具有用于根据按照本发明的方法的步骤b)确定负载特性的部件和用于根据按照本发明的方法的步骤d)控制运行装置的部件。
按照本发明的能量管理装置可以是对于运行装置的自动化系统的部件,但是也可以的是,能量管理装置与自动化装置分开地构造并且可以与该自动化装置例如通过可网络调用的功能进行通信。对于在服务器装置与能量管理装置之间的通信的功能可以是能量管理装置的集成的组件。但是,能量管理装置还可以构造为,使得与服务器装置的通信通过单独的模块来提供,该模块例如通过网络连接特别是通过可网络调用的功能与能量管理装置的其它部件通信,其用于确定负载特性和/或控制运行装置。对于按照本发明的方法所解释的特征可以等效地转用到按照本发明的能量管理装置。
此外,本发明涉及一种计算机程序,其中在计算装置上运行计算机程序时计算装置构造按照本发明的能量管理装置。对于按照本发明的方法或对于按照本发明的能量管理装置所解释的特征可以以在那里描述的优点等效地转用到按照本发明的计算机程序。
附图说明
以下实施例以入相关的附图描述了本发明的其它特征和细节。附图中:
图1示意性示出了按照本发明的方法的时间流程,和
图2示意性示出了按照本发明的能量管理装置及其与运行装置和给供电网配备的服务器装置的连接。
具体实施方式
图1示意性示出了用于运行用于控制连接到供电网的未示出的运行装置的能量管理装置1的方法的时间流程。受控制的运行装置的要求的和/或提供的功率是至少3kW。图1示意性示出了时间流程,其中在左图像边缘示出时间上较早的流程并且在右图像边缘示出时间上较晚的流程。此外示意性地示出了能量管理装置1、给供电网配备的且特别是通过供电网的运营商来运行的服务器装置2和时间轴3。通过箭头4、5、6、7、8、9分别示出了在能量管理装置1和服务器装置2之间的通信过程。在能量管理装置1和服务器装置2的范围内分别示出时间范围10、11、12和13、14、15,在其中能量管理装置1或服务器装置2执行对于所描述的方法重要的功能。
方法在时间点16以通过箭头4示出的配置数据组从服务器装置2至能量管理装置1的传输来开始。在能量管理装置1和服务器装置2之间的通信在这个和下面描述的通信过程期间分别通过对可网络调用的功能的调用来实现,该功能例如通过SOAP来调用。
配置数据组从服务器装置2至能量管理装置1的传输可以通过如下进行,即,服务器装置2调用能量管理装置1的可网络调用的功能,以便将相应的配置数据设置为相应的值。替换地,能量管理装置1可以调用通过服务器装置2实现的可网络调用的功能,以从服务器装置2调用配置数据组。优选地,实施所描述的功能中的两个,其中方法通常可以通过对能量管理装置1的可网络调用的功能的调用来开始设置配置数据,但是在能量管理装置的数据损失的情况下,例如在重启的情况下,可以再次从服务器装置2调用相应的配置数据。同样进行通过箭头5、7和9示出的、从服务器装置2至能量管理装置1的另外的数据传输,从而对于各个所传输的数据,在服务器装置2上或在能量管理装置1上分别实施所解释的取数功能或设置功能。原则上同样进行从能量管理装置1至服务器装置2的数据传输,如其通过箭头6和8所示的那样,其中在该情况下在服务器装置2侧实施用于设置数据的设置功能,并且在能量管理装置1上实施在其调用时向服务器装置2提供数据的取数功能。
特别地,配置数据组规定了在另外的方法中使用的时间点和时间间隔。特别地,配置数据组描绘了在能量管理装置1和相关的运行装置的运营商与供电网的运营商或经销商之间的合同的技术上重要的参数,该运营商或经销商通过供电网为运行装置提供能量和/或从其接收能量。通过服务器装置2可以特别是自动地从电子合同数据组中生成配置数据组的数据。
特别地,配置数据组包括合同的起始时间点和结束时间点以及时间间隔,在该时间间隔内应当分别确定通过运行装置要求的功率的最大值。通过配置数据组,可以给能量管理装置分配明确的标识,其尤其由合同ID和装置ID组成。此外,在配置数据组的范围内可以规定数据格式和与所传输的数值对应的单位。与数值对应的单位替换地也可以在另外的通过箭头5、6、7、8、9示出的通信的范围内按照数据字段来传输。
配置数据组的其它数据可以规定优化间隔17的长度以及时间点18、19、20、21、22的相对位置,在该时间点进行通过箭头5、6、7、8示出的在能量管理装置1和服务器装置2之间的数据传输,或者在该时间点优化间隔17开始。例如可以相对于时间点22来规定时间点18并且相对于时间点18来规定时间点9等等。时间点18、19、20、21、22的相对位置彼此分别通过距另外的时间点中的一个的时间间隔来规定。
附加地,利用配置数据组来传送用于传输长期的和短期的负载特性的间隔长度和时间点,其中各自的间隔比优化间隔更长,例如对于短期的负载特性为一个月,而对于长期的负载特性为一年或几年。短期的和长期的负载特性的确定和传输没有示出。在通过配置数据组确定的时间点通过对在运行装置的持续运行中收集的运行数据的统计分析来确定短期的和长期的负载特性并且将其传输到服务器装置2。
此外,配置数据组描述了,在哪个间隔内通过能量管理装置1来采集运行装置的装置负载所涉及的采集数据并且应当将其提供给服务器装置2。采集数据的采集和提供在图1中未示出并且可以持续地在后台或也仅在优化间隔内进行。
通过箭头4示出的配置数据组的传输仅须一次性地在服务器装置2和能量管理装置1之间的通信的初始化时进行。下面解释的方法步骤可以在能量管理装置1的初始配置之后通过接收配置数据组而任意频度地重复。为清楚起见,在图1中分开地示出了在优化间隔17之前在时间点18、19、20、21的预备数据交换和在时间点22和23之间的优化间隔17。但是要指出的是,在优化间隔17期间已经对于随后的下一个优化间隔进行相应的预备通信,该随后的下一个优化间隔尤其直接连接到优化间隔17,也就是在时间点23开始。
方法的另外的解释基于如下,即,作为在用于运行能量管理装置1的方法中应当被优化的目标参量,CO2排放应当被最小化。如果对于能量管理装置或运行装置的运营商创造经济刺激,则共同作用的是,提高供电网的总效率,在方法的替换的实施方式中,作为目标参量,能量开销还可以被最小化,其中对下面解释的信息数据组的预定通过服务器装置实现为,通过能量管理装置使所消耗的能量的开销最小化或使所提供的能量的报酬最大化,预计导致供电网的能量效率的提高,由此例如也可以间接地降低CO2排放和/或要求利用再生能量。
在时间间隔10中通过服务器装置2确定信息数据组,其应当在时间点18被传输到能量管理系统1。信息数据组描述了耦合信息的时间变化,该耦合信息描述了在运行装置的负载特性与待优化的目标参量之间的关系。耦合信息尤其可以描述在通过负载特性描述的能量消耗或通过负载特性描述的能量产生与目标参量之间的关系。这例如可以是每MWh提供的CO2排放或每MWh产生的CO2减排。
附加地,信息数据组描述了差信息的时间变化,该差信息描述了在差值与目标参量之间的关系,该差值描述了在通过负载特性对于瞬时运行时间点在优化间隔内预先给定的对于装置负载的预定值与装置负载的瞬时的实际值之间的差。
补充地,信息数据组描述了容差信息的时间变化,该容差信息描述了在负载特性基于可能的负载调整请求向上和向下的调整与目标参量之间的关系。负载特性向上调整理解为提高所需的功率或减小功率提供,并且负载特性向下调整是相反的情况。
此外,信息数据组描述了无功功率信息的时间变化,该无功功率信息描述了在优化间隔内的运行装置的无功功率与目标参量之间的关系。运行装置的高的无功功率可以降低供电网中可实现的效率并且由此提高CO2排放。此外,其导致对于能量供应商的附加开销。
此外,信息数据组包括两个功率最大值信息,其分别描述了在预定的时间间隔内通过运行装置要求的功率的最大值与目标参量之间的关系。预先给定的时间间隔对于这两个功率最大值信息中的一个是通过配置数据组定义的时间间隔并且对于另一个功率最大值信息是优化间隔17。
附加地,信息数据组描述了对于目标参量的偏移量,当目标参量依据另外的边界条件或在多因素优化的范围内来优化时该偏移量是特别重要的。
通过服务器装置2根据上述运行周期的统计学信息和具有通过供电网供电的运行装置的供电网的模型以及通过预测影响在供电网中出现的负载的因素来确定通过信息数据组描述的信息。
在时间间隔13中通过能量管理装置1一方面计算负载特性,其描述了在优化间隔17期间运行装置的装置负载的预测时间变化,并且另一方面计算容差特性,其描述了在优化间隔内装置负载的容差范围,该优化间隔可以用于通过服务器装置2的负载调整请求,以调整负载特性。容差特性描述了对于每个时间点负载特性向上和向下的单独的偏差可能性。
在至少一个边界条件的情况下通过使目标参量最小化来确定负载特性。由此在使用CO2排放作为目标参量的情况下CO2排放被最小化,在使用价格作为目标参量的情况下价格被最小化。目标参量取决于待确定的负载特性以及取决于利用信息数据组传输的信息,也就是特别是耦合信息、功率最大值信息、无功功率信息以及对于目标参量的偏移量。在此特别地,耦合信息和无功功率信息是取决于时间的加权因素,用于根据负载特性或根据由负载特性计算的能量提供或根据由负载特性计算的能量消耗来计算目标参量。附加地,依据容差信息来确定容差特性。边界条件尤其描述了对运行装置的运行的要求,例如其内具有空调的房间的温度区间或工业设施的最小生产量。
替换地,还可以在多因素优化的范围内确定负载特性,其中除了目标参量之外还优化其它参量。目标参量例如可以被最小化,而描述了工业设施的生产的参量被最大化。多因素优化可以与边界条件的使用相结合。
为了确定容差间隔执行多因素优化。容差信息描述了生态学的和/或经济的优点,其在要求容差范围的情况下在负载调整的范围内被实现。容差信息例如可以描述通过服务器装置在负载调整的情况下的CO2减排或价格节约。作为另外的因素,运行装置的至少一个运行结果被分析。容差信息和在容差特性中描述的偏差的乘积与工业设施的生产量的加权和例如可以被最小化或最大化。
为了确定负载特性和容差特性,附加地可以使用预测信息,其例如可以通过对运行装置的上述运行间隔的统计分析来确定。如通过箭头6所示的那样,所确定的负载特性和所确定的容差特性被传输到服务器装置2。
在时间间隔11中,服务器装置2分析能量管理装置1的所传输的负载特性。其它未示出的能量管理装置也可以计算负载特性和容差特性并且将其提供到服务器装置2。依据该数据以及允许预测在供电网中准备好的功率或能量的其它信息,通过服务器装置2检查是否能够调整通过信息数据组所传输的信息,因为关于在供电网中提供的或所需的功率或能量的预测会由于所接收的信息而改变。如果是这种情况,则信息数据组被调整并且,如通过箭头7所示的那样,将其传输到能量管理装置1,于是该能量管理装置在时间间隔14内,如在时间间隔13所描述的那样,计算更新的负载特性和/或更新的容差特性并且在时间点21将其提供给服务器装置2。
在优化间隔17中,通过能量管理装置1依据前面传输到服务器装置2的负载特性以及差信息来控制运行装置。在典型的应用情况下,运行装置的实际的装置负载通常与预测的和作为负载特性传输的装置负载不同。光伏发电系统或风力发电系统的功率例如可以依据天气而改变和/或运行装置的各个元件可以具有取决于手动操作的装置负载。如果预先给定了在通过负载特性对于瞬时运行时间点预先给定的对于装置负载的预定值与装置负载的瞬时的实际值之间的差的差值不为零,则运行装置典型地应当被控制为,使得差值被最小化。但是差值的严格最小化通常是不合适的,因为装置负载的相应调整对于运行装置的运行结果可以是有害的。例如可以减少工业设施的生产或可以不再提供建筑的特定的舒适性特征。
因此具有优势的是,为了控制运行装置可以使用多因素优化。作为优化因素再次优化已经解释的目标参量,其可以表示CO2消耗或能量开销。作为另外的优化因素考虑运行装置的至少一个运行参数,也就是例如生产量或与预定的温度的偏差。补充地,可以预先给定边界条件。由此,运行装置的运行实现为,使得在目标参量的优化和运行装置的运行要求之间进行权衡。
至少在运行间隔期间通过能量管理装置1将运行装置的装置负载所涉及的采集数据重复地传输到能量管理装置1。此外,相应的传输由另外的未示出的能量管理装置进行。此外,服务器装置2可以分析对于参数的预测,该参数影响供电网中的装置负载,如在时间间隔10所解释的那样。替换地或补充地,能量管理装置1可以分析在哪个条件下能量可以在能源市场上购买或出售。
通过分析该信息,特别是通过优化算法,可以通过服务器装置2在一些运行情况下确定,对供电网中提供的或所需的功率进行调整是合适的。如果例如通过光伏发电系统提供一部分在供电网中提供的能量并且在信息数据组的初始确定期间在时间间隔10或11中通过预测数据指出,由于强烈的阳光照射预计能够通过光伏发电系统提供高的能量,但是在时间间隔12期间更新相应的预测并且现在预计光伏发电系统的能量提供大大降低,预期不能在供电网中提供足够的能量。
依据在能源市场上的瞬时的开销和供电情况,该缺乏的能量可以被补偿,方法是从能源市场上购买能量。但是这在生态学上和/或在经济上是不合适的,从而取而代之优选地可以调整通过能量管理装置1控制的运行装置的负载特性。
为此,对从能量管理装置1提供给服务器装置2的容差特性进行分析,其描述了能够何种程度地调整运行装置的负载特性。如果容差特性对于重要的时间段指示了,为了降低通过运行装置所需的功率而调整负载特性是可能的,则服务器装置在时间点24,如以箭头9所示的那样,将负载调整请求发送到能量管理装置1,其相应于负载调整请求调整负载特性并且按照调整后的负载特性在优化间隔17内进行运行装置的进一步运行。
通过相应的负载调整请求,负载特性可以被调整为,使得通过运行装置降低能量消耗并且由此均衡较低提供的能量,例如由于提到的光伏发电系统的小于预计入射的阳光照射。
图2示意性示出了能量管理装置28,用于控制连接到未示出的供电网的运行装置25。运行装置25用于运行建筑34。运行装置25包括多个耗电器26以及光伏发电系统35,其通过自动化装置27来控制。为了利用与之连接的运行装置25来提高整个供电网的效率,运行装置25在电网接头处的状态,也就是其装置负载,应当与配备给供电网的装置,即服务器装置31,协调。
此外,服务器装置31与另外的运行装置33通信并且采集其装置负载,从而通过服务器装置31在一定程度上可以协调运行装置33和运行装置25的各自的装置负载。此外,服务器装置31与配备给能源市场的装置32通信,以便调整供电网中所需的或提供的功率以适应能源市场的条件,并且特别是依据能量价格来调整能量的购买或出售。
为了协调运行装置25的电网接头状态,建筑34包括能量管理装置28,其通过集成在能量管理装置28中的通信模块29经由网络30,例如因特网或VPN,与服务器装置31通信,如图1所解释的那样。在能量管理装置28和自动化装置27或服务器装置31之间的通信分别通过可网络调用的功能来实现。
在替换的实施例中可能的是,能量管理系统28集成在自动化装置27中和/或通信模块29与能量管理装置28分开地构造,其中在该情况下在通信模块29和能量管理装置28之间的通信同样可以通过可网络调用的功能来实现。
虽然本发明在细节上通过优选的实施例详细阐述和描述,但是本发明不受所公开的示例限制并且可以由专业人员从中导出其它方案,而不脱离本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种用于运行能量管理装置的方法,该能量管理装置用于控制连接到供电网的运行装置,其中受控制的运行装置的要求的和/或提供的最大功率为至少3kW,该方法包括以下步骤:
a.从配备给供电网的电网运营商或能量供应商的服务器装置接收信息数据组,该信息数据组描述了耦合信息或耦合信息的时间变化,其中耦合信息描述了在通过运行装置引起的装置负载和在优化间隔期间待优化的目标参量之间的关系,
b.通过由能量管理装置关于目标参量对负载特性进行优化来确定负载特性,该负载特性描述了在优化间隔期间运行装置的装置负载的预测的时间变化,
c.将负载特性提供到服务器装置,和
d.通过能量管理装置在优化间隔内依据通过负载特性对于瞬时运行时间点预先给定的、装置负载的预定值来控制运行装置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在优化间隔之前在预定的时间间隔内执行按照本发明的方法的步骤a)至c)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在优化间隔之前多次在多个时间间隔的时间点执行步骤a)至c)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,运行装置通过能量管理装置在优化间隔内依据给出了在通过负载特性对于瞬时运行时间点预定的、装置负载的预定值与装置负载的瞬时实际值之间的差的差值来控制。
5.根据要求4所述的方法,其特征在于,信息数据组描述了差信息或差信息的时间变化,其中差信息描述了在差值和目标参量之间的关系,其中运行装置依据目标参量来控制。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,通过能量管理装置从服务器装置接收负载调整请求,据此通过能量管理装置相应于负载调整请求来调整负载特性。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,通过能量管理装置依据影响运行装置的装置负载的至少一个运行参数和/或影响运行装置的装置负载的、运行装置的至少一个特征来确定描述了在优化间隔内的装置负载的容差范围的时间变化的容差特性,并将其传输到服务器装置,据此负载调整请求被确定为,使得调整后的负载特性处于容差范围内。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,信息数据组描述了至少一个容差信息或容差信息的时间变化,其中容差信息描述了在基于可能的负载调整请求的负载特性的调整与目标参量之间的关系,其中依据容差信息来确定容差特性。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,信息数据组描述了功率最大值信息,该功率最大值信息描述了在目标参量与在预定的时间间隔内,特别是优化间隔内通过运行装置提供的和/或要求的功率的最大值之间的关系,其中负载特性的确定和/或运行装置的控制依据功率最大值信息进行。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,信息数据组描述了无功功率信息或无功功率信息的时间变化,其中无功功率信息描述了在运行装置的无功功率与在优化间隔期间的目标参量之间的关系,其中负载特性的确定和/或运行装置的控制依据无功功率信息进行。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,至少在优化间隔期间,涉及运行装置的装置负载的采集数据通过能量管理装置重复地采集并且被提供给服务器装置。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在步骤a)之前通过服务器装置将配置数据组传输到能量管理系统,据此能量管理系统依据配置数据组来调整负载特性的确定和/或容差特性的确定和/或运行装置的控制。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,通过配置数据组预先给定关于优化间隔提供负载特性的至少一个时间点和/或优化间隔的长度。
14.一种用于控制连接到供电网的运行装置(25)的能量管理装置,其中受控制的运行装置(25)的要求的和/或提供的最大功率为至少3kW,其特征在于,所述能量管理装置构造为用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
15.一种计算机程序,其特征在于,在计算装置上运行计算机程序时计算装置构造根据权利要求13所述的能量管理装置(1,28)。
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