DE102005056084A1 - Verfahren zur Kontrolle und zur Steuerung bereitzustellender elektrischer Energie sowie zur Harmonisierung der Belastungsstrukur eines Versorgungsnetzes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle und Steuerung bereitzustellender elektrischer Energie sowie zur Harmonisierung der Belastungsstruktur eines Versorgungsnetzes durch Kommunikation zwischen Energieversorger und Energieverbraucher oder Energiebezieher, wobei diese jeweils ein lokales Energiemanagement-System mit Leistungserfassung, Lastspitzenbegrenzung und/oder prioritäts- oder bedarfsgesteuertem Lastabwurf aufweisen. DOLLAR A Erfindungsgemäß führt jedes angeschlossene lokale Energiemanagement-System kontinuierlich Hochrechnungen über einen erwarteten Energieverbrauch in einer vorgegebenen Zeiteinheit durch und bestimmt hieraus ein Last- und Energiereduzierungs- oder Zuschaltpotential. DOLLAR A Die ermittelten Last- und Energiereduzierungs- oder Zuschaltpotentiale werden mittels Standard-Datenübertragungsprozedur webbasiert über eine sternförmige Anbindung einem Zentralrechner übergeben, wobei nach automatischer Erstanmeldung der Zentralrechner die angemeldeten lokalen Energiemanagement-Systeme routinemäßig abfragt und diese Abfrage von den jeweiligen lokalen Energiemanagement-Systemen überwacht wird, um bei fehlender Abfrage eine Neuanmeldung zu initiieren. Der Zentralrechner führt aus der Summe aller dezentral verfügbaren Regelenergien eine Lastbedarfsprognose durch und erstellt einerseits über einen Zugriff auf ausgewählte lokale Energiemanagement-Systeme Anforderungen zum Lastabwurf sowie veranlaßt andererseits Zuschaltungen von Energieerzeugern, wobei die hierbei ...

Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle und Steuerung bereitzustellender elektrischer Energie sowie zur Harmonisierung der Belastungsstruktur eines Versorgungsnetzes durch Kommunikation zwischen Energieversorger und Energieverbraucher oder Energiebezieher, wobei diese jeweils ein lokales Energiemanagement-System mit Leistungserfassung, Lastspitzenbegrenzung und/oder prioritäts- oder bedarfsgesteuertem Lastabwurf aufweisen, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Energie-Prognose und -Controlling Systeme als technische Lösungen zur Erfassung, Speicherung, Visualisierung und Auswertung von Energiedaten, um den Energiebezug vom Kunden in Abhängigkeit prognostizierter Fahrpläne des Händlers in einem Bilanzkreis reglementieren zu können, gehören zum Stand der Technik. Derartige bekannte Systeme sollen eine dynamische Optimierung des Strombezugs eines Kunden bewirken und geben dem Energieversorger bzw. Energiehändler die Möglichkeit, die ihm nicht bekannten Daten eines Kundenlastprofils über das Internet abzufragen sowie bilanzkreisoptimierend und damit kostengestaltend einzugreifen. Bei solchen Systemen wird üblicherweise bei Industriekunden ein Gerät installiert, um den Energieverbrauch dynamisch nach einem täglich vorgegebenen prognostizierten Plan zu regeln. Derartige Geräte zur Energiedatenerfassung vergleichen die jeweiligen Meßwerte mit einem Sollwert. Beim Überschreiten des Sollwerts wird gemäß Fahrplan eine Warnmeldung über eine Datenfernübertragung oder das Internet vom Kunden an das Zentralsystem abgesetzt. So können beim betroffenen oder einem anderen Kunden im Vorfeld identifizierte, unkritische Verbraucher abgeschaltet werden, Energieversorgungsanlagen des Energiehändlers oder eines Kunden hochgefahren oder Änderungen in den Fahrplänen anderer Bilanzkreiskunden vorgenommen werden, so daß insgesamt das Summenlastprofil des Bilanzkreises im vorgegebenen Toleranzbereich verbleibt.
  • Nachteilig bei dem geschilderten Verfahren zur Optimierung des Strombezugs ist der vorgegebene Fahrplan hinsichtlich der Datenerfassung und der nur starr vorgegebene Wertebereich für die Energiebereitstellung, so daß nicht dynamisch auf kurzzeitige Veränderungen reagiert werden kann.
  • Bei dem webbasierten Energie Controlling System der Firma EBF Energiecontrolling GmbH, Heppenheim, besteht die Möglichkeit des Erfassens, Auswertens, Aufzeigens und Visualisierens von Verbräuchen, Lastgängen und Kosten im Intra- oder Internet. Die erhaltenen Ergebnisse werden visuell aufbereitet und entsprechend dargestellt. Mit Hilfe der systemimmanenten Software können Energieverbräuche verteilter Liegenschaften strukturiert, ausgewertet und zeitnah visualisiert werden.
  • Für dieses System besteht zunächst die Notwendigkeit der Verbrauchsmessung und Datenübermittlung. Die Datenübermittlung erfolgt per E-Mail zu einer Datenbank, welche die Auswertung und Visualisierung vornimmt. Über das Internet kann der Anwender auf die Ergebnisse in der Datenbank zugreifen. Nach Aufruf entsprechender Webseiten im Browser des Anwenders werden die aktuellen Daten aus der Datenbank gelesen, ausgewertet und grafisch dargestellt. Anhand der auch tabularischen Auswertungen besteht die Möglichkeit, Online-Lastgänge nachzuvollziehen, so daß die tatsächliche Verbrauchssituation erkennbar ist. Danach kann entschieden werden, ob Grundsatzverbraucher abgeschaltet oder zeitlich eingeschränkt werden können, ob Lastabwurfsysteme den Leistungspreis reduzieren oder ob ungewöhnliche Verbrauchsspitzen auftreten.
  • Inwieweit z.B. ein Abschalten von Verbrauchern vorgenommen wird, liegt allerdings allein im Ermessen des Entscheiders, der die Bewertung anhand der übermittelten und dargestellten Daten vornimmt. Eine übergreifende Kontrolle und Steuerung kann mit dem geschilderten System jedoch nicht vorgenommen werden.
  • Zur Reduzierung der Stromkosten von größeren Verbrauchern wird beispielsweise von der Franz Göhler GmbH & Co. KG, Nürnberg, eine Energiemanagement-Lösung angeboten, welche laufend alle angeschlossenen Verbraucher z.B. in einem Industrieunternehmen überwacht. Eine integrierte Recheneinrichtung bewertet den Verbrauch und begrenzt Leistungsspitzen durch Lastabwurf von Verbrauchern mit geringer Priorität oder geringem Bedarf. Durch das kurzfristige Abschalten oder verzögerte Einschalten von Verbrauchern dann, wenn eine Überschreitung vereinbarter Bestell-Leistungen droht, können Mehrkosten vermieden werden.
  • Zusammenfassend stellt sich der Stand der Technik im Sinne von inselartigen Optimierungen einzelner Energieverbraucher und Energiebezieher dar, wobei die bei den Energiebeziehern teilweise genutzten Energiemanagement-Systeme autark ohne differenzierte kommunikationstechnische Anbindung zum Netzbetreiber bzw. Energielieferanten betrieben werden. Damit liegen aber dem Netzbetreiber bzw. Energielieferanten keine, keine vollständigen oder keine aktuellen Informationen zu dem augenblicklichen Lastreduzierungspotential seiner Kunden und Abnehmer vor.
  • Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Kontrolle und Steuerung bereitzustellender elektrischer Energie sowie zur Harmonisierung der Belastungsstruktur eines Versorgungsnetzes durch Kommunikation zwischen Energieversorger und Energieverbraucher oder Energiebezieher anzugeben, wobei ein höheres Lastmanagement- und Regelenergiepotential zur Verfügung stehen soll und eine Erhöhung der Betriebssicherheit des Stromnetzes durch Schaffung zusätzlicher passiver Regelleistung, die z.B. bei Kraftwerksausfällen in Anspruch genommen werden kann, möglich ist.
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß der Lehre nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
  • Dem Verfahren liegt eine Systemkonfiguration zugrunde, die aus einem zentralen übergeordneten Rechnersystem zur Optimierung des Gesamtbezugsprofils, mehreren dezentralen, autark arbeitenden rechnergestützten Energiemanagement-Systemen bei den Energieverbrauchern oder Energieerzeugern sowie der dazu gehörigen Kommunikationsstruktur bevorzugt auf Internet-Basis einschließlich zugehöriger Software besteht.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein zentrales Management zur Harmonisierung der Belastungsstruktur der Versorgungsnetze und Kraftwerke bzw. zur Optimierung des Bezugsprofils des Energielieferanten ohne gravierende und störende Beeinträchtigung des Produktionsprozesses beim lokalen Energieverbraucher differenziert und sicher über ein webbasiertes Kommunikationssystem erfolgen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform führt das lokale Rechnersystem bei den Energieverbrauchern kontinuierlich Hochrechnungen über den zu erwartenden Energieverbrauch durch und sendet Informationen über das augenblickliche bzw. mittelfristig verfügbare Last- und Energiereduzierungs- bzw. Zuschaltpotential an das zentrale übergeordnete Rechnersystem. Bei diesem System liegt somit die Summe aller dezentral verfügbaren Regelenergien vor.
  • Dadurch kann zum einen der Leistungsbedarf mittelfristig beim Netz- und Kraftwerksbetreiber oder beim Energielieferanten wesentlich präziser bestimmt werden und zum anderen mit automatischen zeitnahen Regelenergieanforderungen, die sich im Rahmen der nach oben gemeldeten lokal verfügbaren Regelenergie bewegen, eine schnelle Reaktion erfolgen. Diese angeforderte, sicher vorhandene Regelenergie wird von den lokalen Rechnersystemen durch gezielte Steuerung der Betriebsmittel, d.h. Energieverbraucher vor Ort realisiert.
  • Hierbei werden alle vorgegebenen bzw. durch die intelligenten Vor-Ort-Rechnersysteme automatisch erkannten Randbedingungen zur Vermeidung gravierender Auswirkungen auf den jeweiligen Produktionsprozeß berücksichtigt.
  • Durch die Möglichkeit der intelligenten und differenzierten Betriebsmittelsteuerung beim Sondervertragskunden zum Zeitpunkt erhöhten zentralen Regelenergiebedarfs erfolgt eine wesentlich zuverlässigere Lastoptimierung für Netze, Kraftwerke und Energielieferanten als bei konventionellen Lastabwurfverfahren.
  • Die durch alle zentralen und dezentralen Rechnersysteme realisierten Lastprofile sowie Lastreduzierungspotentiale werden erfaßt und zur laufenden Visualisierung sowie zur Dokumentation und für eine spätere technische oder wirtschaftliche Nachoptimierung aufbereitet und aufgezeichnet.
  • Ebenso besteht die Möglichkeit einer Anforderung zum Lastabwurf und Zuschaltungen der Energieerzeuger. die ebenso aufgezeichnet werden. Bei kritischen Zuständen kann ein Alarmmanagement mit Rückwirkungen auf den Gesamtprozeß eingeleitet werden.
  • Gemäß den voranstehenden Erläuterungen führt also jedes angeschlossene lokale Energiemanagement-System kontinuierlich Hochrechnungen über einen erwarteten Energieverbrauch in einer vorgegebenen Zeiteinheit durch. Hieraus wird ein Last- und Energiereduzierungs- oder Zuschaltpotential bestimmt.
  • Die ermittelten Last- und Energiereduzierungs- oder Zuschaltpotentiale werden dann mittels Standard-Datenübertragungsprozedur bevorzugt webbasiert über eine sternförmige Anbindung dem Zentralrechner übergeben, wobei nach automatischer Erstanmeldung der Zentralrechner die angemeldeten lokalen Energiemanagement-Systeme routinemäßig abfragt und diese Abfrage von den jeweiligen lokalen Energiemanagement-Systemen überwacht wird, um bei fehlender Abfrage eine Neuanmeldung selbsttätig zu initiieren.
  • Der Zentralrechner führt aus der Summe aller dezentral verfügbaren Regelenergien eine Leistungsbedarfsprognose durch und erstellt einerseits über einen Zugriff auf ausgewählte lokale Energiemanagement-Systeme Anforderungen zum Lastabwurf sowie veranlaßt andererseits Zuschaltungen von Energieerzeugern, wobei die hierbei realisierten Lastprofile und Lastreduzierungspotentiale erfaßt und aufgezeichnet werden.
  • Ausgestaltend erfolgt die Steuerung der angeschlossenen Energiemanagement-Systeme bezogen auf einen Bilanzkreis des Energieversorgers, wobei die lokalen Energiemanagement-Systeme eines Bilanzkreises und Netzes oder Netzabschnitts auswerteseitig zusammengefaßt sind.
  • Dem jeweiligen lokalen Energiemanagement-System kann eine Information zur Verfügung gestellt werden, welches maximale Lastreduzierungspotential beim jeweiligen Energieversorger augenblicklich und mittelfristig vorhanden ist, um die Möglichkeit eines Lastabwurfs zum Zweck der Vermeidung von höheren Verbrauchseinstufungen zu realisieren.
    •
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie einen Figur erläutert werden.
  • Die Figur zeigt hierbei eine Prinzipdarstellung des Systems, welches mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann.
  • Im System ist eine sternförmige Anbindung der dezentralen Energiemanagement-Systeme an das zentral übergeordnete Rechnersystem vorgesehen.
  • Bei Anlauf eines dezentralen Systems meldet sich dieses automatisch beim übergeordneten System an. Das übergeordnete System ruft zyklisch alle angemeldeten dezentralen Systeme auf, wobei der Aufruf beiderseitig überwacht wird.
  • Dies bedeutet, daß das übergeordnete System die Rückmeldung der einzelnen dezentralen Systeme überwacht; andererseits jedoch die dezentralen Systeme den zyklischen Aufruf vom übergeordneten System kontrollieren.
  • Beim Ausbleiben dieses Aufrufs meldet sich das jeweilige dezentrale System erneut beim zentralen System an.
  • Die Datenübertragung erfolgt über eine gesicherte Verbindung mittels Internet. Aus Gründen der Sicherheit, Verfügbarkeit und zum Zweck der Kostenminimierung werden bei der Fernübertragung zwischen dem übergeordneten und dem dezentralen Rechnersystem ausschließlich internetbasierte Standard-Schnittstellen und Standard-Übertragungsmedien genutzt. Die Anbindung der Kommunikationskomponenten an die lokalen Rechnersysteme erfolgt über konventionelle serielle Schnittstellen. Zugangsgeschützte Bereiche können durch die Verwendung von Datenfunk integriert werden.
  • Die Software zur Internetübertragung, lokale Visualisierung und Anbindung an die Rechnersysteme greift auf hersteller- und plattformunabhängige Javasowie HTML- und XML-Programmierung zurück.
  • Es liegt im Sinne der Erfindung, daß für die Visualisierung der im Verfahren gewonnenen Daten keinerlei herstellerspezifische Software beim Anwender benötigt wird. Üblicherweise können Standard-Browser zur Anwendung kommen, so daß eine kostenintensive Softwarewartung beim Nutzer entfällt. Ein zusätzlicher Vorteil ist hierbei die freie Standortwahl für das Bedienen und Beobachten. Die erforderliche Kommunikationsstruktur beschränkt sich auf die Anbindung an einen beliebigen Intra- bzw. Internetanschluß.
  • Im Ergebnis der Anwendung des vorgestellten Verfahrens steht den Netz- und Kraftwerksbetreibern oder dem Energielieferanten ein wesentlich höheres Lastmanagement- und Regelenergiepotential zur Verfügung, als dies bei bekannten undifferenzierten Verfahren, wie z.B. dem Lastabwurf über Stunden durch Grundsteuerung möglich ist, da durch die lokalen Rechnersysteme auch produktionskritische Betriebsmittel in Echtzeit in den Verfahrensablauf einbezogen werden können.
  • Der zentral lokalisierte Betreiber hat darüber hinaus kontinuierlich Informationen, wieviel Lastreduzierungspotential augenblicklich und mittelfristig beim einzelnen Energiebezieher und in der Summe über alle angeschlossenen Anwender vorhanden ist.
  • Auf diese Weise kann der Leistungs- bzw. Regelenergiebedarf zentral besser prognostiziert und der Regelenergieeinsatz effektiver geplant werden.
  • Letztendlich ergibt sich bei flächendeckender Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Reduzierung der CO2-Emissionen durch Vermeidung von Zuschaltung CO2-intensiver Sekundär- und Tertiärregelenergiereserven.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Kontrolle und zur Steuerung bereitzustellender elektrischer Energie sowie zur Harmonisierung der Belastungsstruktur eines Versorgungsnetzes durch Kommunikation zwischen Energieversorger und Energieverbraucher oder Energiebezieher, wobei diese jeweils ein lokales Energiemanagement-System mit Leistungserfassung, Lastspitzenbegrenzung und/oder prioritäts- oder bedarfsgesteuertem Lastabwurf aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß – jedes angeschlossene lokale Energiemanagement-System kontinuierlich Hochrechnungen über einen erwarteten Energieverbrauch in einer vorgegebenen Zeiteinheit durchführt und hieraus ein Last- und Energiereduzierungs- oder Zuschaltpotential bestimmt; – die ermittelten Last- und Energiereduzierungs- oder Zuschaltpotentiale mittels Standard-Datenübertragungsprozedur webbasiert über eine sternförmige Anbindung einem Zentralrechner übergeben werden, wobei nach automatischer Erstanmeldung der Zentralrechner die angemeldeten lokalen Energiemanagement-Systeme routinemäßig abfragt und diese Abfrage von den jeweiligen lokalen Energiemanagement-Systemen überwacht wird, um bei fehlender Abfrage eine Neuanmeldung zu initiieren; – der Zentralrechner aus der Summe aller dezentral verfügbaren Regelenergien eine Leistungsbedarfsprognose durchführt und einerseits über einen Zugriff auf ausgewählte lokale Energiemanagement-Systeme Anforderungen zum Lastabwurf erstellt sowie andererseits Zuschaltungen von Energieerzeugern veranlaßt, wobei die hierbei realisierten Lastprofile und Lastreduzierungspotentiale erfaßt und aufgezeichnet sowie zur Nachoptimierung verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der angeschlossenen Energiemanagement-Systeme bezogen auf einen Bilanzkreis des Energieversorgers erfolgt, wobei die lokalen Energiemanagement-Systeme eines Bilanzkreises und Netzes oder Netzabschnitts auswerteseitig zusammengefaßt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastabwurf durch differenzierte Steuerung von Betriebsmitteln vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem jeweiligen lokalen Energiemanagement-System eine Information zur Verfügung gestellt wird, welches maximale Lastreduzierungspotential beim jeweiligen Energieversorger augenblicklich und mittelfristig vorhanden ist, um die Möglichkeit eines Lastabwurfs zum Zweck der Vermeidung von höheren Verbrauchseinstufungen zu realisieren.
DE102005056084A 2005-11-24 2005-11-24 Verfahren zur Kontrolle und zur Steuerung bereitzustellender elektrischer Energie sowie zur Harmonisierung der Belastungsstrukur eines Versorgungsnetzes Withdrawn DE102005056084A1 (de)

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