DE102016104114A1

DE102016104114A1 - Schnittstellenserver mit virtuellen Objekten zur Abbildung von Mess-und/oder Steuervorrichtungen

Info

Publication number: DE102016104114A1
Application number: DE102016104114.9A
Authority: DE
Inventors: Percy Dahm; Ralf Poganlatz; Stefan Uebe
Original assignee: Arvato Systems Perdata GmbH
Current assignee: ARVATO SYSTEMS DIGITAL GMBH, DE
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-03-08
Also published as: DE102016104114B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Bestimmen und/oder Steuern der Versorgungsleistung an mindestens einer Lieferstelle eines Versorgungsnetzwerks mit mindestens einer realen Mess- und/oder Steuervorrichtung, wobei die mindestens eine Lieferstelle eingerichtet ist, eine Versorgungsleistung mindestens abzunehmen, und wobei die mindestens eine reale Mess- und/oder Steuervorrichtung Daten für ein Datennetzwerk bereitstellen kann. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein System bereitzustellen, das flexibel an die Anforderungen neuer Liefermodelle in Versorgungsnetzen angepasst werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch mindestens einen Schnittstellenserver, der mindestens ein funktionales, virtuelles Objekt bereitstellt, dem i. mehrere reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder ein oder mehrere weitere funktionale, virtuelle Objekte des gleichen oder eines anderen Schnittstellenservers, denen mehrere reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen zugeordnet sind, sowie ii. eine oder mehrere Eigenschaften der ihm zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen zugeordnet werden können, und das mindestens eine erste, interne Schnittstelle sowie eine zweite, externe Schnittstelle aufweist, wobei das virtuelle Objekt über die erste, interne Schnittstelle mit den ihm zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen oder virtuellen Objekten Daten austauschen kann und wobei das virtuelle Objekt über die zweite, externe Schnittstelle Daten mit dem Datennetzwerk austauschen kann, die mit den von den realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder weiteren virtuellen Objekten empfangenen Daten korrelieren oder zur Steuerung der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bestimmt sind, und wobei der Schnittstellenserver und/oder mindestens eines der virtuellen Objekte eingerichtet sind, Daten zur Struktur der ihm zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. der ihm zugeordneten weiteren virtuellen Objekte samt den ihnen zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen zu erfassen und an das Datennetzwerk weitergeben zu können.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Bestimmen und/oder Steuern der Versorgungsleistung an mindestens einer Lieferstelle eines Versorgungsnetzwerks mit mindestens einer realen Mess- und/oder Steuervorrichtung, wobei die mindestens eine Lieferstelle eingerichtet ist, eine Versorgungsleistung mindestens abzunehmen, und wobei die mindestens eine reale Mess- und/oder Steuervorrichtung Daten für ein Datennetzwerk bereitstellen kann.
In deregulierten Versorgungsmärkten wird eine möglichst große Vielfalt von Marktteilnehmern angestrebt, insbesondere um den Wettbewerb im Sinne niedriger Verbraucherpreise zu fördern.
Im Falle des Strommarkts ist eine große Vielfalt von Marktteilnehmern darüber hinaus wünschenswert, um die positiven und negativen Effekte aus dem starken Anwachsen volatiler, erneuerbarer Energien über selbstregulierende Mechanismen insbesondere im Zusammenhang mit der jederzeit sicherzustellenden Netzstabilität auszusteuern. Ein Beispiel hierfür ist die Bereitstellung und Vermarktung von Regelenergie, die dazu dient, Stromüberkapazitäten bzw. Stromunterkapazitäten auszugleichen, die Folge der zunehmenden Substitution konventioneller Kraftwerke durch dezentrale, erneuerbare Energieerzeugung sind. Der Ausgleich von Überkapazitäten erfolgt im Wesentlichen über einen internationalen Export in externe Netze und über die Anwendung negativer Regelenergie, beispielsweise über eine Absenkung der Erzeugung konventioneller Kraftwerke. Diese negative Regelenergie kann aber auch wesentlich dezentraler bereitgestellt werden, zum Beispiel, indem Batteriespeicher in Haushalten aufgeladen werden, oder indem andere geeignete elektrische Verbraucher beispielsweise Kälte- oder Wärmespeicher aufladen (z. B. Kühlschränke oder Pufferspeicher für Warmwasser- und Heizbetrieb oder Nachtspeicheröfen).
Die Vermarktung von Regelenergie ist nur ein Beispiel für neue Liefermodelle und somit für neue Teilnehmer im deregulierten Versorgungsmarkt. Ebenso umsetzbar ist beispielsweise, dass Haushaltsgeräte inkl. Strom- und Verbrauchsmitteln gemietet und nicht mehr gekauft werden, oder, dass Haushalte mit einer sogenannten „kWh Flat” beliefert werden, also mit einem Lieferanten eine Pauschale für Strom- und Wärmeverbrauch vereinbart wird.
Wegen der wesentlich höheren Marktdynamik im Vergleich zu konventionellen Liefermodellen ist für die meisten neuen Liefermodelle in deregulierten Versorgungsmärkten die Verwendung von Smart Metern und Steuergeräten (= reale Mess- und Steuervorrichtungen) notwendig, da die Liefermengen pro Lieferant im Zusammenhang mit der Netzbilanzierung, der Netznutzung, einer möglichen Bereitstellung von Regelenergie und schließlich auch der Abrechnung mit den Verbrauchern zeitgerecht voneinander abgegrenzt werden müssen und eine manuelle Ablesung von Zählern kein geeignetes Mittel mehr ist. Weiterhin sind diverse Liefermodelle auch mit dezentralen Schalt- und Steuervorgängen verbunden, so dass ohnehin eine Datenkommunikation erfolgen muss.
Die Datenverarbeitungs- und Kommunikationsinfrastruktur, über die Smart Meter und Steuergeräte an die IT Systeme und Prozesse der Versorgungsinfrastruktur angebunden werden, ist uneinheitlich. Typischerweise können über eine solche Infrastruktur Messdaten periodisch erfasst, gespeichert und analysiert werden, oder es kann beispielsweise direkt aus der Kundenbetreuung eines Versorgers heraus eine Sperrung oder Entsperrung einer Lieferstelle vorgenommen werden.
Innerhalb einer Smart Meter Datenverarbeitungs- und Kommunikationsinfrastruktur existiert typischerweise ein Teilsystem, das – vorzugsweise herstellerunabhängig – die direkte technische Datenkommunikation mit den Smart Metern und/oder Steuervorrichtungen bzw. sogenannten Smart Meter Gateway Infrastrukturen zentralisiert vornimmt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einer bevorzugten Ausführungsform auf die Funktionsebene dieses Teilsystems.
Eine Smart Meter Infrastruktur kann wie im Fall von Deutschland auch sogenannte Smart Meter Gateways und eine Smart Meter Gateway Administrator Infrastruktur umfassen, welche einesteils eine sichere Datenkommunikation zwischen den zugeordneten Smart Metern und den jeweiligen, berechtigten Anbietern der Versorgungsinfrastruktur, anderenteils aber auch einen abgesicherten Zugriff auf lokale Steuervorrichtungen gewährleisten.
Im Weiteren werden Smart Meter und Schaltvorrichtungen als „reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen” bezeichnet und es wird davon ausgegangen, dass es eine gesicherte Datenkommunikation gibt.
Wenn an einer Lieferstelle mehrere, separat belieferte Messvorrichtungen insbesondere in der Unterverteilung eines Hauptzählers verbaut sind, entstehen komplexere Strukturen, die auch als „komplexe Lieferstelle” bezeichnet werden. Beispiele hierfür sind konventionelle Liefersituationen wie zum Beispiel die Shops eines Einkaufszentrums betreffend, deren separat belieferte Zähler über eine Unterverteilung an den Hauptzähler des Einkaufszentrums angeschlossen sind, und wobei über den Hauptzähler beispielsweise auch die Rolltreppen betrieben werden, aber auch neue Liefermodelle, bei denen eine Ladesteckdose für Elektromobilität über eine Unterverteilung an den Hauptzähler eines Hauses angeschlossen ist, und wobei der Hauptanschluss und die Ladesteckdose jeweils von separaten Lieferanten beliefert werden. Da in den vorgenannten beispielhaften Fällen der Stromverbrauch der Shops bzw. der Ladesteckdose zusätzlich auch über den jeweiligen Hauptzähler gemessen wird, müssen diese Stromverbräuche von dem des Hauptzählers abgegrenzt werden. Aktuell wird dies in den IT Systemen der Netzbetreiber häufig unter Verwendung sogenannter „virtueller Zählpunkte” abgebildet, wobei mit dem Begriff „Zählpunkt” allgemein die informationstechnische Abbildung des Messwerts eines Messsystems gemeint ist, und ein virtueller Zählpunkt ein informationstechnisches Konstrukt zur rein rechnerischen Ermittlung eines Messwerts darstellt.
Aus der WO 2011/163569 A2 ist ein Gerät („virtual meter comprising a controller”) bekannt, das als lokales Gateway für die Kommunikation mit Smart Metern (= ”utility meter”) ein erstes Kommunikationsprotokoll verwendet, „meter information” in „virtual meter information” übersetzt und unter Verwendung eines zweiten Kommunikationsprotokolls die „virtual meter information” in Richtung der vorhandenen Infrastruktur zur Anbindung von Smart Metern kommuniziert. Der „virtual meter” ist hierbei als physisches Gateway zu verstehen, das eine Recheneinheit umfasst und eine Nachricht innerhalb des ersten Kommunikationsprotokolls in eine Nachricht innerhalb des zweiten Kommunikationsprotokolls übersetzt.
In der US 2008/0224892 A1 ist ein System beschrieben, das Verbräuche in Echt-Zeit misst bzw. schätzt und diese Daten einem Nutzer zur Verfügung stellt. Hierbei wird eine Vorrichtung vorgestellt („measuring unit”), die über eine Datenverbindung mit einer Messvorrichtung verbunden ist und von dieser Daten erfasst. Über ein Kommunikationsmodul („Communication Module”) werden diese Daten dann dem Nutzer zur Verfügung gestellt. Die in der US 2008/0224892 A1 beschriebene Vorrichtung stellt einen zusätzlichen Weg der Messdatenverarbeitung neben der weiterhin vorhandenen direkten Datenkommunikation zwischen Messvorrichtung und einem Anbieter innerhalb der Versorgungsinfrastruktur dar.
In der US 2009/0088907 A1 wird ein lokales Energiemanagement Gateway vorgeschlagen, das über verschiedene Schnittstellen und Datennetzwerke mit Messvorrichtungen, laststeuerbaren elektrischen Verbrauchern, Nutzern und Anbietern innerhalb der Versorgungsinfrastruktur kommuniziert.
In der US2009/0243869A1 wird ein lokales Gateway vorgeschlagen, das die Kommunikation mit einer Vielzahl drahtlos angebundener Geräte zusammenfasst.
In der US 2010/0156665 A1 und der WO2008/092268A1 wird jeweils ebenfalls ein lokales Gateway („IP multi-media device”) vorgeschlagen, das über verschiedene Schnittstellen und Datennetzwerke mit lokalen Messvorrichtungen und laststeuerbaren elektrischen Verbrauchern kommuniziert und Messwerte bzw. Steuerfunktionen zur Verfügung stellt.
Aus der WO 2012/0555566 A2 ist schließlich ein Verfahren zur kurzzyklischen Datenerfassung zum Energiemonitoring und zur Netzsteuerung in einem intelligenten Energieverteilungsnetz (Smartgrid) bekannt. Dieses Verfahren sieht eine intelligente Schicht (Middleware) zwischen einer Anwendungsebene, beispielsweise einer Energieüberwachungsebene oder einer Abrechnungsstelle, und einer Mess- und Steuer-Ebene vor, so dass die Kommunikation der intelligenten Zwischenschicht und der Mess- und Steuerebene von der Kommunikation der intelligenten Zwischenschicht und der Anwendungsebene vollständig voneinander getrennt ist. Damit wird es möglich, die Informationsinfrastruktur bedarfsgerecht örtlich zu verteilen und diese einer vorliegenden Energienetztopologie anzupassen (Clusterung). Die intelligente Zwischenschicht soll in der Lage sein, eine agentengestützte Optimierungsstrategie, beispielsweise zur Reglung des Energieflusses, selbst in Gang zu setzen. Zudem ist die Bildung von virtuellen Kraftwerken und/oder virtuellen Haushalten vorgesehen. Innerhalb der intelligenten Zwischenebene ist es möglich, dass Smart-Meter in Funktionsgruppen oder Endgerätegruppen zusammengefasst von einem Zwischenschicht-Knoten (Konzentrator) betreut werden. Außerdem ist die intelligente Zwischenschicht eingerichtet, um die Messwerte von sogenannten L-Messgeräten zu analysieren und in entsprechende Register für eine Tarifzuordnung abzulegen.
Alle diese Druckschriften befassen sich mit Erweiterungen und Anpassungen von technischen Infrastrukturen in Versorgungsnetzen zur Anbindung von Smart Metern.
Ein zu lösendes Problem ergibt sich daraus, dass praktisch alle Anbieter neuer Liefermodelle eine jeweils für das Liefermodell spezifische Zählpunktstruktur erfordern und diese aktuell dezentral mit jedem Netzbetreiber, in dessen Bereich ein betreffender Netzanschluss liegt, individuell vereinbart und durch den Netzbetreiber manuell eingerichtet wird, und die diesbezüglichen Messwerte häufig in halbautomatischen Verfahren in Form von Wertetabellen durch den Anbieter an den jeweils zuständigen Netzbetreiber übermittelt werden. Sollten sich verschiedene Angebote im Rahmen neuer Liefermodelle bei einem Verbraucher – eventuell auch mit unterjährigen Wechseln – überlagern, wächst die Komplexität für jeden betroffenen Netzbetreiber entsprechend erheblich an. Die hierfür zur Verfügung stehenden bekannten IT-Infrastrukturen und diesbezüglichen Prozesse für die Umsetzung von neuen Liefermodellen sind aber nicht massenmarkttauglich.
Ein weiteres Problem von Infrastrukturen für Smart Meter und Schaltvorrichtungen bzw. Smart Meter Gateway Komponenten ist, dass ihr Einbau und Austausch hohe Kosten auslöst und mögliche Funktionen innerhalb dieser Infrastrukturen mit dem Einbau eines bestimmten technischen Stands weitgehend festgelegt werden, so dass eine Zukunftsfähigkeit der physisch verbauten Infrastruktur nur eingeschränkt gegeben ist.
Somit besteht eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein System bereitzustellen, das flexibel an die Anforderungen neuer Liefermodelle in Versorgungsnetzen angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 mit einem System zum Bestimmen und/oder Steuern der Versorgungsleistung der eingangs genannten Art gelöst, das gekennzeichnet ist durch mindestens einen Schnittstellenserver, der mindestens ein funktionales, virtuelles Objekt bereitstellt, dem

i. mehrere reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder ein oder mehrere weitere funktionale, virtuelle Objekte des gleichen oder eines anderen Schnittstellenservers, denen mehrere reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen zugeordnet sind, sowie
ii. eine oder mehrere Eigenschaften der ihm zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen

Ein „Versorgungsnetz” im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Energieversorgungsnetz. Die Erfindung ist vor allem in Stromversorgungsnetzen einsetzbar. Es ist aber ebenso möglich, das System beispielsweise in Fernwärmenetzen oder in Wasserversorgungsnetzen einzusetzen. Es ist sogar denkbar, dass System zur Steuerung und Abrechnung von Datenströmen in Datennetzen wie dem Internet zu verwenden.
Die „Versorgungsleistung” ist auf das Medium bezogen, das im Versorgungsnetz transportiert wird. Die Leistung kann sich insbesondere nach Menge und/oder nach Zeitdauer bestimmen.
Unter einer „Lieferstelle” wird hier und im Folgenden eine Schnittstelle verstanden, über die aus dem Versorgungsnetz eine Versorgungsleistung einem oder mehreren Nutzern als abrechenbare Leistung geliefert wird, über die aber auch eine Versorgungsleistung in das Versorgungsnetz eingespeist werden kann. Die Lieferstelle kann nachgeordnete Lieferstellen haben, über die eine Versorgungsleistung abgenommen oder eingespeist werden kann. Sind zumindest eine oder mehrere der nachgeordneten Lieferstellen ebenso wie die ihnen übergeordnete Lieferstelle mit mindestens einer Mess- und/oder Steuerungsvorrichtung versehen, wird die Gesamtheit als komplexe Lieferstelle bezeichnet.
Unter „realen Messvorrichtungen” sind hier und im Folgenden Vorrichtungen zu verstehen, die geeignet sind, die Menge, gegebenenfalls zusammen mit dem Zeitpunkt der Abnahme oder Einspeisung einer Versorgungsleistung aus dem bzw. in das Versorgungsnetz, ggf. zusammen mit dem Zeitpunkt der Abnahme oder Einspeisung, zu bestimmen. Unter „realen Steuervorrichtungen” sind solche zu verstehen, mit denen der Fluss der Versorgungsleistung gesteuert werden kann. Dies können beispielsweise Schaltvorrichtungen zum Ein- und Ausschalten des Flusses einer Versorgungsleistung, Einrichtungen zur Beeinflussung der Richtung des Flusses und/oder Menge der Versorgungsleistung sein. Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf bestimmte regulierte oder nicht regulierte Mess- und/oder Steuervorgänge beschränkt.
Unter einem „Schnittstellenserver” wird hier und im Folgenden ein solcher verstanden, der aus einem oder mehreren miteinander verknüpften Computern bestehen kann, die die vom Schnittstellenserver bereitgestellte Funktionalität bereitstellen. Das erfindungsgemäße System ist nicht auf einen Schnittstellenserver beschränkt. Es können auch mehrere Schnittstellenserververwendet werden, um die benötigte Funktionalität bereitzustellen.
Unter „Eigenschaften” werden insbesondere solche verstanden, die die Art der realen Mess- und/oder Steuervorrichtung charakterisieren, beispielsweise ob es sich hierbei um eine Messvorrichtung, eine Steuervorrichtung oder einer Kombination von beidem handelt, was die Messvorrichtung misst (Volumenstrom, elektrische Leistung, Dauer einer gelieferten Versorgungsleistung) oder was die Steuervorrichtung steuern kann (Ab- und Einschalten einer Lieferstelle, Drosseln einer Leistung, ...). Weitere Eigenschaften können Geodaten, also Daten zur örtlichen Position der realen Mess- und/oder Steuervorrichtung sein. Hierunter können aber zusätzlich auch Eigenschaften der Lieferstelle fallen, wie weiter unten beschrieben ist.
Durch den Schnittstellenserver werden die erfindungsgemäßen virtuellen Objekte und/oder übergreifende serverseitige Kommunikationsschnittstellen als zusätzliche Kommunikationsschicht in die Datenkommunikation zwischen externen Server auf der Anbieterseite und/oder externen Datenendgeräten, beispielsweise auch von Nutzern der Lieferstelle, auf der einen Seite und den realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. Smart Meter Gateway Infrastrukturkomponenten auf der anderen Seite eingefügt. Dabei ist der Schnittstellenserver bzw. sind die virtuellen Objekte vorzugsweise eingerichtet, um über Abbildungsvorschriften abfragbare Werte der virtuellen Mess- und Steuervorrichtungen aus den abfragbaren Werten der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen zu bestimmen bzw. zu berechnen und Steuerkommandos, die an die virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen gerichtet sind, über Abbildungsvorschriften in Steuerkommandos für die realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. Smart Meter Gateway Infrastrukturkomponenten zu übersetzen.
Der Schnittstellenserver implementiert virtuelle Mess- und/oder Steuervorrichtungen somit als funktionale virtuelle Objekte. Ein funktionales virtuelles Objekt (auch kurz „virtuelles Objekt”) muss mindestens die folgenden Eigenschaften haben:

– Es verfügt über mindestens zwei Datenschnittstellen mit entsprechenden Datenkommunikationsprotokollen, nämlich jeweils mindestens eine erste, interne Datenschnittstelle zur Datenkommunikation mit einer oder mehreren realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen oder anderen vorgelagerten virtuellen Objekten sowie mindestens eine zweite, externe Datenschnittstelle zur Datenkommunikation mit externen Servern und/oder Datenendgeräten von Anbietern und/oder Nutzern der Versorgungsinfrastruktur (oder anderen nachgelagerten virtuellen Objekten). Die Datenschnittstellen können beispielsweise über Sockets mit entsprechenden Protokollimplementierungen realisiert werden. Die grundsätzliche Funktion eines virtuellen Objekts besteht darin, die Datenkommunikation zu Mess- und/oder Steuervorgängen unter Berücksichtigung einer Abbildungsvorschrift zwischen der internen und der externen Schnittstelle zu vermitteln.
– Das funktionale virtuelle Objekt implementiert mindestens die Funktionen zum Empfang und zur Weitergabe von Daten, sowie deren Verarbeitung selbst und kann innerhalb des Schnittstellenservers instanziiert werden. Die Verarbeitung kann insbesondere die Umsetzung einer Abbildungsvorschrift durch Aufsummierung oder Differenzbildung von Messwerten realer Messvorrichtungen und/oder die Umsetzung des Protokolls von Steuerbefehlen betreffen.
– Es stellt Informationen über die von ihm abgebildeten realen Mess- und Steuervorrichtungen und gegebenenfalls auch Informationen über weitere, durch vorgelagerte virtuelle Objekte abgebildete reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen, und/oder Informationen die jeweiligen Abbildungsvorschriften betreffend über die zweite, externe Schnittstelle bereit.

Darüber hinaus kann das funktionale virtuelle Objekt, wie weiter unten erläutert werden wird, den Funktionsumfang der von ihm abgebildeten Strukturen erweitern sowie als Baustein zur Umsetzung komplexer Lieferstellen dienen.
Der Schnittstellenserver implementiert darüber hinaus vorzugsweise mindestens auch eine oder alle der folgenden Funktionen:

– eine Administratorfunktion zur Konfiguration, Wartung und zum Betrieb des Schnittstellenservers;
– eine weitere Schnittstellenserver-interne Schnittstelle, über die die virtuellen Objekte Daten mit einem übergreifenden Modul des Schnittstellenservers austauschen können. Diese Datenschnittstelle wird durch den Schnittstellenserver mindestens genutzt, um die Eigenschaften der virtuellen Objekte zu konfigurieren. Diese Datenschnittstelle kann beispielsweise über eine softwareseitige Implementierung von Datenschnittstellen werden, die die virtuellen Objekte bereitstellen;
– eine Administratorfunktion zur Konfiguration der virtuellen Objekte, insbesondere betreffend Abbildungsvorschriften.

Weiterhin kann der Schnittstellenserver – gegebenenfalls über die virtuellen Objekte – eine, zusätzlich mehrere oder alle der folgenden Funktionen bereitstellen:

– eine historisierende Speicherung und bedarfsweise Visualisierung von Transaktionsdaten, insbesondere betreffend Messwerte und Abbildungsvorschriften, aber auch von erhaltenen Steuerungsdaten;
– eine Zwischenspeicherung von Daten bzw. Messwerten im Sinne eines Cachings.
– eine Visualisierungsschnittstelle für die vorgenannten historisierten Daten;
– eine Funktion zur Bereitstellung der jeweiligen Abbildungsvorschriften als Datenstruktur pro virtuellem Objekt, insbesondere die Abbildung realer Mess- und/oder Steuervorrichtungen einschließlich ihrer Identifier, z. B. Zählernummern betreffend. Die Datenstruktur kann beispielsweise standardisierten Datenstrukturen zu Zählpunkten – wie im Utilities Master Data Message (UTILMD) Datenformat definiert – folgen; und/oder
– eine Funktion zur versorgungsmarktspezifischen Marktkommunikation mit Anbietern und Betreibern innerhalb der Versorgungsinfrastruktur, zum Beispiel auf der Basis von EDIFACT Nachrichtenformaten.

Erfindungsgemäß kann die Funktionalität virtueller Mess- und/oder Steuervorrichtungen (virtuelle Objekte) auf weitere virtuelle Objekte abgebildet werden, wodurch sich funktionale, hierarchische Strukturen realisieren lassen. Damit wird ermöglicht, dass die jeweiligen Erfordernisse von Anbietern und Betreibern der Versorgungsinfrastruktur im Sinne einer Automatisierung von Mess- und/oder Steueraufgaben durch die virtuellen Objekte und/oder den Schnittstellenserver unterstützt werden, insbesondere, indem Datenstrukturen zu den zugrundeliegenden Abbildungen und den diesbezüglich involvierten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bereitgestellt werden.
Die vorliegende Erfindung löst somit die vorgenannten Probleme, indem sie auf der Basis funktionaler virtueller Objekte das Konzept virtueller Mess- und/oder Steuervorrichtungen einführt. Hierzu schlägt die Erfindung einen Schnittstellenserver vor, der die Funktionalität realer Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. Smart Meter Gateways nach vorgebbaren Abbildungsvorschriften auf funktionale virtuelle Objekte – im Weiteren auch virtuelle Mess- und Steuervorrichtungen genannt – abbildet und optional erweitert bzw. anpasst. Hierdurch ist es insbesondere möglich komplexe Lieferstellen automatisiert, zentral und gleichartig für alle Anbieter, Betreiber und Nutzer innerhalb der Versorgungsinfrastruktur abzubilden. Weiterhin ist es möglich, die Funktionalität bestehender Infrastrukturen spezifisch oder übergreifend anzupassen und zu erweitern.
Erfindungsgemäß ist es analog auch möglich, die Funktionalität virtueller Mess- und/oder Steuervorrichtungen auf weitere virtuelle Mess- und/oder Steuervorrichtungen abzubilden, wodurch sich funktionale, hierarchische Strukturen realisieren lassen. Dabei ist es ebenfalls möglich, dass durch die virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder den Schnittstellenserver die jeweiligen Erfordernisse von Anbietern und Betreibern der Versorgungsinfrastruktur im Sinne einer Automatisierung von Mess- und/oder Steueraufgaben unterstützt werden, insbesondere, indem Datenstrukturen zu den zugrundeliegenden Abbildungen und den diesbezüglich involvierten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bereitgestellt werden.
Die erfindungsgemäßen virtuelle Objekte können beispielsweise genutzt werden, um diverse an der Unterverteilung angeschlossene elektrische Geräte (Kühlschränke, Wärmepumpen, Heizstäbe in Pufferspeichern, etc.), die negative Regelenergie bereitstellen können und im Sinne der Erfindung über jeweils eine eigene physische Mess- und Steuervorrichtung verfügen, unter Abgrenzung des am Hausanschluss gemessenen Stroms übergreifend zu messen und zu steuern. Insbesondere wird es möglich, einem virtuellen Objekt mehrere reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen zuzuordnen und diese Zuordnung je nach Bedarf ohne großen Aufwand zu ändern.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Umsetzung der jeweiligen Erfordernisse von Anbietern und Betreibern der Versorgungsinfrastruktur automatisiert zu unterstützen – beispielsweise können Zählpunktstrukturen zu komplexen Lieferstellen automatisch vom Schnittstellenserver an Anbieter und Betreiber übermittelt werden.
Die vorliegende Erfindung kann in einer bevorzugten Ausführungsform auch mit einer Smart Meter Gateway Infrastruktur integriert sein, um beispielsweise den regionalen Vorschriften der Versorgungsinfrastruktur zu genügen. Für das erfindungsgemäße System ist es allerdings unerheblich, über welche Datennetzinfrastrukturen und Datenübertragungsprotokolle mit den Smart Metern und Schaltvorrichtungen kommuniziert wird, und, ob nur Smart Meter, nur Schaltvorrichtungen oder Smart Meter gemeinsam mit Schaltvorrichtungen verbaut sind. Für die Ausführbarkeit der vorliegenden Erfindung ist es grundsätzlich nicht wesentlich, über welche Datennetzwerke, Gateways oder Datenprotokolle die Datenkommunikation erfolgt, solange die erforderlichen Zugriffe, Datenwege und Funktionen möglich sind.
Erfindungsgemäße virtuelle Objekte können außerdem beispielsweise genutzt werden, um diverse an der Unterverteilung angeschlossene elektrische Einrichtungen (Kühlschränke, Wärmepumpen, Heizstäbe in Pufferspeichern, Photovoltaikmodule, etc.), die negative Regelenergie bereitstellen können und im Sinne der Erfindung über jeweils eine eigene reale Mess- und Steuervorrichtung verfügen, unter Abgrenzung des am Hausanschluss gemessenen Stroms übergreifend zu messen und zu steuern. Damit die an die Lieferstellen angeschlossenen Einrichtungen (beispielsweise elektrische Einrichtungen) im Versorgungsnetz optimiert eingesetzt und genutzt werden können, ist es sinnvoll, dass den virtuellen Objekten, denen die realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen dieser Einrichtungen zugeordnet sind, Eigenschaften dieser Einrichtungen, beispielsweise als Tags, zugeordnet werden. Beispiele von Eigenschaften, die den virtuellen Objekten einzeln oder in Kombination beispielsweise zugeordnet werden können, sind „Versorgungsleistungsempfänger”, „Versorgungsleistungsbereitsteller”, „Empfänger von Regelleistung”, „Bereitsteller von Regelleistung”, „steuerbar” und „nicht steuerbar”.
Dabei kann es von Vorteil sein, dass verschiedenen virtuellen Objekte verschiedene einzelne Eigenschaften oder Kombinationen hiervon zugeordnet sind und eine reale Mess- und/oder Steuervorrichtung der Lieferstelle mit einer bestimmten Eigenschaft oder Eigenschaftskombination genau dem oder den virtuellen Objekten zugeordnet ist, die denen des bzw. der virtuellen Objekte entsprechen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Schnittstellenserver und das mindestens eine virtuelle Objekt so eingerichtet, dass dem virtuellen Objekt ein Versorgungsleistungsanbieter zugeordnet werden kann und der Schnittstellenserver Daten zwischen dem virtuellen Objekt und einem Server des Versorgungsleistungsanbieters oder des Servers einer vom Versorgungsleistungsanbieter beauftragten Instanz austauscht. So ist es möglich, verschiedenen virtuellen Objekten unterschiedliche Versorgungsleistungsanbieter zuzuordnen oder auch die Zuordnung einzelner oder aller virtuellen Objekte zu einem oder mehreren Versorgungsleistungsanbietern zu ändern. Können beispielsweise an einer Lieferstelle über verschiedene elektrische Einrichtungen Regelenergie abgenommen (negative Regelenergie) oder in das Versorgungsnetz eingespeist werden, kann es sinnvoll sein, die damit verbundenen Leistungen mit einem Versorgungsleistungsanbieter abzurechnen, während die für andere Verbraucher von einem anderen Versorgungsleistungsanbieter zu beziehen.
Vorzugsweise sind der Schnittstellenserver und/oder das virtuelle Objekt eingerichtet, Daten, die mit den von den realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder weiteren virtuellen Objekten empfangenen Daten korrelieren oder zur Steuerung der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bestimmt sind, in einem standardisierten Format bzw. Protokoll auszutauschen, unabhängig von etwaigen Datenprotokollen, die vom virtuellen Objekt zum Austausch von Daten mit den ihm zugeordneten Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. weiteren virtuellen Objekten verwendet werden. Eine Übersetzung von verschiedenen Protokollen zur Kommunikation mit den einzelnen Mess- und/oder Steuervorrichtungen in ein standardisiertes Protokoll zur Kommunikation mit externen Stellen über das Datennetz wird in aller Regel notwendig sein, um eine massenmarkttaugliche Anbindung des Schnittstellenservers an ein Datennetz zu realisieren.
Der Schnittstellenserver kann sinnvollerweise auch so eingerichtet sein, dass er die Funktionalität von Smart Meter Gateways nutzt, um Summen- oder Differenzwerte der realen Messvorrichtungen zu bilden und diese berechtigten Marktteilnehmern bereitzustellen.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße System einen mit dem Schnittstellenserver verbundenen Datenspeicher, in dem Daten der virtuellen Objekte gespeichert werden. Als Daten kommen insbesondere Protokolle zu den von den virtuellen Objekten empfangenen und weitergegebenen Mess- und Steuerdaten sowie zur Konfiguration der virtuellen Objekte und deren Änderungen in Betracht. Auch ist es von immensem Vorteil, wenn das virtuelle Objekt eine Datenschnittstelle für eine Datenkommunikation mit dem Schnittstellenserver aufweist, über die die Eigenschaften des virtuellen Objekts konfiguriert werden können. So können die virtuellen Objekte auf einfache Weise beispielsweise an verschiedene Liefermodelle oder sich in ihrer Technik über die Zeit verändernde Mess- und/oder Steuervorrichtungen angepasst werden.
Ein weiterer Vorteil besteht dann, wenn der Schnittstellenserver eingerichtet ist, Lieferanten oder Nutzern Mess- und/oder Transaktionsdaten und/oder Lieferstellen-Konfigurationen über ein Webportal bzw. eine Endgeräteanwendung zur Verfügung zu stellen. Es bedarf dann keiner Nutzerseitigen spezifischen Hard- und/oder Software, um die von den virtuellen Objekten bereitgestellten Daten lesen oder die virtuellen Objekte konfigurieren zu können, und der Zugriff auf die Daten und/oder die Konfiguration kann weitestgehend ortsunabhängig erfolgen, da lediglich ein Zugang zum Internet benötigt wird.
Ein Webportal des Schnittstellenservers kann auch dazu eingerichtet sein, einem Nutzer eine konfigurierbare Lieferantenauswahl anzubieten und die entsprechende Marktkommunikation mit Lieferanten der Versorgungsinfrastruktur für einen Lieferantenwechsel durchzuführen. Anstelle eines Webportals kann der Schnittstellenserver hierfür eine Schnittstelle anbieten, auf die über ein Webportal und/oder eine Endgeräteanwendung zugegriffen werden kann.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind auf dem Schnittstellenserver Nutzerkonten eingerichtet, die jeweils realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder virtuellen Objekten zugeordnet werden können. Einige diesbezügliche Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen.
In diesem Zusammenhang kann es auch sinnvoll sein, wenn die Nutzerkonten eingerichtet sind, Guthaben- und/oder Abrechnungsfunktionen bereitzustellen. Damit wird es beispielsweise möglich, dass ein Nutzer ein festes Versorgungsleistungskontingent einkauft und ihm die Versorgungsleistung solange bereitgestellt wird, bis dass das Kontingent erschöpft ist. Das virtuelle Objekt, das dem Nutzer zugeordnet ist, schaltet dann über die im zugeordneten Steuervorrichtungen die Versorgungsleistung frei, sobald beispielsweise ein Guthaben für ein Kontingent einer Versorgungsleistung im virtuellen Objekt registriert ist, und stoppt die Versorgungsleistung automatisch, wenn das eingekaufte Kontingent erschöpft ist.
Darüber hinaus kann der Schnittstellenserver eine weitere Kommunikationsschnittstelle aufweisen, über die ein Nutzer den Einschaltvorgang zur Lieferung einer Leistung über ein Endgerät bestätigen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Schnittstellenserver eingerichtet, um reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen automatisch beim Netzbetreiber zu registrieren und/oder abzumelden. Ebenso bevorzugt ist es, wenn der Schnittstellenserver und zumindest eine der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen so eingerichtet sind, dass sich die reale(n) Mess- und/oder Steuervorrichtung(en) automatisch beim Schnittstellenserver registrieren können. Um dies zu realisieren, kann der Schnittstellenserver so eingerichtet sein, dass er eine Kennung der realen Mess- und/oder Steuervorrichtung ausliest und wahlweise die Kennung der Mess- und Steuervorrichtung an den Netzbetreiber weitergibt und/oder anhand der Kennung die Eigenschaften der Mess- und/oder Steuervorrichtung bestimmt und auch diese Eigenschaften an den Netzbetreiber weitergibt. Auch kann es in diesem Zusammenhang sinnvoll sein, wenn der Schnittstellenserver und/oder das virtuelle Objekt eingerichtet sind, zur Registrierung der realen Mess- und/oder Steuervorrichtung beim Netzbetreiber die Position der Mess-/ und/oder Steuervorrichtung, gegebenenfalls zusammen mit Informationen über den Baumteil der hierarchischen Struktur der realen Mess- und Steuervorrichtungen, zu dem die neu registrierte Mess-/ und/oder Steuervorrichtung gehört, in der hierarchischen Struktur der Mess- und/oder Steuervorrichtungen der Lieferstelle anzugeben. Mit diesen Maßnahmen wird ermöglicht, dass Änderungen an den realen Mess- und/oder Steuereinrichtungen einer Lieferstelle ohne manuelles Zutun beim Netzbetreiber registriert werden können. Zum Beispiel können dann elektrische Geräte wie ein Batteriespeicher oder ein Haushaltsgerät über eine integrierte reale Mess- und/oder Steuervorrichtung verfügen, die sich mit Inbetriebnahme, also bei Anschluss an das Stromnetz und gegebenenfalls nach manueller Konfiguration eines Identifikationsmerkmals wie der Zählernummer der Hauptmessvorrichtung und optional nach Auswahl eines Lieferanten, automatisch – beispielsweise über PowerLine und ein Gateway – versuchen sich mit dem Schnittstellenserver zu verbinden, um durch ihn registriert zu werden. Im Weiteren kann diese Mess- und/oder Steuervorrichtung durch den Schnittstellenserver automatisch vorzugsweise in Verbindung mit einer Übermittlung der lokalen Zählpunktstruktur beim Netzbetreiber registriert werden, wodurch sie für eine Belieferung durch einen Lieferanten zur Verfügung steht.
Von Vorteil ist es auch, wenn der Schnittstellenserver eingerichtet ist, Ersatzwerte zu fehlenden Messwerten von realen Messvorrichtungen nach vorgegebenen Algorithmen zu berechnen und diese anstelle realer Messwerte zu verwenden. Alternativ oder in Ergänzung hierzu kann der Schnittstellenserver eine Eingabeschnittstelle bereitstellen, über die für etwaige nicht-fernauslesbare Messvorrichtungen der Lieferstelle ersatzweise manuell abgelesene oder geschätzte Messwerte eingegeben werden können. Hierzu stellt der Schnittstellenserver eine Funktion bereit, die ein Datenobjekt zu der nicht-fernauslesbaren Messvorrichtung erzeugt bzw. verwaltet und hierin den abgelesenen oder geschätzten Messwert speichert, bzw. aktualisiert. Im Rahmen der Abbildung von realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen kann dann ersatzweise dieses Datenobjekt verwendet werden.
Auch ist es bei der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, wenngleich wünschenswert, dass alle realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen einer Lieferstelle durch virtuelle Objekte abgebildet werden. Es kann eine direkte Datenkommunikation der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen zu dem Datennetzwerk weiterhin möglich sein.
In noch einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest eine oder mehrere der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen nicht versorgungsmarktspezifisch. Da die vorliegende Erfindung nicht auf bestimmte regulierte oder nicht regulierte Mess- und/oder Steuervorgänge beschränkt ist, erlaubt sie in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beispielsweise auch eine gleichartige Verarbeitung versorgungswirtschaftsspezifisch regulierter Messwerte und nebenkostenabrechnungsrelevanter nicht regulierter Messwerte. Beispielhaft lässt sich so aus Messwerten von Wärmemengenzählern an Heizkörpern und Messwerten zu strombasierten Wärmeerzeugern ein gesamthafter Wärmebezug pro Haushalt ermitteln und abrechnen. In Verbindung mit lokalen Temperaturmessungen, einer Steuerung von Thermostaten und einer entsprechenden Steuerung strombasierter Wärmeerzeuger ist es ebenfalls möglich, Haushalte unter Nutzung von Stromüberkapazitäten kostenoptimiert zu beheizen.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können grundsätzlich in regulierten und deregulierten Versorgungsmärkten genutzt werden. Im deregulierten deutschen Markt kann der Schnittstellenserver insbesondere von den Marktrollen bzw. -funktionen „Smart Meter Gateway Administrator” oder „Messstellenbetreiber” betrieben werden. Die auch im Weiteren verwendete Bezeichnung „reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. Smart Meter Gateway Infrastrukturkomponenten” trägt dem Umstand Rechnung, dass nach den Vorgaben des deutschen Versorgungsmarkts – im Gegensatz zu anderen Versorgungsmärkten – absehbar keine direkte Kommunikation mit realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen mehr möglich ist, sondern diese Kommunikation über vorgeschaltete lokale Smart Meter Gateways, welche über die Marktrolle „Smart Meter Gateway Administrator” verwaltet werden, erfolgt. Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung einer Abbildung zwischen realen und virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen ändert sich hierdurch jedoch nicht. Vielmehr sollen auch andere und zukünftige Integrationsarten zur mittelbaren oder unmittelbaren Kommunikation mit realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen von der vorliegenden Erfindung abgedeckt sein.
Im Ergebnis ermöglicht die Erfindung, die Funktionalität bestehender Infrastrukturen spezifisch oder übergreifend zu vereinheitlichen, anzupassen und zu erweitern.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen
1 ein Strukturdiagramm zu einem erfindungsgemäßen System ohne Smart Gateway Infrastruktur;
2 ein Strukturdiagramm zu einem erfindungsgemäßen System mit Smart Gateway Infrastruktur; und
3 ein Strukturdiagramm für eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems verwirklichten Pre-/Post Bezahlfunktion mit Lieferantenwechsel.
In 1 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Berücksichtigung einer Smart Meter Gateway Infrastruktur gezeigt.
Innerhalb eines Hauses gibt es eine über eine reale Messvorrichtung gemessene Übergabestelle SM0 (1). Zur Anbindung weiterer lokaler realer Mess- und/oder Steuervorrichtungen SM1, SM2, SM3 (3) wird eine lokale Infrastruktur zur Datenkommunikation (2) verwendet. Hierbei kann es sich beispielsweise um LAN-, WLAN- oder PowerLine-basierte Datennetzwerke handeln. Ebenso können aus dem Smart Home Bereich bekannte drahtlose Netzwerke und Protokolle genutzt werden. Im Zusammenhang mit der Datenkommunikation (2) kommt i. d. R. mindestens ein Router bzw. ein (weiteres) Gateway zum Einsatz (5).
Die lokalen realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen (3) sind im vorliegenden Beispiel mit bestimmten Verbrauchern (4) verbunden – hier: SM1 mit einer Waschmaschine, SM2 mit einem Batteriespeicher und SM3 mit einem Verbraucher zur Wärmeerzeugung, beispielsweise einem Heizstab zum zusätzlichen Aufheizen eines Pufferspeichers für den Warmwasser-/Heizbetrieb des Hauses. Diese Verbraucher und die zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen sind an das Stromnetz angeschlossen, das insgesamt über den Smart Meter SM0 gemessen wird.
Im betrachteten Beispiel kann folgendes Stromlieferszenario realisiert sein: die Übergabestelle SM0 (1) wird über einen ersten Stromlieferanten beliefert. Das Haushaltsgerät wird über einen zweiten Stromlieferanten beliefert. Der Batteriespeicher und der Heizstab werden über einen dritten Stromlieferanten beliefert, der den zugeordneten Strom an den Haushalt beispielsweise kostenfrei liefert und diesen Strom gleichzeitig als negative Regelenergie am Regelenergiemarkt vermarktet.
In diesem Beispiel werden die Verbräuche jeweils zweimal gemessen, einmal an der Übergabestelle SM0 (1) und parallel jeweils an den dahinterliegenden realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen SM1, SM2, SM3 (3).
Entsprechend müssen die Verbräuche der separat belieferten Verbraucher (4) von dem an der Übergabestelle durch SM0 gemessenen Verbrauch abgezogen werden, damit nur dieser bereinigte Verbrauch vom ersten Stromlieferanten abgerechnet werden kann. Ebenso können die bei SM2 und SM3 gemessenen Verbräuche addiert werden, da sie sich auf einen Lieferanten beziehen.
Dieses Liefermodell wird mit dem erfindungsgemäßen System beispielhaft wie folgt gelöst:
Üblicherweise gibt es innerhalb einer Smart Meter Infrastruktur eine Serverfunktion (6), über die die Kommunikation mit allen angeschlossenen Smart Metern (erfindungsgemäß = reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen) zentralisiert und idealerweise in Bezug auf die verbauten Smart Meter herstellerunabhängig erfolgt. Diese dem Stand der Technik entsprechende Serverfunktion ist keine notwendige Voraussetzung für Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wird aber im Sinne der Vollständigkeit aufgeführt – die entsprechende Funktion kann alternativ auch der erfindungsgemäße Schnittstellenserver übernehmen.
Erfindungsgemäß und dem betrachteten Beispiel gemäß 1 folgend instanziiert der Schnittstellenserver (7) drei virtuelle Mess- und Steuervorrichtungen vSM0, vSM1, vSM2 (8) und vermittelt folgende Abbildung (MW: Messwert): MW_vSM0 = MW_SM0 – MW_SM1 – MW_SM2 – MW_SM3 MW_vSM1 = MW_SM1 MW_vSM2 = MW_SM2 + MW_SM3
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Schnittstellenserver eingerichtet, Messwerte der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen periodisch und/oder ereignisbasiert automatisch zu ermitteln und diese auf die entsprechenden virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen abzubilden. Dies erlaubt ein Caching, das reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. Smart Meter Gateways in Bezug auf hierdurch vermiedene Rechenleistung und Datenkommunikationsvolumina entlastet. Dies ist insbesondere bei schmalbandigen Kommunikationsanbindungen vorteilhaft und erlaubt – im Zusammenhang mit einer Smart Meter Gateway Infrastruktur – darüber hinaus, die originär asynchrone Ermittlung von Messwerten auf ein synchrones Datenkommunikationsprotokoll, das zwischen den virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und den externen Markteilnehmern angewendet wird, abzubilden.
Vorzugsweise nutzt der Schnittstellenserver eine Datenbank (9). In dieser Datenbank können insbesondere auch Abbildungsvorschriften, Transaktionen und Messwerte protokolliert bzw. für einen Abruf durch berechtigte Nutzer bzw. Anbieter vorgehalten werden. Erfindungsgemäß bietet dies unter anderem die Möglichkeit, dass der Schnittstellenserver Anfragen an die virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen für eine bestimmte Zeit auf Basis bereits gespeicherter Daten bzw. Werte bedient, d. h. ohne jedes Mal entsprechende Anfragen an die realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen durchzuführen (= Caching). Diese Datenvorhaltung kann weiterhin auch dazu genutzt werden, einen Nutzer nachvollziehbar über abrechenbare Verbrauchwerte und deren Zusammenhang zu informieren.
Externe Marktteilnehmer (10) – also insbesondere Netzbetreiber und Lieferanten – können direkt mit den sie jeweils betreffenden virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen (8) kommunizieren oder zur Umsetzung übergreifender Funktionen mit dem Schnittstellenserver (10) kommunizieren bzw. von diesem Daten – beispielsweise EDIFACT Nachrichten gemäß vorgegebener Standards – erhalten.
In 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Berücksichtigung einer Smart Meter Gateway Infrastruktur dargestellt, wobei analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 ein Stromlieferszenario mit elektrischen Verbrauchern (23), die über eine lokale Datennetzinfrastruktur (21) verbunden sind, realisiert wird.
Nachfolgend soll insbesondere auf die Unterschiede bei Verwendung einer Smart Meter Gateway Infrastruktur eingegangen werden. Mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 soll insbesondere dargelegt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte Kommunikation zwischen dem Schnittstellenserver (27) und den realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen (20, 22) festgelegt ist.
Innerhalb einer Smart Meter Gateway Infrastruktur gemäß den aktuellen Vorgaben des deutschen Versorgungsmarktes ist eine direkte Kommunikation mit den realen Mess- und/ oder Steuervorrichtungen (20, 22) nicht mehr zugelassen. Anstelle dessen werden Anfragen von berechtigten Marktteilnehmern (hier u. a.: 27) zur Ermittlung von Messwerten von realen Messvorrichtungen über ein Datennetzwerk (25) an den zuständigen Smart Meter Gateway Administrator (32) gesendet, der diese Anfragen im betreffenden Smart Meter Gateway (24) hinterlegt, welches diese dann bearbeitet. Die Antwort(en) auf diese Anfrage sendet das Smart Meter Gateway (24) nach Bearbeitung mithilfe eines standardisierten Protokolls direkt an das sogenannte Headend System (26) des mit Daten zu beliefernden, berechtigten Markteilnehmers (26, 27 bzw. 33, 31). Die Ermittlung von Messwerten von realen Messvorrichtungen erfolgt also im Gegensatz zur beispielhaften Ausführungsform gemäß 1 nicht synchron, sondern asynchron über das Smart Meter Gateway (24). Die Kommunikation mit Steuergeräten bzw. Steuervorrichtungen CLS (22, 28) hingegen erfolgt aktuell weiterhin synchron durch berechtigte, externe Marktteilnehmer, wobei das Smart Meter Gateway (24) in der Kommunikation eine Proxyfunktion übernimmt. Analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 nutzt der Schnittstellenserver (27) eine Datenbank (30).
Zum Zeitpunkt der Anmeldung der vorliegenden Erfindung ist in Deutschland mindestens in einer Übergangsphase der Einführung von Smart Meter Gateway Infrastrukturkomponenten vorgesehen, dass externe berechtigte Markteilnehmer sowohl direkt über das Smart Meter Gateway mit Daten beliefert werden können (33), als auch über die Marktrolle eines sogenannten Messstellenbetreibers. Letzteres entspricht im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 der Kommunikation zwischen externen Marktteilnehmern (31) mit den virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen (29) bzw. direkt mit dem Schnittstellenserver (27).
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Abbildung komplexer Lieferstellen und der Verwendung von Smart Meter Gateways kann es modifizierte Ausführungsformen geben, die die Funktionalität der Smart Meter Gateways nutzen, Summen oder Differenzwerte aus angebundenen realen Messvorrichtungen zu bilden und in Registern zu speichern. Entsprechend können dann auch die Summen- bzw. Differenzwerte der Register weiterverarbeitet werden.
Nachfolgend werden weitere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben:
Das erfindungsgemäße System kann in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft dazu genutzt werden, bestehende Funktionalitäten installierter realer Mess- und/oder Steuervorrichtungen nachträglich zu verändern oder zu erweitern, indem eine oder mehrere reale Mess- und oder Steuervorrichtungen auf eine virtuelle Mess- und/oder Steuervorrichtung abgebildet werden und nachträglich gewünschte Veränderungen oder Erweiterungen durch zentrale Serverfunktionalitäten auf der Ebene dieser virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtung eingebracht werden. Beispiele hierzu sind Anpassungen des Kommunikationsprotokolls oder die Implementierung eines Nutzer-orientierten Guthabens. Gegebenenfalls und sofern verwendet können hierbei auch bestehende Funktionen eines Smart Meter Gateways für guthabenorientierte Schaltvorgänge der Steuervorrichtungen (z. B. Ein-/Abschalten oder Drosseln der Versorgungsleistung) genutzt werden. Durch die Ergänzung einer Nutzer-orientierten Guthabenfunktionalität besteht die Möglichkeit, ein Guthaben – zum Beispiel im Fall eines Umzugs – einer oder mehreren neuen virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtung zuzuweisen und so ein Guthaben praktisch mitzunehmen. Über die Steuerfunktionen können die jeweiligen zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtung gesperrt werden, sobald das Guthaben aufgebraucht ist. Ebenso können Einschalt- bzw. Wiedereinschaltvorgänge zur Lieferung eines Mediums wie z. B. Strom oder Gas nach einer Sperrung zusätzlich durch den belieferten Nutzer, der sich vor Ort befindet, vorab bestätigt werden, so dass dieser die Möglichkeit hat, resultierende Gefahrensituationen zu vermeiden. Hierzu kann der Nutzer – beispielsweise Smartphone App basierend – ein Konto beim Schnittstellenserver einrichten, dem eine oder mehrere entsprechende reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen zugeordnet sind. Der Nutzer erhält dann eine Aufforderung zur Bestätigung des Einschaltvorgangs.
Analog kann dies in einer weiteren bevorzugten Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden, um ein Guthaben im Zusammenhang mit einem auswählbaren Lieferanten zu bezahlen und somit aufzuladen, oder um Zahlarten zur Begleichung einer periodischen Abrechnung zu hinterlegen. Der Schnittstellenserver kann dem Nutzer auch eine Lieferantenauswahl anbieten und nach Auswahl durch den Nutzer automatisch die erforderliche Marktkommunikation mit den Anbietern der Versorgungsinfrastruktur für einen Lieferantenwechsel durchführen.
3 zeigt in diesem Zusammenhang eine beispielhafte Ausführungsform innerhalb eines deregulierten Versorgungsmarkts – in diesem Fall mit Bezug zu Deutschland. Der erfindungsgemäße Schnittstellenserver (40) implementiert eine virtuelle Mess- und/oder Steuervorrichtung (42), auf die funktional mindestens eine Messwertbereitstellung sowie eine Lasttrennungsfunktion in Form von Mess- und/oder Steuervorrichtung(en) (41) abgebildet ist. Die Versorgung erfolgt über den Versorgungsnetzbetreiber (49) mit seinem Versorgungsnetz (43).
Zur Umsetzung des Ausführungsbeispiels implementiert der Schnittstellenserver (40) eine Pre-/Post-Bezahlfunktionen (44), gegebenenfalls unter Nutzung der Funktionen eines externen Zahlungsdiensteanbieters (45). Der Nutzer (46) kann sich über eine Benutzeroberfläche, die beispielsweise über eine Smartphone App realisiert wird, unter Angabe eines Identifikationsmerkmals einer realen Mess- und Steuervorrichtung der zu beliefernden Lieferstelle einen Lieferanten auswählen, der an das hier beschriebene Verfahren technisch angebunden ist. Über eine vorgelagerte oder zu diesem Zeitpunkt stattfindende Datenkommunikation zwischen dem Schnittstellenserver (40) und dem betreffenden Lieferanten (47) kann der Schnittstellenserver (40) als Berechnungsgrundlage beispielsweise den jeweils aktuellen Preis pro Verbrauchseinheit vom Lieferanten (47) beziehen und dem Nutzer (46) anzeigen lassen. Entscheidet sich der Nutzer (46) für einen Lieferantenwechsel gibt er ergänzend seine personenbezogenen Daten ein. Diese Daten werden dann – in dieser beispielhaften Ausführungsform – gemeinsam mit dem Identifikationsmerkmal (z. B. Zählernummer) der realen Messvorrichtung (41) und dem zu zugrunde gelegten Preis pro Verbrauchseinheit an den Lieferanten (47) im Sinne eines Antrags zur Belieferung gesendet. Ab diesem Punkt findet die dem Fachmann bekannte Marktkommunikation (50) zwischen dem Lieferanten (47), dem Netzbetreiber (49) und dem bisherigen Lieferanten (48) statt. Kann die Belieferung durch den Lieferanten (47) – gegebenenfalls auch erst zu einem späteren Zeitpunkt unter Berücksichtigung von Kündigungsfristen – erfolgen, erhält der Schnittstellenserver (40) über eine Datenkommunikation die entsprechende Rückmeldung durch den Lieferanten (47). Der Schnittstellenserver (40) führt dann – je nach Liefermodell (Pre-/Post-Bezahlung) – den zeit- und verbrauchsgerechten Inkasso-Vorgang auf Grundlage der durch den Nutzer (46) hinterlegter Zahlarten durch. Ebenfalls übernimmt der Server (40) die Übermittlung von Verbrauchsdaten im Rahmen der Marktkommunikation (50). Auf dieser Grundlage kann der Betreiber des Schnittstellenservers (40) auch die Zahlungsströme (51) zwischen ihm und dem betreffenden Lieferanten durchführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/163569 A2 [0011]
US 2008/0224892 A1 [0012, 0012]
US 2009/0088907 A1 [0013]
US 2009/0243869 A1 [0014]
US 2010/0156665 A1 [0015]
WO 2008/092268 A1 [0015]
WO 2012/0555566 A2 [0016]

Claims

System zum Bestimmen und/oder Steuern der Versorgungsleistung an mindestens einer Lieferstelle eines Versorgungsnetzes mit mindestens einer realen Mess- und/oder Steuervorrichtung, wobei die mindestens eine Lieferstelle eingerichtet ist, eine Versorgungsleistung mindestens abzunehmen, und wobei die mindestens eine reale Mess- und/oder Steuervorrichtung Daten für ein Datennetzwerk bereitstellen kann, gekennzeichnet durch mindestens einen Schnittstellenserver, der mindestens ein funktionales virtuelles Objekt bereitstellt, dem i. mehrere reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder ein oder mehrere weitere funktionale virtuelle Objekte des gleichen oder eines anderen Schnittstellenservers, denen mehrere reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen zugeordnet sind, sowie ii. eine oder mehrere Eigenschaften der ihm zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen zugeordnet werden können und das mindestens eine erste, interne Schnittstelle sowie eine zweite, externe Schnittstelle aufweist, wobei das virtuelle Objekt über die erste, interne Schnittstelle mit den ihm zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen oder virtuellen Objekten Daten austauschen kann, und wobei das virtuelle Objekt über die zweite, externe Schnittstelle Daten mit dem Datennetzwerk austauschen kann, die mit den von den realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder weiteren virtuellen Objekten empfangenen Daten korrelieren oder zur Steuerung der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bestimmt sind, und wobei der Schnittstellenserver und/oder mindestens eines der virtuellen Objekte eingerichtet sind, Daten zur Struktur der ihm zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. der ihm zugeordneten weiteren virtuellen Objekte samt den ihnen zugeordneten realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen zu erfassen und an das Datennetzwerk weitergeben zu können.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem virtuellen Objekt eine oder mehrere Eigenschaften aus der Menge von „Versorgungsleistungsempfänger”, „Versorgungsleistungsbereitsteller”, „Empfänger von Regelleistung”, „Bereitsteller von Regelleistung”, „steuerbar” und „nicht steuerbar” zugeordnet werden können.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine reale Mess- und/oder Steuervorrichtung der Lieferstelle mit einer bestimmten Eigenschaft genau dem oder den virtuellen Objekten zugeordnet ist, denen diese Eigenschaft zugeordnet ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem virtuellen Objekt ein Versorgungsleistungsanbieter zugeordnet werden kann und der Schnittstellenserver Daten zwischen dem virtuellen Objekt und einem Server des Versorgungsleistungsanbieters oder des Servers einer vom Versorgungsleistungsanbieter beauftragten Instanz austauscht.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver und/oder das virtuelle Objekt eingerichtet sind, Daten, die mit den von den realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder weiteren virtuellen Objekten empfangenen Daten korrelieren oder zur Steuerung der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen bestimmt sind, in einem standardisierten Format bzw. Protokoll auszutauschen, unabhängig von etwaigen Datenprotokollen, die vom virtuellen Objekt zum Austausch von Daten mit den ihm zugeordneten Mess- und/oder Steuervorrichtungen bzw. weiteren virtuellen Objekten verwendet werden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Objekt eingerichtet ist, Daten der ihm zugeordneten Mess- und/oder Steuervorrichtungen zusammenzufassen und in zusammengefasster Form über den Schnittstellenserver für das Datennetz bereitzustellen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver die Funktionalität von Smart Meter Gateways nutzt, um Summen- oder Differenzwerte der realen Messvorrichtungen zu bilden und diese berechtigten Marktteilnehmern bereitzustellen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver eingerichtet ist, Messwerte der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen periodisch und/oder ereignisbasiert automatisch zu ermitteln und diese auf die entsprechenden virtuellen Mess- und/oder Steuervorrichtungen abzubilden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit dem Schnittstellenserver verbundenen Datenspeicher, in dem Daten der virtuellen Objekte gespeichert werden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das virtuelle Objekt eine Datenschnittstelle für eine Datenkommunikation mit dem Schnittstellenserver aufweist, über die die Eigenschaften des virtuellen Objekts konfiguriert werden können.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gateway-Infrastruktur, wobei die Datenkommunikation zwischen dem Schnittstellenserver und der oder den Mess- und/oder Steuervorrichtungen mittelbar über die Gateway Infrastruktur erfolgt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver eingerichtet ist, Lieferanten oder Nutzern Mess- und/oder Transaktionsdaten und/oder Lieferstellen-Konfigurationen über ein Webportal bzw. eine Endgeräteanwendung zur Verfügung zu stellen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver über ein Webportal und/oder eine Endgeräteanwendung eine konfigurierbare Lieferantenauswahl anbietet und die entsprechende Marktkommunikation mit Lieferanten der Versorgungsinfrastruktur für einen Lieferantenwechsel durchführt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schnittstellenserver Nutzerkonten eingerichtet sind, die jeweils realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen und/oder virtuellen Objekten zugeordnet werden können.
System gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzerkonten eingerichtet sind, Guthaben- und/oder Abrechnungsfunktionen bereitzustellen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, über die ein Nutzer den Einschaltvorgang zur Lieferung einer Leistung über ein Endgerät bestätigen kann.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver eingerichtet ist, um reale Mess- und/oder Steuervorrichtungen automatisch beim Netzbetreiber zu registrieren und/oder abzumelden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver und zumindest eine der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen so eingerichtet sind, dass sich die reale(n) Mess- und/oder Steuervorrichtung(en) automatisch beim Schnittstellenserver registrieren können.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver eingerichtet ist, um verwaltete Konfigurationen zu komplexen Lieferstellen über eine entsprechende Kommunikation mit einem zuständigen Smart Meter Gateway Administrator im betreffenden Smart Meter Gateway zu konfigurieren.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstellenserver eingerichtet ist, Ersatzwerte zu fehlenden Messwerten von realen Messvorrichtungen nach vorgegebenen Algorithmen zu berechnen und diese anstelle realer Messwerte zu verwenden.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch nicht-fernauslesbare Messvorrichtungen, wobei der Schnittstellenserver eine Eingabeschnittstelle bereitstellt, über die für alle nicht-fernauslesbare Messvorrichtungen ersatzweise manuell abgelesene oder geschätzte Messwerte eingegeben werden können.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dass zumindest eine oder mehrere der realen Mess- und/oder Steuervorrichtungen nicht versorgungsmarkt-spezifisch sind.