DE102015104016B4

DE102015104016B4 - Verfahren zur Erstellung einer Leistungsprognose und Prognosevorrichtung

Info

Publication number: DE102015104016B4
Application number: DE102015104016.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd Baus
Original assignee: VSE AG
Current assignee: VSE AG
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: DE102015104016A1

Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3), umfassend:- Bereitstellen von mindestens einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens einen Aufstellungsort von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3), und- Erzeugen einer Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) zumindest basierend auf dem Satz von meteorologischen Prognoseparametern,- wobei der bereitgestellte Satz von meteorologischen Prognoseparametern mit mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern in einem Vergleichsschritt verglichen wird,- wobei in einer Datenbank (14) eine Mehrzahl von historischen Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern jeweils zusammen mit zugehörigen historischen Ist-Datensätzen der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) gespeichert ist,- wobei mindestens ein historischer Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf dem Vergleichsergebnis bestimmt wird,- wobei die Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) zumindest in Abhängigkeit des bestimmten historischen Ist-Datensatzes erzeugt wird,- wobei in dem Vergleichsschritt eine Distanz zwischen dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern und mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern bestimmt wird, und- wobei der mindestens eine historische Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf einem Vergleich der bestimmten Distanz mit mindestens einem Distanzkriterium bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass- mindestens eine elektrische Anlage (30.1, 30.2, 30.3, 32) basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird,- die elektrische Anlage (30.1, 30.2, 30.3) eine regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) ist,- die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) während des Prognosezeitraums der erstellten Leistungsprognose überwacht wird, und- wenn die Ist-Leistung die erstellte Leistungsprognose überschreitet, die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage umfassend das Bereitstellen von mindestens einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens einen Aufstellungsort von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage und das Erzeugen einer Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage zumindest basierend auf dem Satz von meteorologischen Prognoseparametern. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Prognosevorrichtung und ein System umfassend eine Prognosevorrichtung.
Bei der Gewinnung von elektrischer Energie nehmen erneuerbare bzw. regenerative Quellen eine immer größere Bedeutung ein. Konventionellen Kraftwerke, wie Kohlekraftwerke, Gaskraftwerke oder Kernkraftwerke, werden vermehrt durch Erzeuger substituiert, die erneuerbare Quellen zur Stromproduktion nutzen. Nicht abschließende Beispiele von regenerativen Energieerzeugern bzw. Erzeugungsanlagen sind Windkraftanlagen bzw. Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen.
Die stetig wachsende Zahl von derartigen Erzeugungsanlagen bereitet jedoch aufgrund der Volatilität der Stromproduktion dieser regenerativen Erzeugungsanlagen hinsichtlich der Aufrechterhaltung von einem stabilen Stromnetz Probleme. So hängt die von Windkraftanlagen und/oder Photovoltaikanlagen in ein Stromnetz eingespeiste Strommenge bzw. Leistung unmittelbar von den meteorologischen Gegebenheiten am Ort der jeweiligen regenerativen Erzeugungsanlage ab. Die gewinnbare bzw. erzeugbare Strommenge hängt von dem Wetter am Aufstellungsort der regenerativen Erzeugungsanlage, also den lokalen meteorologischen Parametern, ab. Beispielsweise hängt die Ist-Leistung bei einer Windkraftanlage unmittelbar mit der lokalen Windstärke und bei einer Photovoltaikanlage mit der Globalstrahlung zusammen.
Um ein Stromnetz insbesondere hinsichtlich Netzfrequenz, Netzspannung und Netzstrom stabil zu halten, ist es notwendig, dass zu jederzeit die eingespeiste Leistung (im Wesentlichen) der entnommenen Leistung entspricht. So muss beispielsweise die Netzfrequenz in einem zulässigen Bereich (z.B. 49,5 Hz bis 50,5 Hz) gehalten werden. Da regenerative Erzeugungsanlagen stets einspeisen dürfen, jedoch die eingespeiste Leistung von den meteorologischen Parameterwerten vor Ort abhängen, wird ein stabiles Netz im Wesentlichen durch die entsprechende Regelung der konventionellen Kraftwerke gewährleistet. Konventionelle Kraftwerke weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nur mit bestimmten An-/Abfahrrampen, die nicht überschritten werden dürfen, geregelt werden können. Aufgrund der fehlenden Fähigkeit der konventionellen Kraftwerke, zeitnah auch auf abrupte Netzschwankungen zu reagieren, ist es erforderlich, für die regenerativen Erzeugungsanlagen Leistungsprognosen zu erzeugen. Basierend auf diesen Leistungsprognosen können dann die konventionellen Kraftwerke geregelt werden. Um ein Überschreiten der An-/Abfahrrampen zu verhindern und damit ein stabiles Stromnetz zu erhalten, sind möglichst genaue Leistungsprognosen erforderlich.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Systeme bekannt, mit denen eine Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage für einen vorgebbaren Prognosezeitraum aus bereitgestellten meteorologischen Prognoseparametern erstellt werden kann. Die bekannten Verfahren und Systeme verwenden für die Leistungsprognose insbesondere einen Satz von meteorologischen Prognoseparametern, die von meteorologischen Diensten aus meteorologischen Ist-Daten gewonnen und bereitgestellt wurden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Verwendung von diesen meteorologischen Prognoseparametern zur Leistungsprognoseerzeugung, die Leistungsprognose einer regenerativen Erzeugungsanlage zumindest teilweise erheblich von der tatsächlich erzeugten Leistung, also der Ist-Leistung, der regenerativen Erzeugungsanlage abweicht. Mit anderen Worten stimmt die prognostizierte Leistung, die in das Stromnetz eingespeist wird, nicht mit der tatsächlich eingespeisten Ist-Leistung überein. Dies führt immer wieder zu kritischen Netzzuständen und zu einem erheblichen und zeitnahen Regelungsbedarf. Dieser kann aufgrund der stetig steigenden Zahl von regenerativen Erzeugern von den konventionellen Kraftwerken kaum mehr bewerkstelligt werden kann.
Aus der Druckschrift „Präzise Wind- und Photovoltaik-Vorhersagen über das Internet“, Kratz, B, Forum der Geoökologie, Ausgabe 25 (2014), Heft 1, Seite 25 bis 28, ist allgemein ein System zur Erstellung von Leistungsprognosen sowie Hochrechnungen für Wind- und Photovoltaikanlagen bekannt, bei dem die Berechnungen durch den Einsatz von neuronalen Netzen durchgeführt werden, wobei eine Prognose auf meteorologische Daten von verschiedenen Wetterdiensten, auf Satellitendaten und auf gemessenen Leistungsdaten von Windenergieanlagen basiert. Die Druckschrift „Exaktere Windleistungsprognosen sollen Kosten für Energiewende senken“, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg ZSV, Presseinformation 01/2015, offenbart, dass für die Berechnung der Prognosen neuronale Netze eingesetzt werden. Darüber hinaus betrifft die Druckschrift CN 102 999 786 A ein Verfahren zur Vorhersage der photovoltaischen Erzeugungsleistung auf der Grundlage der Klassifizierung von Merkmalen ähnlicher Tage und einer lernenden Maschine. Ferner offenbart die CN 102 930 358 A ein Verfahren zur Vorhersage der erzeugten Leistung eines Photovoltaik-Kraftwerks durch ein neuronales Netz, wobei ähnlichste historische Wetter-Situationen berücksichtigt werden. Schließlich ist aus der CN 103 500 365 A ein Verfahren und System zur Vorhersage der photovoltaischen Energieerzeugung bekannt, wobei ein Korrelationsanalyseverfahren eingesetzt wird, um historische Daten zu analysieren und eine Korrelationszeit für die Vorhersage der Strahlungsintensität und eine Korrelationszeit für die Vorhersage der Stromerzeugungsleistung zu bestimmen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Prognosevorrichtung zum Erzeugen einer Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Windkraftanlage bereitzustellen, welche/s eine Reduktion von kritischen Stromnetzzuständen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage gemäß dem Patentanspruch 1 und durch eine Prognosevorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen von mindestens einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens einen Aufstellungsort von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage, und Erzeugen einer Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage zumindest basierend auf dem Satz von meteorologischen Prognoseparametern, wobei der bereitgestellte Satz von meteorologischen Prognoseparametern mit mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern in einem Vergleichsschritt verglichen wird, wobei in einer Datenbank eine Mehrzahl von historischen Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern jeweils zusammen mit zugehörigen historischen Ist-Datensätzen der regenerativen Erzeugungsanlage gespeichert ist, wobei mindestens ein historischer Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage basierend auf dem Vergleichsergebnis bestimmt wird, wobei die Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage zumindest in Abhängigkeit des bestimmten historischen Ist-Datensatzes erzeugt wird, wobei in dem Vergleichsschritt eine Distanz zwischen dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern und mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern bestimmt wird, und wobei der mindestens eine historische Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage basierend auf einem Vergleich der bestimmten Distanz mit mindestens einem Distanzkriterium bestimmt wird, wobei: mindestens eine elektrische Anlage basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird, die elektrische Anlage eine regenerative Erzeugungsanlage ist, die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage während des Prognosezeitraums der erstellten Leistungsprognose überwacht wird, und wenn die Ist-Leistung die erstellte Leistungsprognose überschreitet, die regenerative Erzeugungsanlage basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist erfindungsgemäß erkannt worden, dass eine verbesserte Leistungsprognose für eine regenerative Erzeugungsanlage erstellt wird, wenn historische Ist-Datensätze, wie historische meteorologische Ist-Parameter am Aufstellungsort der regenerativen Erzeugungsanlage und/oder deren Ist-Leistung, bei der Erzeugung der Leistungsprognose berücksichtigt werden. Insbesondere hat sich erfindungsgemäß gezeigt, dass die meteorologischen Prognoseparameter systematische Fehler umfassen können, welche bei Berücksichtigung historischer Daten zumindest reduziert oder korrigiert werden. Beispielsweise können lokale geologische Gegebenheiten am Aufstellungsort zumindest bei bestimmten meteorologischen Bedingungen stets zu gleichen Fehlern führen. Kritische Netzzuständen aufgrund fehlerhafter oder zu ungenauen Leistungsprognosen für regenerative Erzeugungsanlagen werden zumindest reduziert.
Mit dem vorliegenden Verfahren wird eine elektrische Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage eingerichtet zum Erzeugen elektrischer Leistung erstellt. Die Leistungsprognose wird für einen bestimmten Leistungsprognosezeitraum erstellt. Bei einer regenerativen Erzeugungsanlage handelt es sich vorliegend um einen Erzeuger, dessen erzeugte elektrische Leistung unmittelbar von meteorologischen Gegebenheiten am Aufstellungsort abhängt. Beispielhaft sind Photovoltaikanlagen und Windkraftanlagen genannt. Vorzugsweise können für eine Vielzahl von regenerativen Erzeugungsanlagen separate Leistungsprognosen erstellt werden. Es versteht sich, dass eine Leistungsprognose auch für eine Gruppe von regenerativen Erzeugungsanlagen, wie einem Windpark, erstellt werden kann. Ferner kann aus den Einzelleistungsprognosen eine Gesamtleistungsprognose erzeugt werden.
Zunächst wird mindestens ein meteorologischer Prognoseparameter für die regenerative Erzeugungsanlage bereitgestellt. Beispielsweise kann eine Vielzahl von meteorologischen Parametern erfasst und daraus in herkömmlicher Weise meteorologische Prognoseparameter abgeleitet werden. Die Prognoseparameter gelten stets für einen bestimmten Prognosezeitraum. Insbesondere wird ein Satz von meteorologischen Prognoseparametern für den Aufstellungsort der mindestens einen regenerativen Erzeugungsanlage bereitgestellt. Ein Satz umfasst mindestens einen Prognoseparameter. Der Aufstellungsort der regenerativen Erzeugungsanlage kann z.B. mittels GPS vorab bestimmt worden sein. Für die bestimmten Koordinaten kann der Satz von meteorologischen Prognoseparametern zur Verfügung gestellt werden.
In einer Datenbank ist eine Mehrzahl von historischen, also vergangenen, Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern abgelegt. Ein historischer Satz von Prognoseparametern ist mit einem zugehörigen Ist-Datensatz verknüpft. Ein zugehöriger Ist-Datensatz ist ein während des Prognosezeitraums des historischen Satzes von Prognoseparametern tatsächlich aufgetretener Datensatz, wie eine Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage in dem Prognosezeitraum und/oder meteorologische Ist-Parameter in dem Prognosezeitraum am Aufstellungsort der regenerativen Erzeugungsanlage. Ein Ist-Datensatz umfasst mindestens einen Ist-Parameter, der während des historischen Prognosezeitraums tatsächlich aufgetreten ist.
Der bereitgestellte, also aktuelle, Satz von meteorologischen Prognoseparametern für einen in der Zukunft liegenden Prognosezeitraum wird mit mindestens einem abgespeicherten historischen Satz, vorzugsweise einer Vielzahl von historischen Sätzen, von meteorologischen Prognoseparametern verglichen. Insbesondere wird in der Datenbank nach mindestens einem historischen Satz von Prognoseparametern gesucht, der zumindest im Wesentlichen mit dem aktuellen Satz von Prognoseparametern übereinstimmt. Beispielsweise kann als Ergebnis hiervon der historische Satz bestimmt werden, der am ähnlichsten zu dem bereitgestellten Prognosesatz ist.
Der mindestens eine zu dem aufgefundenen historischen Satz von Prognoseparametern zugehörige Ist-Datensatz kann bestimmt bzw. ausgelesen werden.
Zur Erstellung der Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage wird der mindestens eine bestimmte Ist-Datensatz berücksichtigt. Insbesondere kann dieser Ist-Datensatz zur Fehlerkorrektur herangezogen werden. So kann die auf dem Satz von meteorologischen Prognoseparametern erstellte Leistungsprognose entsprechend dem Ist-Datensatz angepasst und/oder basierend auf diesem Ist-Datensatz erstellt werden.
Beispielsweise können bei historischen meteorologischen Ist-Parametern diese als Grundlage für die Bestimmung der Leistungsprognose anstelle der aktuellen meteorologischen Prognoseparameter verwendet werden. Bei einer historischen Ist-Leistung als Ist-Datensatz kann diese beispielsweise unmittelbar als Leistungsprognose verwendet werden. Hierbei kann insbesondere die erfindungsgemäße Erkenntnis ausgenutzt werden, dass ähnliche Sätze von meteorologischen Parametersätzen (regelmäßig) einen gleichen bzw. systematischen Fehler aufweisen. Indem die historischen Ist-Daten eines ausreichend ähnlichen historischen Prognoseparametersatzes bestimmt werden, kann dieser Fehler bei dem aktuellen meteorologischen Prognoseparametersatz korrigiert oder zumindest reduziert werden.
Es versteht sich hierbei, dass die für die Erstellung einer Leistungsprognose erforderlichen Leistungsdaten einer regenerativen Erzeugungsanlage, wie die maximal und minimal erzeugbare Leistung, etc., bekannt sind. Ferner versteht es sich, dass der Zusammenhang zwischen erzeugter Leistung einer regenerativen Erzeugungsanlage und meteorologischen Parametern bekannt ist.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in dem Vergleichsschritt eine Distanz zwischen dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern und mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern bestimmt werden. Der mindestens eine historische Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage wird basierend auf einem Vergleich der bestimmten Distanz mit mindestens einem Distanzkriterium bestimmt. Wie bereits beschrieben wurde, kann dann der abgerufene historische Ist-Datensatz bei der Erstellung der Leistungsprognose Berücksichtigung finden. Zunächst kann eine Distanz zwischen dem aktuellen Satz von Prognoseparametern und mindestens einem historischen Satz von Prognoseparametern, vorzugsweise (nahezu) sämtlichen gespeicherten historischen Sätzen von Prognoseparametern, erstellt werden. Hierbei ist die Distanz grundsätzlich umso kleiner, je geringer der Unterschied zwischen dem aktuellen Satz und einem historischen Satz von Prognoseparametern ist. Vorzugsweise kann die Distanz basierend auf folgender Vorschrift bestimmt werden: $S I M (C 1, C 2) = \sum_{j = 1}^{p} s i m_{j} (C 1, C 2),$
wobei SIM(C1, C2) das Ähnlichkeitsmaß bzw. die Distanz zwischen dem Fall C1, beispielsweise der aktuelle Satz von Prognoseparametern und dem Fall C2, beispielsweise der historische Satz von Prognoseparametern, p die Anzahl der Prognoseparameter bzw. Prognoseattribute und sim_j(C1, C2) das Ähnlichkeitsmaß bzw. die Distanz zwischen zwei Prognoseparametern j bzw. Prognoseattributen j ist. Dies erlaubt in einfacher und gleichzeitig genauer Weise die Bestimmung der Distanz und damit der Ähnlichkeit zwischen zwei Prognoseparametersätzen. Sätze mit einer Vielzahl von Prognoseparametern können mit gleichbleibender Qualität unabhängig von den Prognoseparametern verglichen werden.
Die mindestens eine bestimmte Distanz kann mit einem Distanzkriterium verglichen werden. Als Distanzkriterium kann beispielsweise ein Schwellwert vorab festgelegt werden. Beispielsweise werden nur die historischen Prognoseparametersätze verwendet, deren Distanz zu dem aktuellen Prognoseparametersatz geringer als ein vorgegebener Schwellwert ist. Alternativ oder zusätzlich kann festgelegt sein, dass nur der historische Prognoseparametersatz (oder eine bestimmte Anzahl) das (Nächstliegend-)Distanzkriterium erfüllt, der (die) die geringste Distanz(en) zu dem aktuellen Prognoseparametersatz aufweist(en). Dies erlaubt die Detektion der relevantesten historischen Parametersätze für die anschließende Fehlerkorrektur bzw. Erzeugung der Leistungsprognose.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Satz von meteorologischen Prognoseparametern mindestens einen meteorologischen Prognoseparameter ausgewählt aus der Gruppe Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Globalstrahlung, Luftdruck, Luftdichte, Windrichtung (bzw. Hauptwindrichtung Windstärke), Windgeschwindigkeit (Vektor, horizontal und vertikal), Niederschlagsart, Niederschlagsmenge, Bewölkung, Sichtweite, Jahreszeit, Sonnenverlauf, umfassen. Die Stromgewinnung bei regenerativen Erzeugungsanlagen hängt (zumindest teilweise) unmittelbar von den Werten der oben genannten meteorologischen Parameter ab. Beispielsweise hängt bei einer Photovoltaikanlage die erzeugbare Strommenge neben den (offensichtlich) relevanten Parametern, wie Globalstrahlung, Bewölkung, etc., von dem Winkel zwischen der Sonne und der Oberfläche der Photovoltaikmodule, also von dem Sonnenverlauf und/oder der Jahreszeit, ab. Bei Windkraftanlagen sind neben den (offensichtlich) relevanten Parametern, wie Windstärke, etc., beispielsweise die Luftfeuchtigkeit und die Windrichtung sehr relevant. Während die Luftfeuchtigkeit die Masse der Luft ändert und damit den Stromertrag, kann bei einer Windkraftanlage eine bestimmte Windrichtung zu einer Verschattung führen. Beispielsweise kann bei zumindest einer Windrichtung eine Windkraftanlage im Windschatten einer anderen stehen.
Es versteht sich, dass je nach Art der regenerativen Erzeugungsanlagen unterschiedliche Prognoseparametersätze mit unterschiedlichen meteorologischen Prognoseparametern verwendet werden können. Beispielsweise können bei einer Photovoltaikanlage die Prognoseparameter Windrichtung und Windstärke fehlen, während bei Windkraftanlagen die Globalstrahlung weniger relevant ist und daher zur Reduzierung des Rechenbedarfs entfallen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform können mindestens zwei meteorologische Prognoseparameter, vorzugsweise jedem meteorologischen Prognoseparameter, von einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern jeweils ein Gewichtungsfaktor zugeordnet werden. Es hat sich gezeigt, dass bestimmte meteorologische Prognoseparameter eine höhere Relevanz für eine regenerative Erzeugungsanlage und für die Fehlerwahrscheinlichkeit einer erstellten Leistungsprognose haben können als andere meteorologische Prognoseparameter. Um dies bei dem Vergleich zweier Prognoseparametersätze zu berücksichtigen, können daher die einzelnen Prognoseparameter unterschiedlich gewichtet werden. Die Gewichtung kann in Abhängigkeit der möglichen Prognoseparameterwerte, z.B. eine unterschiedliche Gewichtung der verschiedenen Jahreszeiten bei dem Prognoseparameter Jahreszeit erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gewichtung in Abhängigkeit des Aufstellungsorts einer regenerativen Erzeugungsanlage, wie eine unterschiedliche Gewichtung der Windrichtung aufgrund unterschiedlicher Verschattungsmöglichkeiten erfolgen. Ferner kann die Gewichtung in Abhängigkeit der Art der regenerativen Windkraftanlage, z.B. Photovoltaikanlage oder Windkraftanlage, Onshore oder Offshore, etc., erfolgen. Die Distanz zwischen einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern und dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern kann in Abhängigkeit der Gewichtung der einzelnen Prognoseparameter bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann hierzu die oben beschriebene Rechenvorschrift (a) modifiziert werden. Vorzugsweise kann die Distanz basierend auf folgender Vorschrift bestimmt werden: $S I M (C 1, C 2) = \frac{\sum_{j = 1}^{p} w_{j} s i m_{j} (C 1, C 2)}{\sum_{j = 1}^{p} w_{j}},$
wobei w_j die Gewichtung des Prognoseparameters j darstellt. Die Qualität der Distanzbestimmung und damit der Vergleich zwischen zwei Prognoseparametersätzen kann noch weiter verbessert werden.
Darüber hinaus wird mindestens eine elektrische Anlage basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt werden. Die mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage wird gemäß ihrer Leistungsprognose geregelt. Zusätzlich kann mindestens ein anderes Kraftwerk, wie ein konventionelles Kraftwerk, und/oder ein Verbraucher, wie eine Kühlanlage, etc., abhängig von der erstellten Leistungsprognose, insbesondere einer Gesamtleistungsprognose von sämtlichen (zu einem Betreiber zugehörigen) regenerativen Erzeugungsanlagen, geregelt werden. Es versteht sich, dass weitere Entitäten zur Regelung insbesondere der konventionellen Kraftwerke und/oder Verbraucher zwischengeschaltet sein können.
Die Ist-Leistung, also die tatsächliche Leistung, der regenerativen Erzeugungsanlage wird während des Prognosezeitraums der Leistungsprognose überwacht. Mit anderen Worten kann die tatsächlich produzierte elektrische Leistung von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage, für die zuvor eine Leistungsprognose für eine bestimmte Zeitspanne erstellt wurde, während dieser Zeitspanne erfasst werden. Wenn die Ist-Leistung die erstellte Leistungsprognose überschreitet, wird die regenerative Erzeugungsanlage basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt. Die in das Stromnetz eingespeiste Leistung kann insbesondere entsprechend der Leistungsprognose reduziert werden. Hierdurch kann verhindert werden, dass kritische Netzzustände aufgrund von eingespeister Leistung, die die zuvor erstellte Leistungsprognose übersteigt, auftreten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann zumindest die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage als historischer Ist-Datensatz zusammen mit dem zugehörigen Satz von meteorologischen Prognoseparametern in der Datenbank abgespeichert werden. Vorzugsweise kann zumindest die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage während des Prognosezeitraums der erstellten Leistungsprognose überwacht werden. Die erfassten Werte können zusammen mit dem zu dem Prognosezeitraum zugehörigen Satz von meteorologischen Prognoseparametern abgespeichert werden. Diese Daten können als historische Datensätze für zukünftige Fehlerkorrekturen bei der Erstellung von Leistungsprognosen herangezogen werden. Alternativ oder zusätzlich können meteorologische Ist-Parameter für den Prognosezeitraum erfasst und als meteorologischer Ist-Parametersatz zusammen mit dem zugehörigen Satz von meteorologischen Prognoseparametern abgespeichert werden. Die Zahl der historischen Datensätze kann sukzessive erhöht und damit die Fehlerkorrektur bei zukünftigen Leistungsprognoseerstellungen stetig verbessert werden. Mit anderen Worten kann ein lernfähiges System bereitgestellt werden.
Darüber hinaus kann in einer weiteren Ausführungsform die Qualität einer zuvor erstellten Leistungsprognose anhand der während des Prognosezeitraums der erstellten Leistungsprognose erfassten Ist-Daten ausgewertet werden. Beispielsweise kann die Ist-Leistung mit der prognostizierten Leistung und/oder die meteorologischen Ist-Parameter mit dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern verglichen werden. Hierzu kann auf die oben genannten Rechenvorschriften (a) und (b) zurückgegriffen werden. Vergleichsergebnisse können gespeichert und bei einer zukünftigen Leistungsprognoseerstellung Berücksichtigung finden.
Grundsätzlich kann eine Leistungsprognose in beliebigen Zeitabständen für beliebige Prognosezeiträume erstellt werden. In einer Ausführungsform kann eine Leistungsprognose in vorgebbaren Zeitabständen für mindestens einen vorgebbaren (zukünftigen) Zeitraum, beispielsweise 15min, erzeugt werden. Vorzugsweise wird regelmäßig für verschiedene zukünftige Prognosezeiträume, wie den nächsten 0,25h, 0,5h, 1h, 2h, 3h, 4h, 6h, 8h, 12h und/oder 24h, entsprechende Leistungsprognosen für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage, vorzugsweise für sämtliche von dem System umfassten regenerativen Erzeugungsanlagen, erstellt. Ferner kann für die entsprechenden Prognosezeiträume jeweils eine Gesamtleistungsprognose aus den einzelnen Leistungsprognosen der regenerativen Erzeugungsanlagen erstellt werden.
Um bereits die Qualität des mindestens einen bereitgestellten Satzes von meteorologischen Prognoseparametern zu verbessern, können zumindest erste meteorologische Prognoseparameter von einer ersten Quelle, wie einem ersten meteorologischen Dienst (z.B. wetterdienst.de), und zweite meteorologische Prognoseparameter von einer zweiten Quellen, wie einem weiteren meteorologischen Dienst (z.B. wetter24.de), zu einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern zusammengefasst werden. Hierzu kann beispielsweise eine Mergingmodul vorgesehen sein. Das entsprechende Mergingmodul kann dazu eingerichtet sein, die meteorologischen Prognoseparameterdaten über ein Kommunikationsnetz abzurufen. Die abgerufenen Daten können in ein einheitliches Format übersetzt werden. Beispielhaft sei an dieser Stelle genannt, dass Wetterkonditionen von unterschiedlichen Quellen unterschiedlich beschrieben sein können (z.B. wolkig oder bedeckt oder scatterred clouds oder nur ein graphisches Element). Zudem ist aufgrund der unterschiedlichen zeitlichen Granularität von verschiedenen Quellen, also unterschiedliche Zeitraster, ein entsprechendes Mapping erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform können zumindest die ersten meteorologischen Prognoseparameter und die zweiten meteorologischen Prognoseparameter in Abhängigkeit von gespeicherten historischen Prognoseparametern gewichtet werden. Die Qualität der Prognoseparameter kann je nach Quelle unterschiedlich sein. Indem die Quellen und/oder einzelne Prognoseparameter der Quellen eine individuelle Gewichtung erhalten, kann die Qualität des mindestens einen bereitgestellten Satzes von meteorologischen Prognoseparametern weiter verbessert werden. Insbesondere können Quellen, deren meteorologische Prognosen sich nach einer Auswertung als (nahezu) zutreffend erwiesen haben, höher gewichtet werden als Quellen, deren meteorologische Prognosen sich nach einer Auswertung als fehlerhaft erwiesen haben.
Die mindestens eine erzeugte Leistungsprognose kann einem Serversystem zur weiteren Nutzung bereitgestellt werden. Wie beschrieben wurde, kann die Leistungsprognose insbesondere zur Regelung des Stromnetzes und für dessen Stabilisierung genutzt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Prognosevorrichtung zum Erzeugen einer Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage gemäß dem entsprechenden unabhängigen Patentanspruch. Die Prognosevorrichtung umfasst ein Empfangsmodul eingerichtet zum Empfangen von mindestens einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens einen Aufstellungsort von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage, und ein Generierungsmodul eingerichtet zum Erzeugen einer Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage zumindest basierend auf dem Satz von meteorologischen Prognoseparametern, wobei die Prognosevorrichtung umfasst: ein Vergleichsmodul eingerichtet zum Vergleichen des empfangenen Satzes von meteorologischen Prognoseparametern mit mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern, wobei das Vergleichsmodul zum Bestimmen einer Distanz zwischen dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern und mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern eingerichtet ist, wobei in einer Datenbank eine Mehrzahl von historischen Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern jeweils zusammen mit zugehörigen historischen Ist-Datensätzen der regenerativen Erzeugungsanlage gespeichert ist, ein Bestimmungsmodul eingerichtet zum Bestimmen von mindestens einem historischer Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage basierend auf dem Vergleichsergebnis, wobei das Bestimmungsmodul zum Bestimmen des mindestens einen historischen Ist-Datensatzes der regenerativen Erzeugungsanlage basierend auf einem Vergleich der bestimmten Distanz mit mindestens einem Distanzkriterium eingerichtet ist, und das Generierungsmodul eingerichtet zum Erzeugen der Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage zumindest in Abhängigkeit des bestimmten historischen Ist-Datensatzes, wobei: mindestens eine elektrische Anlagebasierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird, die elektrische Anlage eine regenerative Erzeugungsanlage ist, die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage während des Prognosezeitraums der erstellten Leistungsprognose überwacht wird, und wenn die Ist-Leistung die erstellte Leistungsprognose überschreitet, die regenerative Erzeugungsanlage basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird.
Die Prognosevorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Die Prognosevorrichtung kann aus Hardware- und/oder Softwaremodulen gebildet sein. Vorzugsweise kann die Prognosevorrichtung zumindest teilweise durch einen Server realisiert sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein System umfassend mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage und eine zuvor beschriebene Prognosevorrichtung.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogramm mit Instruktionen ausführbar auf einem Prozessor derart, dass eine Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren erzeugt wird.
Die Merkmale der Verfahren und Vorrichtungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Prognosevorrichtung, das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Computerprogramm auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Prognosevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels von einem System gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4 einen beispielhaften Vergleich zwischen einer herkömmlich erstellten Leistungsprognose, einer erfindungsgemäß erstellten Leistungsprognose und einer Ist-Leistung einer regenerativen Erzeugungsanlage.

Nachfolgend werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die 1 zeigt ein vereinfacht dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Prognosevorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung. Bei der Prognosevorrichtung 2 kann es sich beispielsweise um einen Server 2 handeln. Die Prognosevorrichtung 2 weist mindestens ein Empfangsmodul 4.1 in Form eines Kommunikationseingangs 4.1 und mindestens ein Sendemodul 4.2 in Form eines Kommunikationsausgangs 4.2 auf. Es versteht sich, dass ein bidirektionaler Anschluss zu einem Kommunikationsnetz 6, wie dem Internet, einem Mobilfunknetz, etc., ebenso wie eine Mehrzahl von Kommunikationseingängen und/oder -ausgängen beispielsweise zu unterschiedlichen Datenverbindungen vorgesehen sein kann.
Wie bereits beschrieben wurde, kann sowohl das Empfangsmodul 4.1 mit mindestens einem Kommunikationsnetz 6.1 als auch das Sendemodul mit einem Kommunikationsnetz 6.2 verbunden sein. Bei den Kommunikationsnetzen 6.1 und 6.2 kann es sich um das gleiche Kommunikationsnetz oder um ein anderes Kommunikationsnetz handeln.
Das Empfangsmodul 4.1 ist dazu eingerichtet, mindestens einen Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens einen Aufstellungsort einer regenerativen Erzeugungsanlage zu empfangen. Vorzugsweise wird eine Mehrzahl von meteorologischen Prognoseparametern von unterschiedlichen Quellen bzw. Anbietern für eine Vielzahl von Erzeugungsanlagen empfangen. Beispielsweise können meteorologische Prognoseparameter für ein vorgegebenes Gebiet von mindestens einem Anbieter bereitgestellt werden. Aus diesen Prognoseparametern kann ein Extraktionsmodul 8 für den jeweiligen Aufstellungsort der regenerativen Erzeugungsanlagen den entsprechenden Satz von meteorologischen Prognoseparametern ableiten.
Das mindestens eine Sendemodul 4.2 ist dazu eingerichtet, erzeugte Daten, wie eine Leistungsprognose, einem Arbeitsplatzrechner, wie einem PC, einem Laptop, einem Tablet-PC, einem mobilen Telefon, etc. über ein Kommunikationsnetz 6.2 zur Verfügung zu stellen. Ferner kann das Sendemodul 4.2 eingerichtet sein, die Prognosevorrichtung 2 mit mindestens einer elektrischen Anlage zu verbinden, um dieser Sollparameter, wie Leistungssollparameter, zur Verfügung zu stellen.
Wenn meteorologische Prognoseparameter von einer Vielzahl von Quellen bzw. Anbietern bereitgestellt werden, können diese meteorologischen Prognoseparameter von einem Mergingmodul 10 zu einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern für die mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage zusammengefasst werden. Vorzugsweise kann die Mehrzahl von Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern von unterschiedlichen Quellen unterschiedlich gewichtet sein. Die Gewichtung erfolgt insbesondere in Abhängigkeit der Qualität der von einer Quelle bereitgestellten Prognoseparameter. Die Gewichtung kann beispielsweise durch Auswertung von historischen meteorologischen Prognoseparametern mit den zugehörigen historischen meteorologischen Ist-Parametern erfolgen. Insbesondere können Quellen, deren meteorologische Prognosen sich nach einer Auswertung als (nahezu) zutreffend erwiesen haben, höher gewichtet werden als Quellen, deren meteorologische Prognosen sich nach einer Auswertung als fehlerhaft erwiesen haben.
Ferner können Prognoseparameter von unterschiedlichen Quellen in unterschiedlichen Formaten und unterschiedlicher zeitlicher Granularität bereitgestellt werden. Das Mergingmodul 10 ist dazu eingerichtet, sämtliche unterschiedliche Formate in ein gemeinsames Format und einer einheitlichen Zeiteinteilung zu transformieren.
Der mindestens eine (zusammengefasste) Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage wird einem Generierungsmodul 12 zur Verfügung gestellt. Das Generierungsmodul 12 ist eingerichtet, eine Leistungsprognose für die mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage zu erstellen.

Ferner umfasst die Prognosevorrichtung 2 eine Datenbank 14. Die Datenbank 14 ist dazu eingerichtet, historische Daten der mindestens einen regenerativen Erzeugungsanlage zu speichern. Insbesondere sind in der Datenbank historische Sätze von Prognoseparametern zusammen mit historischen Ist-Datensätzen hinterlegt. Beispielhaft ist hierzu ein historischer Parametersatz für eine Windkraftanlage WK1 und ein historischer Parametersatz für eine Photovoltaikanlage PA1 in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt: Tabelle 1

ID der reg. Erzeugungsa.	Satz von meteor. Prognoseparam.	Satz von meteor. Ist-Param.	Progn. Leistung	Ist-Leistung	Zeitraum
WK1	(temp_Prog, hum_Prog, winds_Prog, windd_Prog,...)	(temp_Ist, hum_Ist, winds_Ist, windd_Ist,...)	P_Prog	P_Ist	(Datum, Uhrzeit)
PA1	(temp_Prog, hum_Prog, gl_St_Prog,...)	(temp_Ist, hum_Ist, gl_St_Ist,...)	P_Prog	P_Ist	(Datum, Uhrzeit)

Beispielhaft sind ein Eintrag für die Windkraftanlage WK1 und ein Eintrag für die Photovoltaikanlage PA1 dargestellt. Als (eindeutige) Kennung (ID) der jeweiligen Erzeugungsanlage kann z.B. der Name, der Aufstellungsort oder dergleichen verwendet werden. Jeweils für einen bestimmten vergangenen Prognosezeitraum, beispielsweise 01.01.2010, 09:45 bis 10:00 Uhr, werden der historische Satz von meteorologischen Prognoseparametern, wie die prognostizierte Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, etc., vorzugsweise der historische Satz von meteorologischen Ist-Parametern, die historische Leistungsprognose und die erzeugte historische Ist-Leistung gespeichert. Es versteht sich, dass weitere Details, wie ein Vergleichsergebnis zwischen den jeweiligen Prognosedaten und den entsprechenden Ist-Daten, Standortdaten, etc. hinterlegt sein können. Vorzugsweise werden für jede regenerative Erzeugungsanlage kontinuierlich entsprechende historische Daten erfasst und abgespeichert.
Darüber hinaus sind ein Vergleichsmodul 16 und ein Bestimmungsmodul 18 vorgesehen. Das Vergleichsmodul 16 ist dazu eingerichtet, den bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern mit den in der Datenbank 14 gespeicherten historischen Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern zu vergleichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Vergleichsmodul hierfür ein Distanzmodul 16.1 auf. Das Distanzmodul 16.1 ist eingerichtet, die Distanz, also ein Ähnlichkeitsmaß zwischen dem bereitgestellten, aktuellen Satz von meteorologischen Prognoseparametern und mindestens einem historischen meteorologischen Prognoseparametersatz zu ermitteln. Insbesondere kann die Distanz entsprechend den Rechenvorschriften (a) oder (b) berechnet werden.
Das Vergleichsmodul 16 ist vorliegend ferner dazu eingerichtet, die mindestens eine ermittelte Distanz mit einem Distanzkriterium zu vergleichen. Die historischen Prognoseparametersätze, welche das Distanzkriterium, wie ein Schwellwert oder ein (Nächstliegend-)Distanzkriterium, erfüllen, werden dem Bestimmungsmodul 18 mitgeteilt. Das Bestimmungsmodul 18 kann dann die zu diesen historischen Prognoseparametersätzen korrespondierenden Ist-Datensätze, wie ein zugehöriger historischer Satz von meteorologischen Ist-Parametern und/oder die zugehörigen historische Ist-Leistung bestimmen bzw. aus der Datenbank 14 abrufen.
Das Generierungsmodul 12 kann dann mittels der historischen Ist-Daten eine fehlerkorrigierte Leistungsprognose für die entsprechende regenerative Erzeugungsanlage erstellen. Vorzugsweise kann für jede im System befindliche regenerative Erzeugungsanlage eine entsprechende Leistungsprognose erstellt werden. Vorzugsweise kann zudem aus den einzelnen Leistungsprognosen eine Gesamtleistungsprognose erstellt werden.
Darüber hinaus kann die Prognosevorrichtung 2 optional ein Überwachungsmodul 20 aufweisen. Das Überwachungsmodul 20 ist eingerichtet, die Ist-Daten, insbesondere die Ist-leistung und/oder die meteorologischen Ist-Parameter, einer regenerativen Erzeugungseinrichtung vorzugsweise kontinuierlich zu überwachen. Insbesondere kann von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage die Ist-Leistung vorzugsweise (nahezu) kontinuierlich zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus können beispielsweise durch an oder in der Nähe der regenerativen Erzeugungsanlage angeordnete Wetterstation/en oder durch (andere) meteorologische Dienstleister meteorologische Ist-Parameter für den Aufstellungsort der mindestens einen regenerativen Erzeugungsanlage dem Überwachungsmodul 20 bereitgestellt werden.
Die Ist-Datensätze können zumindest in der Datenbank abgespeichert werden. Insbesondere werden die Ist-Datensätze für einen Prognosezeitraum zusammen mit dem zugehörigen meteorologischen Prognoseparametersatz und vorzugsweise der für diesen Prognosezeitraum erstellten Leistungsprognose abgespeichert. Zusätzlich kann ein Auswertemodul 22 die zuvor erstellte Leistungsprognose anhand der Ist-Daten, beispielsweise durch Vergleichsoperationen entsprechend den Vorschriften (a) und (b), auswerten. Insbesondere kann die Qualität der erstellten Leistungsprognose durch Vergleich mit der entsprechenden Ist-Leistung ermittelt werden. Die Ergebnisse können ebenfalls abgespeichert und in der Datenbank 14 hinterlegt werden.
Vorzugsweise kann zudem ein Regelungsmodul 24 vorgesehen sein. Das Regelungsmodul 24 kann insbesondere mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage abhängig von der für diese Erzeugungsanlage erstellten Leistungsprognose regeln. Beispielsweise kann hierzu eine sichere Kommunikationsverbindung, wie einem Virtuellen Privaten Netzwerk (VPN) Tunnel, zwischen der Prognosevorrichtung 2 und der regenerative Erzeugungsanlage gebildet sein. Über diese Kommunikationsverbindung kann die eingespeiste Ist-Leistung in Echtzeit empfangen, von dem Regelungsmodul 24 mit der Leistungsprognose verglichen und insbesondere bei einer Leistungsüberschreitung der Leistungsprognose entsprechende Leistungssollwerte an die regenerative Erzeugungsanlage übertragen werden. Zumindest ein Überschreiten der Leistungsprognose und daraus resultierende kritische Netzzustände können verhindert werden.
2 zeigt darüber hinaus ein beispielhaftes System 26 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 26 umfasst eine Prognosevorrichtung 2 insbesondere in Form eines Servers. Die Prognosevorrichtung 2 ist über ein Kommunikationsnetzwerk 6, wie dem Internet, mit einer Mehrzahl von meteorologischen Quellen 28.1 bis 28.3, also Stationen bzw. Anbietern von meteorologischen Prognoseparametern, verbunden. Insbesondere kann die Prognosevorrichtung 2 von den Quellen 28.1 bis 28.3 meteorologische Prognoseparameter abrufen und daraus jeweils einen Satz von meteorologischen Prognoseparametern für jeden Aufstellungsort der im System 26 befindlichen regenerativen Erzeugungsanlagen 30.1 bis 30.3.
Beispielhaft sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Windkraftanlage 30.1, eine Photovoltaikanlage 30.2 und ein Windpark 30.3 umfassend eine Vielzahl von Windkraftanlagen dargestellt. Die Erzeugungsanlagen 30.1 bis 30.3 können an unterschiedlichen Aufstellungsorten positioniert sein. Beispielsweise können die GPS-Daten der Erzeugungsanlagen 30.1 bis 30.3 erfasst worden sein und der Prognosevorrichtung 2 zur Verfügung stehen. Aus den meteorologischen Prognoseparametern kann die Prognosevorrichtung 2 für jeden Aufstellungsort, also beispielsweise die vorliegenden GPS-Koordinaten der verschiedenen Erzeuger 30.1 bis 30.3 bilden.
Ferner kann der 2 entnommen werden, dass die Prognosevorrichtung 2 mit den Erzeugern vorzugsweise bidirektional über ein Kommunikationsnetzwerk 6, wie dem Internet, kommunizieren kann. Neben den regenerativen Erzeugungsanlagen 30.1 bis 30.3 können auch konventionelle Kraftwerke 32, wie Gas-, Kohle- und/oder Kernkraftwerke, in dem System vorhanden sein. Ferner können zum Beispiel Leistungsprognosen auch einem Mobilgerät 34, wie einem Tablet-PC oder einem mobilen Telefon, von der Prognosevorrichtung 2 zur Verfügung gestellt werden. Es versteht sich, dass an der Prognosevorrichtung 2 auch eine Mehrzahl von (nicht dargestellten) konventionellen Arbeitsplatzrechnern angeschlossen sein kann.
Schließlich ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine übergeordnete Netzregelungsvorrichtung 36 vorgesehen. Die übergeordnete Netzregelungsvorrichtung 36 ist eingerichtet, das Stromnetz derart zu regeln, dass kritische Netzzustände verhindert werden. Hierzu greift die Netzregelungsvorrichtung 36 unter anderem auf die von der Prognosevorrichtung zur Verfügung gestellten Leistungsprognosen zurück, um z.B. Verbraucher und/oder Kraftwerke 32 entsprechend zur regeln.
Nachfolgend wird anhand des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens die Funktion der oben beschriebenen Prognosevorrichtung 2 näher erläutert. Nachfolgend wird das Verfahren beispielhaft anhand der Erstellung von einer Leistungsprognose für einen Prognosezeitraum für eine regenerative Erzeugungsanlage, z.B. eine Windkraftanlage 30.1, beschrieben.
In einem ersten Schritt 301 wird ein Satz von meteorologischen Prognoseparametern bereitgestellt. Der Satz von meteorologischen Prognoseparametern umfasst beispielsweise die für einen Prognosezeitraum an einem Aufstellungsort einer Windkraftanlage 30.1 relevanten meteorologischen Prognoseparameter für die Leistungserzeugung.
Dann wird in dem nächsten Schritt 302 durch das Vergleichsmodul 16 nach einem ähnlichen historischen Fall, also einem ähnlichen historischen Prognosesatz gesucht. Insbesondere kann das Distanzmodul 16.1 die jeweilige Distanz zwischen dem bereitgestellten aktuellen Prognosesatz und einer Mehrzahl von historischen Prognoseparametersätzen ermitteln. Die historischen Prognoseparametersätze können aus der Datenbank 14 abgerufen und die Distanz, insbesondere mittels der obigen Vorschrift (a) oder (b) ermittelt werden.
Nachdem mindestens eine Distanz ermittelt worden ist, wird von dem Vergleichsmodul 16 in Schritt 303 überprüft, ob diese Distanz ein Distanzkriterium erfüllt. Als Distanzkriterium kann ein Schwellwert vorgegeben sein, der nicht von der bestimmten Distanz überschritten werden darf, und/oder ein Nächstliegend-Distanzkriterium, das zum Beispiel nur von den drei (oder ein, zwei, etc.) historischen Prognoseparametern erfüllt wird, welche die geringste Distanz aufweisen.
Von dem mindestens einen historischen meteorologischen Prognoseparametersatz wird in Schritt 304 von dem Bestimmungsmodul 18 der zugehörige Ist-Datensatz, insbesondere die historische Ist-Leistung während des historischen Prognosezeitraums, bestimmt und aus der Datenbank 14 abgerufen.
Basierend auf der historischen Ist-Leistung kann dann die Leistungsprognose von dem Generierungsmodul 12 erstellt werden (Schritt 305). Beispielsweise kann diese historische Leistungsprognose direkt als aktuelle Leistungsprognose übernommen werden oder die (nur) auf den bereitgestellten meteorologischen Prognoseparametern basierende Leistungsprognose von dem Generierungsmodul 12 basierend auf der historischen Ist-Leistung angepasst werden.
Die erstellte Leistungsprognose kann dann einem Arbeitsplatzrechner, einer übergeordneten Regelungsvorrichtung 36 und/oder einer mobilen Kommunikationsvorrichtung 34 zur Verfügung gestellt werden (Schritt 306). Basierend auf der Leistungsprognose kann dann beispielsweise die Einspeisung und Entnahme von Leistung von der übergeordneten Regelungsvorrichtung 36 geplant und geregelt werden (Schritt 307).
Ferner kann eine unmittelbare Regelung der beispielhaften Windkraftanlage 30.1 basierend auf der von entsprechender Leistungsprognose durch ein Regelungsmodul 24 in Schritt 308 durchgeführt werden. Hierzu kann zunächst in Echtzeit die Ist-Leistung der Windkraftanlage 30.1 von dieser z.B. über einen VPN Kanal an die Prognosevorrichtung 2 übertragen werden. Die Ist-leistung wird ausgewertet. Insbesondere bei einer Überschreitung der Leistungsprognose kann das Regelungsmodul 24 die prognostizierte Leistung als Sollleistung an die Windkraftanlage 30.1 übertragen. Die Windkraftanlage 30.1 wird sodann entsprechend der Sollleistung die eingespeiste Leistung anpassen.
Ferner kann in Schritt 309 die Ist-Leistung der Windkraftanlage 30.1 überwacht und aufgezeichnet werden. Beispielsweise am nächsten Tag kann die Qualität der erstellten Leistungsprognose anhand der aufgezeichneten zugehörigen Ist-Leistung überprüft und ausgewertet werden. Wird bei dieser Auswertung beispielsweise festgestellt, dass die Ist-Leistung im Wesentlichen mit der prognostizierten Leistung übereinstimmt, so kann der historische Prognosesatz entsprechend gekennzeichnet werden. Beispielsweise kann die historische Ist-Leistung (erneut) als Lösung bestätigt und/oder höher gewichtet werden.
Weicht hingegen die Ist-Leistung (deutlich) von der prognostizierten Leistung ab und ist ggf. sogar schlechter als eine herkömmlich prognostizierte Leistung, so kann dieser Fall entsprechend gekennzeichnet werden. Beispielsweise kann die historische Ist-Leistung als Lösung verworfen werden. Vor einer Verwerfung können - insbesondere bei einer vorherigen (mehrmaligen) positiven Bewertung - zunächst weitere Fälle abgewartet und insbesondere nach der Besonderheit des vorliegenden Falls, also nach Unterschieden in den meteorologischen Prognose- und Ist-Parametern, gesucht werden. Die Auswertungen können abgespeichert und für nachfolgende Leistungsprognosen herangezogen werden. Das Prognosesystem und Prognoseverfahren kann laufend verbessert werden.
Der zuvor beschriebene Ablauf ist ein kontinuierlicher Prozess. So werden beispielsweise regelmäßig die Leistungsprognosen für verschiedene zukünftige Prognosezeiträume, wie den nächsten 0,25h, 0,5h, 1h, 2h, 3h, 4h, 6h, 8h, 12h und/oder 24h, erstellt. Die Auswertung erfolgt zum Beispiel während der Erstellung von neuen Leistungsprognosen. Es versteht sich auch, dass die zuvor beschriebenen Schritte zumindest teilweise auch parallel durchgeführt werden können. Hierzu kann die Prognosevorrichtung 2 mit entsprechenden Mitteln, wie geeigneten Prozessor(en), Speichern, etc., ausgestattet sein.
4 zeigt beispielhafte Leistungsverläufe für einen Windpark für einen Tag. Mit dem Bezugszeichen 40 wird eine nach dem Stand der Technik erzeugte Leistungsprognose bezeichnet, mit dem Bezugszeichen 42 die Ist-Leistung des Windparks und mit dem Bezugszeichen 44 die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Leistungsprognose bezeichnet. Es kann der 4 unmittelbar entnommen werden, dass der Leistungsunterschied zwischen der Ist-Leistung 42 und der herkömmlich erstellten Leistungsprognose 40 signifikant größer ist als der Leistungsunterschied zwischen der Ist-Leistung 42 und der erfindungsgemäß erstellten Leistungsprognose 44. Tests haben gezeigt, dass Prognoseverbesserungen zwischen 65 % bis 75 % erzielbar sind. Aufgrund der Lernfähigkeit der erfindungsgemäßen Prognosevorrichtung sind weitere Prognoseverbesserungen in einem laufenden Betrieb zu erwarten.

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3), umfassend: - Bereitstellen von mindestens einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens einen Aufstellungsort von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3), und - Erzeugen einer Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) zumindest basierend auf dem Satz von meteorologischen Prognoseparametern, - wobei der bereitgestellte Satz von meteorologischen Prognoseparametern mit mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern in einem Vergleichsschritt verglichen wird, - wobei in einer Datenbank (14) eine Mehrzahl von historischen Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern jeweils zusammen mit zugehörigen historischen Ist-Datensätzen der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) gespeichert ist, - wobei mindestens ein historischer Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf dem Vergleichsergebnis bestimmt wird, - wobei die Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) zumindest in Abhängigkeit des bestimmten historischen Ist-Datensatzes erzeugt wird, - wobei in dem Vergleichsschritt eine Distanz zwischen dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern und mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern bestimmt wird, und - wobei der mindestens eine historische Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf einem Vergleich der bestimmten Distanz mit mindestens einem Distanzkriterium bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - mindestens eine elektrische Anlage (30.1, 30.2, 30.3, 32) basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird, - die elektrische Anlage (30.1, 30.2, 30.3) eine regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) ist, - die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) während des Prognosezeitraums der erstellten Leistungsprognose überwacht wird, und - wenn die Ist-Leistung die erstellte Leistungsprognose überschreitet, die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von meteorologischen Prognoseparametern mindestens einen meteorologischen Prognoseparameter ausgewählt aus der Gruppe Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Globalstrahlung, Luftdruck, Luftdichte, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Niederschlagsart, Niederschlagsmenge, Bewölkung, Sichtweite, Jahreszeit, Sonnenverlauf, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - mindestens zwei meteorologische Prognoseparameter von einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern jeweils ein Gewichtungsfaktor zugeordnet wird, und - die Distanz zwischen dem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern und dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern in Abhängigkeit der Gewichtung der Prognoseparameter bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage als historischer Ist-Datensatz zusammen mit dem zugehörigen Satz von meteorologischen Prognoseparametern in der Datenbank (14) abgespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungsprognose in vorgebbaren Zeitabständen für mindestens einen vorgebbaren Prognosezeitraum erzeugt wird.
Prognosevorrichtung (2) zum Erzeugen einer Leistungsprognose für mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3), umfassend: - ein Empfangsmodul (4.1) eingerichtet zum Empfangen von mindestens einem Satz von meteorologischen Prognoseparametern für mindestens einen Aufstellungsort von mindestens einer regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3), und - ein Generierungsmodul (12) eingerichtet zum Erzeugen einer Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) zumindest basierend auf dem Satz von meteorologischen Prognoseparametern, - wobei die Prognosevorrichtung (2) umfasst: - ein Vergleichsmodul (16) eingerichtet zum Vergleichen des empfangenen Satzes von meteorologischen Prognoseparametern mit mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern, - wobei das Vergleichsmodul zum Bestimmen einer Distanz zwischen dem bereitgestellten Satz von meteorologischen Prognoseparametern und mindestens einem historischen Satz von meteorologischen Prognoseparametern eingerichtet ist, - wobei in einer Datenbank (14) eine Mehrzahl von historischen Sätzen von meteorologischen Prognoseparametern jeweils zusammen mit zugehörigen historischen Ist-Datensätzen der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) gespeichert ist, - ein Bestimmungsmodul (18) eingerichtet zum Bestimmen von mindestens einem historischer Ist-Datensatz der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf dem Vergleichsergebnis, - wobei das Bestimmungsmodul (18) zum Bestimmen des mindestens einen historischen Ist-Datensatzes der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf einem Vergleich der bestimmten Distanz mit mindestens einem Distanzkriterium eingerichtet ist, und - das Generierungsmodul (12) eingerichtet zum Erzeugen der Leistungsprognose für die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) zumindest in Abhängigkeit des bestimmten historischen Ist-Datensatzes, dadurch gekennzeichnet, dass - mindestens eine elektrische Anlage (30.1, 30.2, 30.3, 32) basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird, - die elektrische Anlage (30.1, 30.2, 30.3) eine regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) ist, - die Ist-Leistung der regenerativen Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) während des Prognosezeitraums der erstellten Leistungsprognose überwacht wird, und - wenn die Ist-Leistung die erstellte Leistungsprognose überschreitet, die regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3) basierend auf der erstellten Leistungsprognose geregelt wird.
System (26), umfassend: - mindestens eine regenerative Erzeugungsanlage (30.1, 30.2, 30.3), und - eine Prognosevorrichtung (2) nach Anspruch 6.