CN108370161A - 用于为供能系统提供能量储备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种供能系统EVA(1)，其用于从供能网络EVN(2)提取能量或者用于将能量馈送到供能网络EVN(2)。该供能系统EVA(1)具有以下单元：用于生成能量的至少一个本地能量生成单元(4‑i)，用于消耗能量的至少一个本地能量负载单元(7‑i)，用于存储能量的至少一个本地能量存储器(8‑i)，以及控制单元(9)，该控制单元(9)控制由至少一个本地能量生成单元(4‑i)生成的能量数量中的通过供能系统EVA(1)的至少一个本地能量负载单元(7‑i)进行的自然能量消耗EEV，并且控制至少一个能量存储器(8‑i)中存储的能量数量。在检测到至少一个可预测的未来事件EV之后，至少一个可预测的未来事件EV将影响能量生成单元(4‑i)能够生成的能量的能量数额(E1)和/或能够从供能网络(2)提取的能量的能量数额(E2)和/或能量负载单元(7‑i)消耗的能量的能量数额(E3)，控制单元(9)在这些事件发生之前，基于检测到的事件来动态地调整至少一个本地能量存储器(8‑i)中存储的能量储备(ER)作为预防措施。

Description

用于为供能系统提供能量储备的方法
本发明涉及用于在供能系统中提供能量储备的方法，尤其涉及用于供能系统的控制单元，其用于从供能网络提取能量或者将能量馈送到供能网络中。
智能能量管理越来越重要，尤其与使用可再生资源以获得能量有关。为了向用户或消费者提供能量，主要是电能，越来越多地从可再生资源获得能量，主要是从日光、风能或水能。在此背景下，能量生成越来越多地以至少部分去中心化的方式进行，其中用户或消费者不仅消耗能量，而且他们自己产生能量并且将其馈送到能量配送网或电力网中。在此背景下，用户或消费者从可再生能量源获得的和所考虑的用户当前不需要的生成能量被馈送到配电网中，例如公共低压网络。根据当天的时间和当前的天气条件，光伏系统可以从太阳光生成电能，该电能没有或者没有完全被生成用户在生成时消耗。由于使用诸如太阳光或风能的可再生能量的去中心化的能量生成在其可用性方面具有限制，所以供能系统越来越多地具有本地的能量存储单元用于存储能量。这使得可以缓冲能量存储系统的能量存储单元中本地当前发生的能量过剩，并且在随后的时间，将经缓冲的能量馈送到能量供给网络或者将其提供给本地的耗能单元用于消耗。随着可再生能源在能量生产中的比例增大，运行供能系统的用户或消费者的依赖性，以及网络运营商或者外部事件的依赖依赖性显著增加，其中的外部事件无法或者几乎不受影响，诸如天气变化或断路。供能系统的本地能量存储单元中所存储的能量形成供能系统的相关用户的能量储备，这使得他即使在本地产生的能量失败或者严重减少和从供能系统提取的能量减少或失败的情况下仍然能够向能量消费单元提供能量并且因此使它们运行一段时间。
然而，在常规的供能系统中，不存在对所保存的能量储备的智能调适。相反，在常规供能系统中，将预定容量的能量存储为能量储备。这意味着在一些情况下所保存的能量储备不足。一段时间后，这反过来会导致能量消耗系统的本地耗能单元的能量供给不足，因此导致这些本地耗能单元的故障。
因此，本发明的目的是提供一种具有优化能量储备的供能系统。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1中所述的特征的供能系统来实现。
因此，本发明提供一种供能系统，其用于从供能网络提取能量或者将能量馈送到供能网络，该供能系统包括：
用于生成能量的至少一个本地供能单元,
用于消耗能量的至少一个本地耗能单元,
用于存储能量的至少一个本地能量存储器,以及
控制单元，其控制由至少一个本地供能单元生成的能量容量中由供能系统的至少一个本地耗能单元进行的能量消耗，并且控制存储在至少一个本地能量存储单元中的能量容量；
控制单元在检测到至少一个可预测的未来事件之后，该至少一个可预测的未来事件将影响耗能单元可生成的能量的容量和/或能够从供能网络提取的能量的容量和/或耗能单元消耗的能量的容量，控制单元在这些事件发生之前，根据检测到的事件来动态地调整至少一个本地能量存储器中存储的能量储备作为预防措施。
在根据本发明的供能系统的一个可能实施例中，控制单元具有评价单元，该评价单元评价事件警报从而预测本地能量供给的相关的未来事件，其中的事件警报包括从信息源接收的信息和/或从传感器接收的传感器数据。
在一个可能的实施例中，控制单元根据供能系统的存储在配置数据存储器中的配置来设置能量储备。
在根据本发明的供能系统的一个可能实施例中，当设置能量储备时，控制单元自动地将供能系统的本地能量生成单元生成的能量容量中的由供能系统的本地耗能单元消耗进行的内部能量消耗最大化。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，供能系统的本地能量生成单元从可再生资源生成能量，尤其是从太阳光或风能，和/或从不可再生资源生成能量，尤其是从燃料。
在根据本发明的供能系统的另外可能实施例中，供能系统的本地能量存储器包括：用于存储电能的电池存储单元，用于存储势能和/或动能的存储单元，用于存储化学能的燃料存储单元和/或用于存储热能的热存储单元。
在根据本发明的供能系统的另一可能实施例中，由控制单元调整的能量储备被存储在供能系统的本地能量存储器中或者在供能系统的多个不同的本地能量存储器中进行分配。
在根据本发明的供能系统的另外可能实施例中，在由于预测事件而造成的本地可生成能量容量的预期减少的事件中，和/或者在能够从供能网络提取的能量容量的预期减少的事件中，和/或在本地消耗的能量容量的预期增加的事件中，通过供能系统的控制单元自动地增加所存储的能量储备作为预防措施。
在根据本发明的供能系统的另外可能实施例中，在本地可生成能量容量的预期增加的事件中，和/或者在能够从供能网络提取的能量容量的预期增加的事件中，和/或在本地消耗的能量容量的预期减少的事件中，通过供能系统的控制单元自动地减少所存储的能量储备作为预防措施。
在根据本发明的供能系统的另外可能实施例中，控制单元根据内部能量消耗和/或在通知至少一个未来事件的事件警报的接收与该事件警报所通知的事件的实际发生之间的预备时期，来改变调整至少一个能量存储器中所存储的能量储备所采用的调整速率。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，控制单元根据事件警报中所通知的事件的预测的或可能的持续时间来调整至少一个能量存储器中存储的能量储备的容量。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，设置有准备单元，该准备单元将事件警报，尤其是源于多个不同的异类信息源的信息或者源于多个不同的异类传感器的传感器数据，针对其与供能系统的本地能量供给的相关性来进行预先处理。
在根据本发明的供能系统的一个可能的实施例中，准备单元将经过预先过滤和/或处理的事件警报发送到控制单元，用于供能系统的至少一个本地能量存储器中存储的能量储备的动态调整和/或用于调整能量储备所采用的调整速率的动态调整。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，准备单元针对事件警报的可靠性对其进行加权。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，事件警报包括与供能网络的正在进行的网络操作有关的警报。
这些事件警报尤其包括源于建筑机构和/或网络运营商的服务器的与公共基础设施和/或网络基础设施有关的基础设施警报。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，事件警报包括源于保险公司和/或天气预报服务的服务器的基于地理的天气预报警报和/或天气警报。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，事件警报包括源于保险公司和/或天气预报服务的服务器的基于地理的天气预报警报和/或天气警报。
在根据本发明的供能系统的另外可能的实施例中，事件警报包括传感器数据和/或参数，尤其是本地能量生成单元、本地能量消耗单元、本地能量存储单元和/或供能网络的传感器数据和/或参数。
根据另外的方面，本发明提供了一种具有权利要求13中所述的特征的控制单元。
因此，本发明提供一种用于供能系统的控制单元，尤其用于从供能网络提取能量或者将能量馈送到供能网络的供能系统，
控制单元控制由供能系统的至少一个本地供能单元生成的能量中的由供能系统的至少一个本地耗能单元进行的内部能量消耗，并且控制供能系统的至少一个本地能量存储器中存储的能量容量，
控制单元在检测到至少一个可预测的未来事件之后，该至少一个可预测的未来事件将影响能量生成单元可生成的能量的容量和/或能够从供能网络提取的能量的容量和/或耗能单元消耗的能量的容量，控制单元在这些事件发生之前，根据检测到的事件来动态地调整至少一个本地能量存储器中存储的能量储备作为预防措施。
在根据本发明的控制单元的一个可能的实施例中，它具有用户界面，经由该用户界面，用户能够手动地设置供能系统的至少一个本地能量存储单元中存储的能量储备。
在根据本发明的控制单元的另外可能的实施例中，控制单元是设置在供能系统中的本地控制单元。
在根据本发明的控制单元的另外可能的实施例中，控制单元是经由通信接口与供能系统进行通信的远程控制单元。
在根据本发明的控制单元的另外可能的实施例中，控制单元被集成在便携式装置中并且执行应用，该应用用于动态调整供能系统所存储的能量储备。
在一个可能的实施例中，控制单元被集成在移动无线电设备中。
本发明还提供了一种具有权利要求15中所述的特征的用于在供能系统中提供能量储备的方法。
因此，本发明提供了一种用于在供能系统中提供能量储备的方法，包括以下步骤：
检测至少一个未来事件，该至少一个未来事件将影响能量生成单元可生成的能量容量和/或能够从供能网络提取的能量容量和/或供能系统的耗能单元消耗的能量容量；以及
根据检测到的未来事件，在它们发生之前，调整供能系统的至少一个本地能量存储器中存储的能量储备。
在根据本发明的方法的一个可能的实施例中，根据供能系统的当前配置另外地设置本地存储的能量储备。
在根据本发明的方法的一个可能实施例中，当设置能量储备时，供能系统的本地能量生成单元生成的能量容量中的由供能系统的本地耗能单元消耗进行的内部能量消耗被最大化。
在根据本发明的方法的一个可能实施例中，针对供能网络的频率和/或谐波对其进行监视，并且其中如果检测到供能网络的可能网络故障，则调整能量储备。
根据另外的方面，本发明还提供了一种应用程序，其包括用于实现在供能系统中提供能量储备的根据本发明的方法的程序指令。
根据另外的方面，本发明还提供了存储该类型的应用程序的数据载体。
本发明还提供了一种供能网络，其包括连接到其的根据本发明第一方面的多个供能系统。
此后，参考附图更详细地描述用于为供能系统提供能量储备的根据本发明的方法的可能实施例，供能系统的根据本发明的控制单元的可能实施例，以及包括连接至其的多个供能系统的根据本发明的供电网络的可能实施例，其中：
图1是示出根据本发明的第一方面的根据本发明的供电系统的示例实施例的电路图；
图2A、图2B、图2C是示出根据本发明的供电系统中使用的控制单元的各种变型配置的电路图；
图3A是示出用于提供能量储备的根据本发明的方法的第一变型配置的简单流程图；
图3B是示出用于提供能量储备的根据本发明的方法的另一可能变型配置的另一简单流程图；
图4是示出用于在供电系统中提供能量储备的根据本发明的方法的实施例的另一流程图；
图5是根据本发明的供能系统的另一实施例的示意图；
图6是根据本发明的供能系统的另一实施例的示意图；
图7A、图7B是示出图5和图6中所示的根据本发明的供能系统的两个实施例的操作模式的信号示意图；
图8A、图8B是示出根据本发明的在供电系统中使用的控制单元的可能实施例的操作模式的示意图；
图9A、图9B是示出根据本发明的供能系统的另一可能实施例的信号示意图；
图10是示出根据本发明的供能系统的可能实施例的另一信号示意图；
在附图中，对应的附图标记表示对应的或类似的单元。
图1示出供能系统EVA 1的示例实施例。供能系统1用于从供能网络提取能量或者将能量馈送到该供能网络2。在一个可能的实施例中，供能网络2是低压或中压网络。多个供能系统1可以连接到供能网络2。在所示实施例中，供能网络1具有测试单元3，利用该测试单元3能够测量馈送到供电网络2的能量和从供能网络2提取的能量。供能系统1具有至少一个本地能量生成单元4用于生成能量。在图1所示的实施例中，供能系统1具有四个本地能量生成单元4-1、4-2、4-3、4-4，其生成本地能量。在所示示例中，设置有从太阳光生成电能的两个光伏系统4-1、4-2以及从风能生成电能的风能系统4-3。本地能量生成单元4-1、4-2、4-3从可再生资源生成能量，具体地从太阳光或风能。另外，在一个可能的实施例中，供能系统1还可以包括从不可再生资源生成的能量的至少一个本地能量生成单元4-4，特别是从燃料。这些燃料例如可以包括化石燃料或氢气。能量生成单元经由逆变器5-1、5-2、5-3、5-4连接到本地能量配送网络6，一个或多个本地耗能单元7-1、7-2连接到该本地能量配送网络6。在图1所示的实施例中，光伏系统4-1经由逆变器5-1连接到供电系统1的本地网络6。耗能单元7-i可以包括不同的装置，例如家用电器、及其或电动机、或者诸如热泵的热源。光伏系统4-1生成直流电，该直流电由逆变器5-1转变成交流，交流电经由测量单元3馈送到功能网络2或者能够由耗能单元7-i本地消耗。在所示实施例中，至少一个本地能量存储单元8连接到第一光伏系统4-1的逆变器5-1。本地能量存储单元8能够存储或者缓冲能量。在一个可能的实施例中，供能系统1的本地能量存储单元8是用于存储电能的电池存储单元。在另外的可能实施例中，本地能量存储单元8还可以是用于存储势能或动能的存储单元。在另外的可能实施例中，本地能量存储单元8还可以包括用于存储化学能的燃料存储单元。在另外的可能实施例中，本地能量存储单元8还可以包括用于存储热能的热存储单元。
光伏系统4-1、4-2可以包括将太阳光转换为电能的多个太阳能电池，由此产生的直流电DC由逆变器5-1、5-2转变为交流电AC。此外，在图1中所示的实施例，供能系统1具有风能系统4-3，其能够经由传输来驱动电流生成器。风能系统4-3经由耦合元件5-3连接到本地网络6。在一个可能实施例中，该耦合装置可以包含DC中间电路。
除了再生能源4-1、4-2、4-3以外，供能系统1还可以具有通过燃烧燃料来生成电能的一个或多个能量生成单元。在图1所示的实施例中，供能系统1具有发电机4-4，该发电机4-4通过燃烧例如化石燃料或氢气的燃料来产生能量，并且将能量经由耦合单元5-4馈送到供能系统1的本地供电网络6。
各种能量生成单元的数量和类型可以变化，并且可以由所讨论的供电系统1的操作者或用户根据他的需要和供能系统1的状态进行配置。通过为他的供能系统1提供不同类型的能量生成单元，供能系统1的用户减少他对于任一特定类型的能量生成的依赖性。在图1所示的实施例中，能量存储器8连接到逆变器5-1，通过这种方式形成存储单元。可选地，第一光伏系统4-1也可以连接到该逆变器5-1。在可替代的实施例中，可以设置有连接到存储单元的多个能量存储器8。所使用的供能系统1的能量存储器的数量和类型也是可配置的。在图1所示的实施例中，设置有测量单元3，其能够测量从供能网络2出去和进入供能网络2的能量流并且将其报告给控制单元9。在另外可能的实施例中，也可以为各种耗能单元7-1、7-2提供本地测量单元，本地测量单元测量相关耗能单元所消耗的能量并且将其报告给控制单元。此外，在一个可能实施例中，耗能单元7-1、7-2可以经由切换单元连接到本地网络6，切换单元优选地通过控制单元9可致动或可切换。此外，在一个可能的实施例中，可以为每个能量生成单元4-i提供相关联的测量单元，该测量单元测量相关联的能量生成单元4-1所生成的能量容量并且将其报告给供能系统1的控制单元9。在供能系统1的图1所示的实施例中，控制单元9集成到第一逆变器5-1中。自然地，控制设备9也可以经由数据连接连接到逆变器。控制单元9控制通过供能系统1的至少一个本地耗能单元7-i进行的由至少一个本地能量生成单元4-1生成的能量容量的内部能量消耗EEV。此外，控制单元9控制或调节存储在至少一个能量存储器8中的能量容量。
控制单元9被配置为，在检测到至少一个可预测的未来事件EV之后，至少一个可预测的未来事件EV将影响耗能单元4-1可产生的能量的容量E1和/或从供能网络2能够提取的能量的容量E2和/或耗能单元7-i消耗的能量的容量E3，控制单元9在这些事件发生之前根据检测到的事件来动态地调整存储在至少一个本地能量存储器8中的能量储备ER作为预防措施。
为此，控制单元9优选地具有评价事件警报EM的评价单元或者数据评价单元10。这些事件警报包括从信息源接收的信息和/或从传感器接收的传感器数据。评价单元10评价接收到的事件警报以预测与本地能量供给相关的未来事件EV。事件警报EM尤其包括可能源于多个不同的异类信息源的信息。此外，事件警报可以包括来自传感器的信息，或者源于多个不同异类传感器的传感器数据。在一个可能实施例中，评价单元10接收到的时间警报EM包括与供能网络2的正在进行的网络操作有关的警报。这些事件警报EM例如是与公共基础设施和/或网络基础设施有关的基础设施警报。在一个可能的实施例中，这些事件警报源于网络运营商和/或建筑机构的服务器。例如，如果建筑站点将要使得例如本地低压网络的本地供能网络2暂时切断持续特定的时期，则建筑机构可以向靠近该建筑站点的用户发送信息作为事件警报EM。例如如果处于该区域中暂时切断本地供电网络2的位置的街道中，建筑机构和/或网络运营商能够通知该区域中操作供能系统1的那些用户。这些基础设施事件警报可以经由各种信息通道传达给用户或者供电系统1的控制单元9，例如通过SMS或电子邮件或者以一些其他方式。
在根据本发明的供电系统1的另外可能的实施例中，除了基础设施事件警报以外，控制单元9的评价单元10还包含地理参考的天气预报警报和/或天气预警警报。在一个可能的实施例中，这些事件警报可以源于天气预报服务的服务器。在另外可能的实施例中，这些天气预报警报或天气预警警报还可以源于供能系统1的用户或者操作员投保的保险公司的服务器。
在另外可能的实施例中，控制单元9的评价单元10另外接收与燃料的未来供应有关的事件警报。例如，该供能系统的操作员能够被通知特定燃料的未来供应短缺。例如，供能系统1的操作员或者评价单元10可以被通知由于供应线路中断，例如燃气的特定燃料在一段时间不可用。燃料供应的中断例如可以导致图1中所示的发电机4-4未来持续特定时期无法运转，因此也无法为本地网络6生成能量。在一个可能的实施例中，与相同或不同燃料的未来供应有关的事件警报可以源于燃料供应商的服务器和/或信息服务的服务器。
事件警报EM可以源于多个不同的异类源。在一个可能的实施例中，控制单元9包括用户界面，经由该用户界面，供能系统1的用户或操作员能够手动地设置供能系统的至少一个本地能量存储器8中存储的能量储备ER。在图1所示的实施例中，控制单元9集成在第一光伏系统4-1的逆变器5-1中，换言之，本地到EVA 1中。在可替换的实施例中，控制单元9还可以是经由通信接口与供能系统1进行通信的远程控制单元9。在该背景下，控制单元9例如可以集成到便携式装置中，尤其是集成到移动无线电装置中，并且执行用于动态地调整供能系统1的所存储的能量储备ER的应用。
在供能系统1的优选实施例中，当设置能量储备ER时，控制单元9将本地能量生成单元4-1生成的能量容量中的被供能系统1的各种本地耗能单元7-i消耗的内部能量消耗EEV作为整体最大化。用户的供能系统1内的耗能单元7-i的数量可以变化。在一个可能的实施例中，供能系统1是私人家用的供能系统，并且包括家用电器作为耗能单元7-i，例如洗衣机或电水壶和其他电器，例如机器、热泵等。此外，供能系统1还可以是使用本地生成的能量来操作公司的工作机器的公司供能系统。耗能单元7-i的另外典型示例是空调系统、电热器、洗碗机、电气炊具等。控制系统9使用切换单元，以供能系统1自身的能量生成单元4-i生成的能量在供能系统1的耗能单元7-i消耗的能量之中的比例最大的方式来控制供能系统1的耗能单元7-i。在一个可能的实施例中，未被能量消耗系统1自身的耗能单元7-i消耗的由能量生成单元4-i生成的能量部分由控制系统9馈送到供能网络2，或者优选地馈送到供能系统1的本地能量存储器8。控制单元9因此优选地基于能量储备ER的最优设置使得内部能量消耗最大。这样的优势在于，本地生成的能量大部分在本地被消耗，EVA1很大程度上独立于供能网络2。控制单元9不仅提供内部能量消耗EEV的最大化，而且根据本发明还通过以下方式提供至少一个能量存储器9内的能量储备ER的最优动态调整：在检测到至少一个可预测的未来事件EV之后，在该事件发生之前，作为预防措施，以即使在发生不利的整体情况下供能系统1也能够可靠地尽可能持续足够长地提供内部能量消耗的方式，来动态地调整能量储备ER。
在可预测的关键自然事件的事件中，例如推定一小时后到达的冰雹，通过控制单元9来增加能量储备9作为预防措施，因为预期的冰雹可能引起可再生能源4-i生成的能量减少并且还可能引起到供应网络2的自由悬挂连接线路的潜在中断。
在由于预测事件而造成的本地生成能量E1的预期故障的事件中，或者在能够从供能网络提取的能量E2的预期故障的事件中，和/或在本地消耗能量E3的预期增长的事件中，通过供能系统1的控制单元9自动增加存储在本地能源存储器8中的能量储备ER作为预防措施。相反，在由于预测事件而造成的本地生成能量E1的预期增加的事件中，或者在能够从供能网络提取的能量E2的预期增加的事件中，和/或在本地消耗能量E3的预期减小的事件中，通过供能系统1的控制单元9自动减少存储在本地能源存储器8中的能量储备ER作为预防措施，如从图8和图9中可见。
在另外的可能实施例中，通过控制单元9另外地修改存储在至少一个能量存储器8中的能量储备ER的调整速率AR。这优选地根据接收到通知至少一个未来事件EV的事件警报EM与实际发生该事件警报所通知的事件之间的预备时期来进行。例如，如果报告冰雹即将来临，调整存储能量储备ER的调整速度AR增大，换言之，例如对电池存储器8进行充电的充电速度增大。例如，如果报告冰雹只是几小时后接近，则有可能更慢地或者以较低的调整速度AR来建立能量储备ER。根据EEV，通过控制设备9来相应地选择调整速度AR。因此，为能量储备ER提供本地生成能量E1是最佳的。如果事件无法实现，则从网络提取能量。
在另外可能的实施例中，控制单元9根据事件警报中所通知事件的预测的或可能的事件持续时间来调整至少一个能量存储器8中存储的能量储备ER的能量容量。例如如果基础设施警报所考虑的供能网络2必须关闭相对长期的几天，则所保存的能量储备ER被对应地设置地较高。相反，如果供能网络2只是由于建筑活动而切断几个小时，则所保存的能量储备ER能够被设置地较低。
在根据本发明的供能系统1中，能够动态地调整针对紧急电力情况保存的ER或能量容量。所保存的能量储备ER中的容量例如可以收到诸如故障的可能性和故障的持续时间的参数的影响。控制系统9持续确保内部能量消耗EEV的最大化和能量储备或紧急电力储备ER的最优化。这意味着100％的本地生成的能量被本地消耗和/或本地存储的最优情况。
图2A、图2B、图2C示出与控制单元9的配置有关的根据本发明的供能系统1的不同变型配置。在图2A中所示的变型配置中，控制单元9集成到本地能量生成单元4-1的逆变器5-1中，并且优选具有用户界面11。经由用户界面11，供能系统1的用户或操作者有可能手动地设置所保存的能量储备ER。集成到它的控制单元9或评价单元10接收事件EV的持续流，持续地对这些事件进行评价从而自动且动态地调整能量储备ER作为预防措施。在一个可能的实施例中，当前保存的能量储备ER可以经由用户界面11的显示器显示给相关的用户。此外，经由用户界面11可以向用户显示造成能量储备ER的预防措施调整的事件警报EM或事件EV的持续流。此外，在一个可能实施例中，通过用户界面，用户可以自己手动地输入事件警报，控制单元9的评价单元10在能量储备ER的调整中考虑这些事件警报。
图2B示出如下的控制单元9作为另外的实施例，该控制单元9集成到便携式装置12并且通过类似包含在其中的收发器13经由天线15、16与远程收发器14进行无线通信。在所示实施例中，收发器14集成到逆变器5-1中。根据收发器14从远程的控制单元9无线接收到的控制信号来自动和/或手动地动态调整能量存储器8中的能量储备ER。图2B中所示的便携式装置例如可以是供能系统1的用户的移动无线电装置或者移动电话。在该背景下，控制单元9中包含的评价单元10评价事件或事件警报的流，并且生成用于设置能量储备ER的对应控制信号，用于设置能量储备ER的对应控制信号经由无线电接口从移动无线电装置12传送到逆变器5-1的收发器14。
图2C示出控制单元9经由数据网络17连接到逆变器5-1的另外实施例。数据网络17可以是供能系统1的局域数据网络、WAN/互联网等，或者可以是数据总线。图2A、图2B、图2C中所示的变型配置也可以进行组合。
图3A是示出用于在供能系统1中提供能量储备ER的根据本发明的方法的实施例的简单流程图。
在第一步骤S1中，检测到至少一个未来事件EV。该事件影响供能系统的能量生成单元4-i可生成的能量容量E1和/或供能系统1能够从供能网络2提取的能量容量E2和/或供能系统1的能够消耗单元7-i消耗的能量容量E3。事件EV可以影响可生成的能量E1、能够提取的能量E2和消耗的能量E3。例如，风暴预警可以作为事件进行通知，风暴预期引起可生成的太阳能的大量减少，本地供能网络2的自由悬挂连接线的风险，以及电加热装置7-i消耗的能量E3的增加。
在进一步的步骤S2中，根据检测到的未来事件，在它们发生之前调整供能系统1的至少一个本地能量存储器8中存储的能量储备ER。例如如果未来风暴作为事件进行通知，并且引起可生成能量E1的预期减少，能够提取的能量E2的预期减少，以及可能同时发生的消耗的能量E3的增加，在步骤S2中，在风暴发生之前，动态地增加本地能量存储器8中存储的能量储备ER作为预防措施。因此，根据EEV，以能够为ER提供高比例的本地可生成能量E1的方式来进行调节。如果能量E1不足以实现所需的ER，该存储器另外经由网络进行充电。例如，调节还可以针对性地断开负载从而实现所需的能量储备ER。图3B是示出用于在供能系统中提供能量储备ER的根据本发明的方法的实施例。在步骤S1中，在图3A所示的实施例中，通过评价事件警报EM检测到至少一个未来事件EV。因此，在步骤S2中，根据检测到的未来事件，在它发生之前，动态地调整能量储备ER。
随后，在进一步的步骤S3中，当设置能量储备时，功能系统1的本地能量消耗单元7-i对于由供电系统1的本地能量生成单元4-i生成的能量容量的内部能量消耗EEV被最大化。
图4是示出用于提供能量储备ER的根据本发明的方法的实施例的另一流程图。在图4所示的实施例中，在启动步骤S4-1之后，在步骤S4-2中，所保存的能量储备ER被设置为可配置的启动值。
在进一步的步骤S4-3中，当设置能量储备时，供能系统1运行在正常操作模式，供能系统1的控制系统将供能系统1的本地能量消耗单元7-i对于由供能系统1的本地能量生成单元4-i生成的能量容量的内部能量消耗EEV最大化。一旦在步骤S4-4中，事件EV被报告给控制单元9的评价单元10，则在步骤S4-5中，本地能量储备被动态地调整到新值。随后，处理返回到步骤S4-3(正常操作)直至报告接下来的事件EV。
图5是根据本发明的供能系统1的另一实施例。在所示实施例中，供能系统1具有用于准备事件警报EM的本地准备单元18。这些事件警报包括源于多个不同的异类信息源的信息以及源于多个不同的异类本地传感器19和/或远程传感器21的传感器数据。如图5中所示，准备单元18可以位于控制单元9的上游。可替换地，准备单元18也可以集成到控制单元9中。在图5所示的实施例中，准备单元18连接到数据网络20，该数据网络20是局域数据网络或者超区域数据网络，例如互联网。如图5中所示，多个远程传感器21-1、21-2和远程信息源22-1、22-2、22-3。在一个可能的实施例中，准备单元18可以预先过滤和/或处理事件警报EM，尤其是源于多个不同信息源22-i的信息和/或源于多个不同的远程或本地传感器19、21-i的传感器数据。在一个可能实施例中，准备单元18将接收到的事件警报EM针对其可靠性进行过滤和处理。在该背景下，源于可信信息源的事件警报比来自未知信息源的事件警报占有更多的权重。例如，甚至长期的天气预报可以被分类为相对不可信。已经预先过滤和/或处理的事件警报EM由准备单元18报告给控制单元9的评价单元10。评价单元10根据已经预先处理的事件或事件警报来动态调整存储在至少一个本地能量存储单元8中的能量储备ER。另外，评价单元10可以动态调整用于调整能量储备ER的调整速度AR。准备单元18接收到的事件警报包括源于不同信息源的不同警报。一个可能的信息源例如是供能网络2的网络运营商的服务器或建筑机构的服务器。在图5所示的实施例中，例如第一信息源22-1由网络运营商的服务器来形成，并且提供与供能网络2的未来操作有关的基础设施警报作为事件警报。第二信息源22-2例如是建筑机构的服务器，其向相关用户或供能系统操作者报告本地供能网络2的区域中的建筑活动。另外的信息源22-3例如提供基于地理的天气预报警报或者与干扰特定燃料的未来供应有关的警报。另外，事件警报EM可以包括传感器数据和/或参数，尤其是本地能量生成单元4-i的传感器数据和/或参数，本地能量消耗单元7-i的传感器数据和/或参数，本地能量存储器8-i的传感器数据和/或参数，和/或供能网络2的传感器数据和/或参数，例如供能网络2的工作频率f。
图6示出连接在供电网络2中的根据本发明的供能系统1的可能的集群的实施例。在图6中所示的实施例中，多个供能系统EVA 1A、1B、1C连接到共享的供能网络2。第一供能系统1A详细示出并且对应于图1所示的供能系统。三个不同的供能系统1A、1B、1C连接到数据网络20A，以这种方式它们接收事件警报流形式的事件警报EM或事件EV。该数据网络20A将预先处理或预先过滤的事件警报分配到各种供能系统1A、1B、1C的控制单元9，如通过箭头EVx和EMx在图6中示意性示出。事件警报EM的预先过滤或预先处理通过中心准备单元18来进行，该中心准备单元18设置在第一数据网络20A与第二数据网络20B之间。自然地，两个数据网络20A、20B也可以形成集成的集中数据网络。从不同信息源22-i或远程传感器21-i接收的事件警报EM经由数据网络20A提供给准备单元18，准备单元18预先处理或者过滤多个不同的事件消息EM。在一个可能的实施例中，准备单元18另外将事件警报EM格式化成适合于评价单元10的数据格式。准备单元18例如可以实现在供电系统EVA的制造商的服务器中。准备单元18将源于多个不同异类信息源的信息或事件警报和源于多个不同异类传感器的传感器数据，针对其与相关的供能系统1A、1B、1C的本地能量供给的相关性来进行过滤。另外，准备单元18能够预先处理所获得的事件警报，尤其是转换其数据格式。在一个可能的实施例中，准备单元18另外针对数据源的可靠性，也就是考虑的传感器或者考虑的数据源的可靠性，将接收到的事件警报EM或事件进行加权。经过预先过滤和/或处理的事件警报从准备单元18经由数据网络20B发送到各种控制单元9用于动态调整各种功能系统1A、1B、1C的相关能量存储器8中存储的能量储备ERA、ERB、ERC。在图6所示的实施例中，经过预先处理的用于供能系统1A、1C的事件警报另外地经由接入点23和/或基站24被无线地发送到两个功能系统1A、1C的两个相关用户UA、UC的便携式用户终端12A、12B。在图6所示的实施例中，便携式装置12A、12C是移动无线电装置，这些装置分别具有能够执行应用的控制单元9A和控制单元9C，该应用用于动态地调整相关联的供能系统1A、1C的存储的能量储备ERA、ERC。例如，如果用户UA通过他的移动无线电设备12A或移动电话接收到已经由准备单元18预先进行处理并且与他的供能系统1A有关的事件或事件警报，则移动无线电装置12A上执行的应用能够计算所需的最优能量储备ERA并且例如经由显示器将其显示给用户UA。在一个可能的实施例中，用户UA随后能够经由他的移动无线电装置12A的用户界面来认可或确认针对他的供能系统1A进行调整的计算出的能量储备ERA。计算出的能量储备随后经由接入点23和数据网络20B从移动无线电装置发送到供能系统1A的控制单元9A，控制单元9A相应地调整存储在能量存储器8中的能量储备。在另外的可能实施例中，用户UA在从准备单元18接收到事件警报EM时，例如在暴风警报的事件中，能够经由他的移动无线电装置12A，根据他自己的估计手动地调整能量储备。例如，移动无线电装置12A上执行的应用能够计算将要设置的能量储备的推荐值并将其显示给用户，用户有可能将计算的能量储备ERA确认为该值，或者有可能手动地设置它并且只是随后将其发送到他的供能系统1A的控制单元9A。例如，如果商务旅行中的商旅人员在他的移动无线电装置12上接收到与他的供能系统1有关的事件警报EM，则他能够相应地调整能量储备ER而不需要在现场。
图7A、图7B是示出图5和图6中所示的准备单元18的操作模式的示意图。在图7A中，准备单元18接收异类事件警报EM的流，其可以源于各种类型的信息源和/或传感器。如图7B中所示，准备单元18过滤出针对不同供能系统1A、1B、1C的相关事件或事件警报。例如，第一事件警报M1涉及与供能系统1B有关的事件EVC1，而第二事件警报EM2是报告与第三供能系统1C有关的事件EVC1。第三事件警报EM3和第六事件警报EM6涉及用户UA的供能系统1A，该用户UA例如经由他的移动无线电装置12a接收对应的事件。准备单元18因此将事件警报EM分配到在每个情况下受到影响的供能系统的相关控制单元。例如，如果第一事件警报EM1是只与供能系统1A所位于的特定区域有关的天气警报，那么实际上只有该供能单元1A的控制单元9接收到从准备单元发送的该事件。另外，准备单元18可以预先过滤接收到的事件警报EM。在图7A、图7B所示的实施例中，事件警报EM5由于其源于不可靠的信息源而被过滤出去。优选地，事件警报和从其生成的事件以加密保护的方式进行发送从而防止任何操作。在图7A、图7B所示的示例中，事件报告EM6例如报告与第一供能系统EVA 1A和第三供能系统EVA1C都有关的事件。该事件警报EM6例如可以是来自建筑机构的基础设施报告，其通知第一供能系统1A和第三供能系统1C都连接到供能网络2所在的区域中的建筑活动。
图8A、图8B示出根据本发明的在供能系统1的一个可能实施例中使用的上面已经重复描述的操作模式。在时刻图t1，控制单元9接收事件或事件警报，并且根据该事件警报或接收到的事件，如图8B中所示，将能量储备ER从起始值SW增大到值W1。如果另外的事件警报到来，该事件警报在每个情况下由评价单元预先进行过滤或处理，控制单元9将能量储备ER进一步增大到至W2。在时刻t3接收到第三事件警报或第三事件EV3之后，如图8B中所示，控制单元9将能量储备ER减小到值W3。
图9A、图9B是示出根据本发明的控制单元9的另外可能实施例的示意图。在时刻图t1，控制单元9接收事件或事件警报EV1，并且如图9B中所示，以相对高的调整速率AR1将能量储备从起始值SW增大到值W1。在时刻图t2，控制单元9接收另外的事件警报或事件EV2，并且如图9B中所示，以相对低的调整速率AR2将能量储备增大到更高的值W2。在时刻t3接收到另外的事件警报或另外的事件EV3之后，控制单元9动态地以负调整速率AR3减小能量储备ER。调整速率的水平AR1、AR2、AR3取决于相关事件警报中包含的信息。例如，如果报告的是非常尖锐的事件，另外其即将发生，则在控制单元9中将对应的调整速率AR设置为相对高。考虑内部能量EEV，相应地调整速率AR。如果时间EV和产生的调整速率AR使用本地生成的能量无法给予所需的能量储备，则经由网络对存储器进行另外充电。
原理上，能量储备ER和调整速率AR还能够调整至一年中的时间或地理状况。因此，在冬天，当使用光伏系统可能生成相对少的能量时，能量储备ER通常能够保持在较高的水平。
图10是示出影响图9A、图9B中所示的调整速率AR的因素的另外的示意图。在一个可能的实施例中，向控制单元报告的事件可以指定预备时期VZR和时间持续时间ED。在一个可能的实施例中，控制单元9根据在接收到通知未来事件的事件警报EM的时刻t1与实际发生事件警报所通知的事件的时刻t2之间的预备时期VZR，来改变对于存储在至少一个能量存储单元8中的能量储备ER进行调整所用的调整速率AR。此外，在一个可能的实施例中，控制单元9根据事件警报中所通知的事件EV的预测或可能事件持续时间ED，来调整存储在至少一个能量存储器8中的能量储备ER中的能量容量。例如，在时刻t1向控制单元报告的天气预警警报可以指定天气前峰将于大约五小时后到达供能系统1的位置，并且该天气随后将在该位置持续大约两天。预备时期VZR越短并且能量储备所需要的调整越高，供能系统1的控制单元9将调整速率AR1设置得越高。如果所通知的事件EV引起本地可生成能量E1的预期减少，相关联事件的预期事件持续时间ED越长，必须将能量储备ER设置得越高。使用根据本发明的方法，能够动态地调整从能量存储器8可用的能量容量用于紧急电力情况。该调整考虑内部能量EEV来进行。这种改变可以由内部和/或外部提示或事件来触发。在一个可能的实施例中，根据接收到的事件警报自动持续地调整能量储备ER。在可替换的实施例中，以预定时间间隔定期调整能量储备ER。事件警报EM可以以任何期望的数据格式发送到准备单元18或控制单元9，例如作为电子邮件或SMS或数据分组。事件警报或信息可以通过有线或者无线的方式从信息源或传感器发送到准备单元18或控制单元9。
在根据本发明的供能系统1的另一可能实施例中，本地能量生成单元4-i可生成的能量E1取决于供能系统的相关联的配置。例如，第一供能系统1-1具有三个风能系统并且没有光伏系统，第二供能系统1-2具有二个风能系统和一个光伏系统，第三供能系统1-3具有一个风能系统和一个光伏系统，并且第四供能系统1-4没有风能系统而具有三个光伏系统。在风力强劲并且辐射低的恶劣天气，各种供能系统1-i能够生成的能量E1取决于不同本地能量生成单元的配置或组成。在具有三个风能系统的第一供能系统1-1在恶劣天气和很多风的事件中在本地生成很多能量的同时，仅仅具有光伏系统的第四供能系统1-4生成相对少的能量。在根据本发明的供能系统1的一个可能实施例中，控制单元9因此不仅根据接收到的事件警报或事件，而且另外根据相关联的供能系统1的存储的本地配置CONFIG，来设置能量储备ER。在所示示例中，如果当风大且阳光少的天气前锋正在接近时，供能系统1具有带有许多风能系统和少量光伏系统的配置，由控制单元9减少能量储备ER，而在具有少量风能系统和许多光伏系统的供能系统1的另一配置中，当风大且阳光少的恶劣天气正在接近时，必须增加能量储备ER。根据本发明的供能系统的一个可能实施例中，系统配置尤其是各种能量生成单元4-i的类型和电力容量存储在控制单元9的本地配置数据存储器中，并且在用于调整能量储备ER的事件警报EM的评价中被考虑。
在根据本发明的方法中，能量储备ER被动态地调整，这也有可能基于供能网络2的网络频率浮动来进行。如果测量到的供能网络2的网络频率相对低并且低于标称网络频率f0，由于网络故障的可能性增大，控制单元9能够将能量储备ER设置得稍微较高。除了测量网络频率以外或者代替测量网络频率，也可以测量谐波并且相应地设置ER。
在一个可能的实施例中，各种供能系统1的控制单元9经由通信接口相互通信。因此，例如各种供能系统1的各种控制单元9可以向另一控制单元报告其当前保存的能量储备。
在供能系统1的另外可能的实施例中，也可以另外将历史能流或传感器数据考虑到调整能量储备ER中。在根据本发明的方法中，预先最优化地设置本地供能系统1的能量储备或紧急电力储备ER，从而使得本地能量供给尽可能强劲抵抗未来的情景或系列事件，并且相应地将内部能量消耗EEC保持相对高。特别是在安全关键的能量消耗单元7-i，因此能够使得本地能量供给故障的可能性最小，或者当发生特定情景或系列事件时，剩余的持续工作事件能够最小化。

Claims (17)

1.一种供能系统EVA(1)，其用于从供能网络EVN(2)提取能量或者将能量馈送到供能网络EVN(2)，所述供能系统EVA(1)包括：
(a)用于生成能量的至少一个本地供能单元(4-i),
(b)用于消耗能量的至少一个本地耗能单元(7-i),
(c)用于存储能量的至少一个本地能量存储器(8-i),以及
(d)控制单元(9)，其控制由所述至少一个本地供能单元(4-i)生成的能量容量中由所述供能系统EVA(1)的至少一个本地耗能单元(7-i)消耗的能量消耗EEV，并且控制至少一个本地能量存储单元(8-i)中存储的能量容量；
其中在检测到至少一个可预测的未来事件EV之后，所述至少一个可预测的未来事件EV将影响耗能单元(4-1)可生成的能量的容量(E1)和/或能够从所述供能网络(2)提取的能量的容量(E2)和/或耗能单元(7-i)消耗的能量的容量(E3)，所述控制单元(9)在这些事件发生之前，根据检测到的事件来动态地调整所述至少一个本地能量存储器(8-i)中存储的能量储备(ER)作为预防措施。
2.根据权利要求1所述的供能系统，
其中所述控制单元(9)具有评价单元(10)，所述评价单元(10)评价事件警报(EM)从而预测本地能量供给的相关的未来事件，所述事件警报(EM)包括从信息源接收的信息(22-i)和/或从传感器(19,21-i)接收的传感器数据。
3.根据权利要求1或2所述的供能系统，
其中所述控制单元(9)根据所述供能系统(1)的本地存储配置来设置所述能量储备(ER)。
4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的供能系统，
其中当设置能量储备(ER)时，所述控制单元(9)自动地将由所述供能系统(1)的本地能量生成单元(4-i)生成的能量容量(E1)中的由所述供能系统(1)的本地耗能单元(7-i)消耗的内部能量消耗EEV最大化。
5.根据前述权利要求1至4中的任一项所述的供能系统，
其中所述供能系统(1)的本地能量存储器(8-i)包括
用于存储电能的电池存储单元，
用于存储势能和/或动能的存储单元，
用于存储化学能的燃料存储单元和/或
用于存储热能的热存储单元。
6.根据前述权利要求1至5中的任一项所述的供能系统，
其中由所述控制单元(9)调整的能量储备(ER)存储在所述供能系统(1)的本地能量存储器(8)中或者在所述供能系统(1)的多个不同的本地能量存储器(8-i)上进行分配。
7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的供能系统，
其中，在由于预测事件而造成的本地可生成能量容量(E1)的预期减少的事件中，和/或在能够从所述供能网络EVN(2)提取的能量容量(E2)的预期减少的事件中，和/或在本地消耗的能量容量(E3)的预期增加的事件中，通过所述供能系统EVA(1)的控制单元(9)自动增加存储的能量储备(ER)作为预防措施，并且
其中，在本地可生成能量容量(E1)的预期增加的事件中，和/或者在能够从所述供能网络EVN(2)提取的能量容量(E2)的预期增加的事件中，和/或在本地消耗能量容量(E3)的预期减少的事件中，通过所述供能系统EVA(1)的控制单元(9)自动减少存储的能量储备(ER)作为预防措施。
8.根据前述权利要求1至7中的任一项所述的供能系统，
其中所述控制单元(9)根据内部能量消耗(EEV)和/或在通知至少一个未来事件的事件警报(EM)的接收与所述事件警报(EM)所通知的事件的实际发生之间的预备时期(VZR)，来改变调整所述至少一个能量存储器(8)中所存储的能量储备(ER)所采用的调整速率(AR)。
9.根据前述权利要求1至8中的任一项所述的供能系统，
其中所述控制单元(9)根据所述事件警报(EM)中所通知的事件的预测的或可能的持续时间(ED)来调整所述至少一个能量存储器(8)中所存储的能量储备(ER)的容量。
10.根据前述权利要求1至9中的任一项所述的供能系统，
其中，准备单元(18)将事件警报(EM)，尤其是源于多个不同异类的信息源(22-i)的信息(N)或源于多个不同异类传感器(19,21-i)的传感器数据，针对它们与所述供能系统(1)的本地能量供给的相关性进行预先过滤和/或处理，尤其是针对其可靠性进行加权，并且将经过预先过滤和/或处理的事件警报(EM)，尤其是重新格式化的事件警报(EM)，发送到所述控制单元(9)用于所述供能系统(1)的至少一个本地能量存储器(8)中存储的能量储备(ER)的动态调整和/或用于调整能量储备(ER)所采用的调整速率(AR)的动态调整。
11.根据前述权利要求1至10中的任一项所述的供能系统，
其中所述事件警报(EM)包括与所述供能网络EVN的正在进行的网络操作有关的警报，尤其是源于建筑机构和/或网络运营商的服务器的与公共基础设施和/或网络基础设施有关的基础设施警报，
和/或
其中所述事件警报(EM)包括源于保险公司和/或天气预报服务的服务器的基于地理的天气预报警报和/或天气警报，和/或
其中所述事件警报(EM)包括源于信息服务和/或燃料供应商的服务器与燃料供给有关的警报。
12.根据前述权利要求1至11中的任一项所述的供能系统，
其中所述事件警报(EM)包括传感器数据和/或参数，尤其是
所述本地能量生成单元(4-i)的传感器数据和/或参数，
所述本地能量消耗单元(7-i)的传感器数据和/或参数，
所述本地能量存储单元(8-i)的传感器数据和/或参数，
所述供能网络(2)的传感器数据和/或参数。
13.一种用于供能系统(1)的控制单元(9)，尤其用于根据前述权利要求1至12中的任一项所述的供能系统，该系统用于从供能网络(2)提取能量或将能量馈送到所述供能网络(2)，
其中所述控制单元(9)控制由所述供能系统(1)的至少一个本地供能单元(4-i)生成的能量中的由所述供能系统(1)的至少一个本地耗能单元(7-i)消耗的内部能量消耗(EEV)，并且控制所述供能系统EVA(1)的至少一个本地能量存储单元(8)中存储的能量容量，
其中在检测到至少一个可预测的未来事件(EV)之后，所述至少一个可预测的未来事件(EV)将影响能量生成单元(4-i)可产生的能量的容量(E1)和/或能够从所述供能网络(2)提取的能量的容量(E2)和/或耗能单元(7-i)消耗的能量的容量(E3)，所述控制单元(9)在这些事件发生之前，根据检测到的事件EV来动态地调整所述至少一个本地能量存储器(8)中所存储的能量储备(ER)作为预防措施。
14.一种用于在供能系统(1)中提供能量储备(ER)的方法，包括以下步骤：
-检测(S1)至少一个未来事件EV，所述至少一个未来事件EV影响所述供能系统(1)的能量生成单元(4-i)可生成的能量容量(E1)和/或所述供能系统(1)能够从供能网络(2)提取的能量E2的容量(E2)和/或所述供能系统(1)的耗能单元(7-i)消耗的能量容量(E3)；
-根据检测到的未来事件(EV)，在它们发生之前，设置(S2)所述供能系统(1)的至少一个本地能量存储器(8)中存储的能量储备(ER)。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中根据所述供能系统(1)的当前配置另外设置所存储的能量储备(ER)。
16.根据权利要求14或15所述的方法，
其中当设置能量储备(ER)时，由所述供能系统(1)的本地能量生成单元(4-1)生成的能量容量中的由所述供能系统(1)的本地耗能单元(7-i)进行的内部能量消耗(EEV)被最大化。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的方法，其中针对所述供能网络(2)的频率和/或谐波对其进行监视，并且其中如果检测到所述供能网络(2)的可能网络故障，则调整所述能量储备(ER)。
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