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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Ermittlung einer Betriebsstrategie, insbesondere zur Ermittlung eines Lade-/Entladeplans, für einen Lokalspeicher in einem Haushalt.
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Ein Haushalt kann eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern und ein oder mehrere Quellen/Erzeuger von elektrischer Energie (z.B. eine Solaranlage und/oder einen elektrischen Hausanschluss an ein Versorgungsnetz) umfassen. Desweiteren kann der Haushalt ein oder mehrere elektrische Energiespeicher umfassen, die als Verbraucher auftreten, wenn sie geladen werden, und die als Quelle auftreten, wenn sie entladen werden. Diese verschiedenen Komponenten eines Haushalts können über eine HEMS (Home Energie Management System) zentral gesteuert werden, um den elektrischen Energieverbrauch nach bestimmten Kriterien zu optimieren (z.B. um die Kosten für elektrische Energie zu minimieren).
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise eine Betriebsstrategie (insbesondere einen Lade-/Entladeplan) für einen Energiespeicher in einem Haushalt zu ermitteln, der ein vordefiniertes Kostenkriterium reduziert (insbesondere minimiert).
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Betriebsstrategie für einen elektrischen Energiespeicher (insbesondere für einen Lokalspeicher eines Haushalts) beschrieben. Dabei kann der elektrische Energiespeicher im Rahmen der Betriebsstrategie zeitweise geladen und zweitweise entladen werden.
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Es kam somit eine Betriebsstrategie mit ein oder mehreren Lade-Zeitsegmenten und ein oder mehreren Entlade-Zeitsegmenten ermittelt werden. Das Verfahren umfasst das Unterteilen eines Betriebs-Zeitintervalls, für das die Betriebsstrategie ermittelt werden soll, in eine Sequenz von Zeitsegmenten. Dabei erfolgt die Unterteilung bevorzugt derart, dass in den Zeitsegmenten der Sequenz von Zeitsegmenten jeweils konstante Leistungsbedingungen vorliegen. Die Leistungsbedingungen können eine maximale Ladeleistung umfassen, die von dem Energiespeicher zu einem bestimmten Zeitpunkt aufgenommen werden kann, bzw. eine maximale Entladeleistung umfassen, die von dem Energiespeicher zu einem bestimmten Zeitpunkt bereitgestellt werden kann. Alternativ oder ergänzend können die Leistungsbedingungen (positive oder negative) Energiekosten umfassen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt zum Laden des Energiespeichers (typischerweise als positive Kosten) entstehen bzw. die zu einem bestimmten Zeitpunkt beim Entladen des Energiespeichers (typischerweise als negative Kosten) entstehen. Alternativ oder ergänzend können die Leistungsbedingungen eine für einen bestimmten Zeitpunkt prognostizierte angefragte Leistung von ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern eines Haushalts, und/oder eine für einen bestimmten Zeitpunkt prognostizierte lokal erzeugte Leistung, die von einer lokalen Energieerzeugungseinheit, insbesondere von einer Solaranlage, bereitgestellt werden kann.
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Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln, für jedes Zeitsegment der Sequenz von Zeitsegmenten, einer begrenzten Anzahl von möglichen Betriebsleistungen, mit denen in dem jeweiligen Zeitsegment der Energiespeicher geladen und/oder entladen werden kann. Dabei kann das Ermitteln der begrenzten Anzahl von möglichen Betriebsleistungen umfassen, das Aufteilen eines Betriebsleistungsintervalls in N mögliche Betriebsleistungen, wobei N gleich wie oder kleiner als 10 (z.B. 5) sein kann. Ggf. kann N auch Werte über 10 annehmen. Das Betriebsleistungsintervall kann nach Oben durch eine maximale Ladeleistung begrenzt sein, die maximal von dem Energiespeicher (z.B. durch eine technische Begrenzung) aufgenommen werden kann. Desweiteren kann das Betriebsleistungsintervall nach Unten durch eine maximale Entladeleistung begrenzt sein, die maximal von dem Energiespeicher (z.B. durch eine technische Begrenzung) bereitgestellt werden kann.
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Es können somit für eine begrenzte Anzahl von Zeitsegmenten jeweils eine begrenzte Anzahl von möglichen Betriebsleistungen definiert werden. So kann ein Netzwerk mit einer begrenzten Anzahl von Betriebspunkten für eine begrenzte Anzahl von Zeitsegmenten definiert werden. Dabei zeigt ein Betriebspunkt für ein Zeitsegment eine Betriebsleistung aus der begrenzten Anzahl von möglichen (positiven oder negativen) Betriebsleistungen für dieses Zeitsegment an. Das Problem der Ermittlung einer (optimalen) Betriebsstrategie (d.h. eines optimalen Lade-/Entladeplans) kann somit als Problem formuliert werden, einen (optimalen) Pfad durch das Netzwerk von Betriebspunkten (d.h. eine Sequenz von Betriebspunkten) zu ermitteln.
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Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln einer Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten. Eine Sequenz von Betriebspunkten zeigt dabei eine Sequenz von Betriebsleistungen für die entsprechende Sequenz von Zeitsegmenten an. Mit anderen Worten, eine Sequenz von Betriebspunkten zeigt an, mit welchen (konstanten) Betriebsleistungen der Energiespeicher in den verschiedenen Zeitsegmenten der Sequenz von Zeitsegmenten geladen bzw. entladen werden soll. Die Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten kann dabei in besonders effizienter und präziser Weise mittels dynamischer Programmierung, insbesondere mittels eines Viterbi-Algorithmus, ermittelt werden. Es kann dann eine Sequenz von Betriebspunkten aus der Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten als Betriebsstrategie für den Energiespeicher ausgewählt werden.
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Durch das o.g. Verfahren, insbesondere durch die zeitliche Aufteilung in Zeitsegmente und/oder durch die Aufteilung in eine begrenzte Anzahl von möglichen Betriebsleistungen, wird eine effiziente Ermittlung von Kostenoptimierten Betriebsstrategien ermöglicht. Dabei können bei der Ermittlung der Betriebsstrategie prognostizierte Informationen in Bezug auf die angefragte Leistung von Verbrauchern, in Bezug auf die lokal erzeugte Leistung, und/oder in Bezug auf die Energiekosten von extern bezogener elektrischer Energie berücksichtigt werden. So kann insbesondere eine Zyklisierung des lokalen Energiespeichers reduziert werden.
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Ein Betriebspunkt für ein Zeitsegment kann (positive oder negative) Kosten anzeigen, die durch das Laden bzw. Entladen mit der durch den Betriebspunkt angezeigten (positiven oder negativen) Betriebsleistung, verursacht werden. Diese Kosten können z.B. auf Basis der Energiekosten in dem Zeitsegment und auf Basis der Betriebsleistung des Betriebspunktes ermittelt werden. Dabei können die Kosten insbesondere davon abhängen, ob die Betriebsleistung (zumindest teilweise) durch einen lokalen Energieerzeuger erbracht wird, ob die Betriebsleistung (zumindest teilweise) von einem öffentlichen Netz bezogen oder in ein öffentliches Netz eingespeist wird (und zu welchen Bedingungen), etc.
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Das Ermitteln einer Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten kann umfassen, das Ermitteln, in Abhängigkeit von den durch die Betriebspunkte angezeigten Kosten, einer Vielzahl von kumulierten Kosten für die entsprechende Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten. Die Sequenz von Betriebspunkten für die Betriebsstrategie kann dann in Abhängigkeit von der Vielzahl von kumulierten Kosten ausgewählt werden. So kann eine Betriebsstrategie ausgewählt werden, die die kumulierten Kosten minimiert.
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Die Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten kann iterativ, Zeitsegment für Zeitsegment, ausgehend von einem Anfangs-Zeitsegment und/oder ausgehend von einem End-Zeitsegment der Sequenz von Zeitsegmenten ermittelt werden. Insbesondere kann das Ermitteln einer Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten umfassen: Für ein erstes Zeitsegment der Sequenz von Zeitsegmenten, das Ermitteln von M Teilsequenzen von Betriebspunkten, die von dem Anfangs-Zeitsegment oder von dem End-Zeitsegment zu einem zweiten Zeitsegment verlaufen, das an das erste Zeitsegment angrenzt. Dabei kann M z.B. 20, 10 oder weniger sein. Es können dann auf Basis der Betriebspunkte für das erste Zeitsegment und auf Basis der M Teilsequenzen von Betriebspunkten, erweiterte Teilsequenzen von Betriebspunkten ermittelt werden, die von dem Anfangs-Zeitsegment oder von dem End-Zeitsegment zu dem ersten Zeitsegment verlaufen. So kann iterativ, Zeitsegment für Zeitsegment, die Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten ermittelt werden. Durch die Begrenzung auf eine begrenzte Anzahl M von Teilsequenzen von Betriebspunkten kann der Rechenaufwand für die Ermittlung der Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten begrenzt werden.
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Das Ermitteln einer Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten kann umfassen: Für das erste Zeitsegment der Sequenz von Zeitsegmenten, das Ermitteln von M kumulierten Teilkosten für die M Teilsequenzen von Betriebspunkten. Es können dann, auf Basis der Betriebspunkte für das erste Zeitsegment und auf Basis der M kumulierten Teilkosten, kumulierte Teilkosten für die erweiterten Teilsequenzen von Betriebspunkten ermittelt werden. Desweiteren kann eine Untermenge der erweiterten Teilsequenzen von Betriebspunkten (z.B. M erweiterte Teilsequenzen von Betriebspunkten), in Abhängigkeit von den kumulierten Teilkosten für die erweiterten Teilsequenzen von Betriebspunkten, ausgewählt werden. Insbesondere kann eine begrenzte Untermenge mit den geringsten kumulierten Teilkosten ausgewählt werden. So kann bei begrenztem Rechenaufwand weiterhin eine kostenoptimierte Betriebsstrategie bereitgestellt werden.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln von Übergangs-Kosten für einen Übergang von einem Betriebspunkt in dem zweiten Zeitsegment zu einem Betriebspunkt in dem ersten Zeitsegment. Dabei können die Übergangs-Kosten insbesondere von Kosten für eine Änderung der Betriebsleistung (durch den Übergang zwischen den Betriebspunkten) abhängen. Die kumulierten Teilkosten für die erweiterten Teilsequenzen von Betriebspunkten kann dann auch in Abhängigkeit von den Übergangs-Kosten ermittelt werden. So können in effizienter Weise Kosten berücksichtigt werden, die durch eine Änderung der Betriebsleistung verursacht werden.
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Das Verfahren kann weiter umfassen, das Überprüfen, ob eine erste erweiterte Teilsequenz von Betriebspunkten eine Nebenbedingung, insbesondere in Bezug auf eine durch die erweiterte Teilsequenz von Betriebspunkten insgesamt bereitgestellte Energiemenge, erfüllt. Die erste erweiterte Teilsequenz von Betriebspunkten kann verworfen werden, wenn die Nebenbedingung nicht erfüllt ist. So können zu einem frühen Zeitpunkt Betriebsstrategien verworfen werden, die nicht die geforderten Nebenbedingungen (z.B. einen geforderten SOC (State of Charge) des Energiespeichers zu einem bestimmten Zeitpunkt) erfüllen. Es kann somit der Rechenaufwand weiter reduziert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit (für ein HEMS) beschrieben, die eingerichtet ist, das o.g. Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems zum Laden/Entladen eines Lokalspeichers;
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2a zeigt beispielhafte zeitliche Verläufe für den Verbrauch eines Haushalts, für die Energiekosten für extern bezogene elektrische Energie und für die Menge an lokal erzeugter elektrischer Energie;
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2b zeigt eine beispielhafte Einteilung eines Betriebs-Zeitintervalls in Zeitsegmente sowie beispielhafte mögliche Lade-/Entladeleistungen (d.h. Betriebsleistungen);
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3 zeigt beispielhafte Sequenzen von Betriebspunkten; und
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung einer Betriebsstrategie.
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Wie eingangs dargelegt befasst sich das vorliegende Dokument mit der Ermittlung einer Betriebsstrategie (insbesondere eines Lade-/Entladeplans) für einen Lokalspeicher. 1 zeigt ein Blockdiagramm für ein System 100 zum Betrieb eines lokalen elektrischen Energiespeichers 111 (auch als Lokalspeicher bezeichnet). Der Lokalspeicher 111 kann mit elektrischer Energie aus einem externen Versorgungsnetz 104 geladen werden. Desweiteren kann der Lokalspeicher 111 mit elektrischer Energie aus einer lokalen Energieerzeugungseinheit 103, z.B. aus einer Solaranlage, geladen werden. Andererseits kann der Lokalspeicher 111 elektrische Energie an ein oder mehrere elektrische Verbraucher 102 abgeben. Das System 100 umfasst eine Steuereinheit 101, die eingerichtet ist, einen Lade-/Entladevorgang des Energiespeichers 111 zu steuern. Insbesondere ist die Steuereinheit 101 eingerichtet, Betriebsstrategie zum Laden bzw. Entladen des Energiespeichers 111 zu ermitteln, und den Energiespeicher 111 in Abhängigkeit von der Betriebsstrategie zu laden bzw. zu entladen.
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Typischerweise stehen zum Laden des Energiespeichers 111 zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche maximale Betriebsleistungen zur Verfügung. Die für das Laden verfügbare maximale Betriebsleistung kann z.B. aufgrund der zeitlichen Verfügbarkeit von Energiequellen 103, 104 (z.B. Solarenergie) und/oder aufgrund der unterschiedlichen Nachfrage an elektrischer Energie durch unterschiedliche elektrische Verbraucher 102 variieren. 2a zeigt einen beispielhaften (prognostizierten) Verlauf der lokal erzeugten Leistung 203 über der Zeit 205, die von einer lokalen Energieerzeugungseinheit 103 bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann mit einer Solaranlage 103 nur tagsüber elektrische Leistung 203 bereitgestellt werden. Desweiteren zeigt 2a einen beispielhaften (prognostizierten) Verlauf der angefragten Leistung 202 über der Zeit 205, die von den elektrischen Verbrauchern 102 in einem Haushalt angefragt wird.
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Desweiteren zeigt 2a einen beispielhaften Verlauf der Energiekosten 204 über die Zeit 205. Die Energiekosten 204 können z.B. aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung der verfügbaren elektrischen Energie variieren. Beispielsweise können bei Verfügbarkeit von Solarenergie die Energiekosten 204 geringer sein als wenn die elektrische Energie über ein öffentliches Versorgungsnetz bezogen wird. Alternativ oder ergänzend können die Energiekosten 204 von einer Kostenstruktur für extern bezogene elektrische Energie abhängen.
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Es soll nun eine Betriebsstrategie für den Energiespeicher 111 ermittelt werden, durch den gewährleistet wird, dass die kumulierten Kosten über einen Betriebs-Zeitraum (z.B. über einen Tag) reduziert (insbesondere minimiert) werden. Die kumulierten Kosten können dabei die Kosten für den Bezug von elektrischer Energie von einem externen Versorger 104, die Kosten für eine (hohe) Zyklisierung des Energiespeichers 111, die Kosten für eine (ggf. verminderte) Autarkie des Haushalts, und/oder die Kosten für (mögliche) Komforteinbußen umfassen. Es kann somit eine Betriebsstrategie ermittelt werden, die eine vordefinierte Kostenfunktion reduziert (insbesondere minimiert), wobei die Kostenfunktion von ein oder mehreren der o.g. Kriterien abhängen kann.
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Zu diesem Zweck kann für das Betriebs-Zeitintervall (z.B. ein Zeitabschnitt von 24 Stunden) eine Sequenz von Zeitsegmenten ermittelt werden, in denen die Leistungsbedingungen substantiell konstant sind. Beispielhafte Leistungsbedingungen sind die verfügbare lokal erzeugte Leistung 203, die angefragte Leistung 202 der Verbraucher 102 des Haushalts und/oder die o.g. Energiekosten 204 in einem bestimmten Zeitsegment. Insbesondere kann somit eine Sequenz von Zeitsegmenten ermittelt werden, in denen die lokal erzeugte Leistung 203, die angefragte Leistung 202 und die Energiekosten 204 (substantiell) konstant sind. Zu diesem Zweck können aus dem Verlauf der lokal erzeugten Leistung 203, aus dem Verlauf der angefragten Leistung 202 und aus dem Verlauf der Energiekosten 204 Zeitpunkte ermittelt werden, an denen sich zumindest eine Leistungsbedingung ändert. Diese Zeitpunkte können als Grenzen zwischen benachbarten Zeitsegmenten betrachtet werden.
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2b zeigt beispielhafte Zeitsegmente 223 für die Verläufe aus 2a. Innerhalb eines Zeitsegments 223 sind die Leistungsbedingungen konstant. Diese Zeitsegmente 223 können als zeitliche Auflösung für die Ermittlung einer Kostenoptimalen Betriebsstrategie verwendet werden. So kann die Komplexität des Optimierungsproblems zur Ermittlung einer Betriebsstrategie reduziert werden.
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Das Betriebs-Zeitintervall kann somit in eine Sequenz von Zeitsegmenten 223 unterteilt werden, wobei die Leistungsbedingungen in jedem Zeitsegment 223 (substantiell) konstant sind. Desweiteren können für jedes Zeitsegment 223 unterschiedliche mögliche Betriebsleistungen 221 definiert werden, mit denen der Energiespeicher 111 in dem jeweiligen Zeitsegment 223 geladen bzw. entladen werden kann. In 2b werden 4 unterschiedliche Betriebsleistungen 221 zwischen einer minimal möglichen Betriebsleistung und einer maximal möglichen Betriebsleistung (z.B. –5kW, 0kW, 5kW und 7kW) definiert. Die maximal mögliche Betriebsleistung (zum Entladen) und die maximale mögliche Betriebsleistung (zum Laden) des Energiespeichers 111 können von Eigenschaften des Energiespeichers 111 abhängen.
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Der Energiespeicher 111 kann somit in einem Zeitsegment 223 mit unterschiedlichen Betriebsleistungen 221 geladen bzw. entladen werden. Für jedes Zeitsegment 223 können somit unterschiedliche Energiemengen definiert werden, die dem Energiespeicher 111 in dem jeweiligen Zeitsegment 223 zugeführt bzw. entnommen werden können. Dabei ergeben sich die Energiemengen aus der Betriebsleistung 221 und aus der zeitlichen Länge eines Zeitsegments 223.
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3 zeigt ein Netzwerk 300 von Betriebspunkten 310. Das Netzwerk 300 umfasst für ein Zeitsegment 223 eine Vielzahl von Betriebspunkten 310, wobei ein Betriebspunkt 310 ein oder mehrere Betriebspunkt-Parameter aufweist. Die Betriebspunkt-Parameter können umfassen:
- • die Energiemenge, die in dem Zeitsegment 223 des Betriebspunktes 310 an den Energiespeicher 111 übertragen bzw. aus dem Energiespeicher 111 entnommen wird;
- • die Betriebsleistung 221, mit der in dem Zeitsegment 223 des Betriebspunktes 310 geladen bzw. entladen wird; und/oder
- • die Kosten, die mit der übertragenen Energiemenge verbunden sind.
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Desweiteren umfasst das Netzwerk 300 Übergänge 302 (durch gepunktete oder durchgezogene Pfeile dargestellt) von einem ersten Betriebspunkt 310 (in einem ersten Zeitsegment 223) zu einem zweiten Betriebspunkt 310 (in einem, dem ersten Zeitpunkt direkt nachfolgenden, zweiten Zeitsegment 223). Die Übergänge 302 können ein oder mehrere Übergang-Parameter aufweisen. Die Übergang-Parameter können z.B. Kosten für eine Änderung der Betriebsleistung umfassen.
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Somit kann ein Netzwerk 300 bereitgestellt werden, das mögliche Betriebsleistungen für einen Lade-/Entladevorgang und damit verbundenen Kosten definiert. Es kann dann ein Pfad 301, d.h. eine zeitliche Sequenz von Betriebspunkten 310, durch das Netzwerk 300 gefunden werden, durch den ein vordefiniertes Kostenkriterium, welches z.B. die kumulierten Energiekosten in dem Betriebs-Zeitintervall umfasst, reduziert (ggf. minimiert) wird. Der Pfad 301 wird in 3 durch die durchgezogenen Pfeile dargestellt. Dabei kann in effizienter Weise ein Verfahren der dynamischen Programmierung, insbesondere ein Viterbi-Algorithmus, verwendet werden.
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Insbesondere kann in iterativer Weise, z.B. ausgehend von den Betriebspunkten 310 zu einem Anfangs-Zeitsegment 223 der Sequenz von Seitsegmenten 223, ein Pfad 310 von Betriebspunkten 310 bis zu einem End-Zeitsegment 223 der Sequenz von Seitsegmenten 223 ermittelt werden. Zur Reduzierung des Rechenaufwands können dabei in jedem Iterationsschritt (d.h. für jedes Zeitsegment 223 der Sequenz von Seitsegmenten 223) eine beschränkte Anzahl von Teilpfaden ausgewählt werden. Es wird dann für das weitere Verfahren nur die beschränkte Anzahl von Teilpfaden berücksichtigt. Desweiteren können frühzeitig Pfade ausgeschlossen werden, die eine vordefinierte Nebenbedingung nicht erfüllen (wie z.B. Pfade, die die von dem Energiespeicher 111 während des Betriebs-Zeitintervalls insgesamt aufzunehmende Energiemenge nicht erreichen bzw. überschreiten).
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Ermittlung einer Betriebsstrategie für einen elektrischen Energiespeicher 111. Der Energiespeicher 111 kann einen lokalen Energiespeicher in einem Haushalt umfassen. Alternativ oder ergänzend kann der Energiespeicher 111 einen Energiespeicher zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs umfassen. Das Verfahren 400 umfasst das Unterteilen 401 eines Betriebs-Zeitintervalls (z.B. eines Zeitintervalls von 24 Stunden) in eine Sequenz von Zeitsegmenten 223, so dass in den Zeitsegmenten 223 der Sequenz von Zeitsegmenten 223 jeweils konstante (ggf. prognostizierte) Leistungsbedingungen vorliegen. Das Verfahren 400 umfasst weiter das Ermitteln 402, für jedes Zeitsegment 223 der Sequenz von Zeitsegmenten 223, einer begrenzten Anzahl von möglichen Betriebsleistungen 221, mit denen in dem jeweiligen Zeitsegment 223 der Energiespeicher 111 geladen bzw. entladen werden kann. Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Ermitteln 403 einer Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten 310. Dabei zeigt ein Betriebspunkt 310 für ein Zeitsegment 223 eine Betriebsleistung aus der begrenzten Anzahl von möglichen Betriebsleistungen für dieses Zeitsegment 223 an. Desweiteren zeigt eine Sequenz von Betriebspunkten 310 eine Sequenz von Betriebsleistungen für die Sequenz von Zeitsegmenten 223 an. Das Verfahren 400 umfasst weiter das Auswählen 404 einer Sequenz von Betriebspunkten 310 aus der Vielzahl von Sequenzen von Betriebspunkten 310 als Betriebsstrategie.
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Insbesondere kann eine parametrisierte dynamische Programmierung mit spezieller Eignungsbewertung für sinnvoll mögliche zeitliche Kombinationen von Betriebsleistungen verwendet werden, um eine kostenoptimale Betriebsstrategie zu ermitteln.
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Bei der Ermittlung der Betriebsstrategie kann prognostizierte Information in Bezug auf die angefragte Leistung 202 von Verbrauchern, in Bezug auf die lokal erzeugte Leistung 203, und/oder in Bezug auf die Energiekosten 204 von extern bezogener elektrischer Energie berücksichtigt werden. Diese Information kann anhand von historischen Daten für das in der Zukunft liegende Betriebs-Zeitintervall prognostiziert werden. Desweiteren kann Zusatzinformation (wie z.B. eine Wetterprognose) zur Prognose der angefragten Leistung 202, der lokal erzeugten Leistung 203 und/oder der Energiekosten 204 herangezogen werden. Aus dieser prognostizierten Information können dann Zeitsegmente 223 mit konstanten Leistungsbedingungen ermittelt werden. Somit kann auf Basis von historischen Daten in präziser und effizienter Weise eine Betriebsstrategie für einen Energiespeicher für ein in der Zukunft liegendes Betriebs-Zeitintervall ermittelt werden.
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Durch eine entsprechende Berücksichtigung von unterschiedlichen Kostentermen, kann durch das beschriebene Verfahren eine Kostenoptimierung versus eine Autarkieoptimierung des Energiespeichers durchgeführt werden. Desweiteren können durch prädiktives Energiemanagement Lastmanagementsituationen in einem Haus vermieden werden. Ggf. kann der Lokalspeicher im Rahmen der Optimierung einzelnen Lasten (z.B. einem Elektrofahrzeug) zugewiesen werden. Desweiteren kann insbesondere eine Reduzierung der Zyklisierung angestrebt werden. Außerdem kann ein Lokalspeicher ggf. in einem Verbund von Energiespeichern genutzt werden.
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Mit anderen Worten können somit durch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren die Kosten der elektrischen Energie für einen Haushalt minimiert werden. Desweiteren kann durch gezielte Verwendung von lokalen Energiequellen ein Autarkiegrad erhöht werden. Außerdem kann die Zyklisierung von lokalen Energiespeichern reduziert werden, wodurch die Lebensdauer solcher Energiespeicher erhöht werden kann. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren ist skalierbar und somit zusätzlich anwendbar für einen Verbund von Energiespeichern.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
