DE102017123374A1

DE102017123374A1 - Multiple Verwendung von Energiespeichern

Info

Publication number: DE102017123374A1
Application number: DE102017123374.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Nykamp; Tobias Rott
Original assignee: Westnetz GmbH
Current assignee: Westnetz GmbH
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2019-04-11
Also published as: WO2019072541A1; EP3695478A1

Abstract

Es wird insbesondere ein Verfahren durchgeführt von einer oder mehreren Vorrichtungen offenbart, das Verfahren umfassend: Erfassen einer historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation indikativ für eine historische Belastungssituation im Stromnetz; Erfassen einer Witterungsinformation indikativ für zumindest ein eine Stromerzeugung von einer Stromerzeugungsanlage beeinflussendes Umweltattribut, wobei die Witterungsinformation zumindest ein historisches und/oder prognostiziertes Umweltattribut umfasst; Bestimmen einer prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation indikativ für eine prognostizierte Belastungssituation im Stromnetz, wobei die prognostizierte Lastfluss- und/oder Spannungsinformation basierend auf der erfassten historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation und der erfassten Witterungsinformation bestimmt wird; Bestimmen einer Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation indikativ für eine Betriebsweise eines Energiespeichers, wobei die Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation basierend auf der bestimmten prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation bestimmt wird; Bestimmen einer Flexibilitätsinformation indikativ für eine freie Kapazität des Energiespeichers, die zur Einspeicherung von Energie neben der Menge an Energie, die bereits in dem Energiespeicher eingespeichert ist, nutzbar ist bzw. zur Ausspeicherung von Energie in das Stromnetz nutzbar ist, wobei die Flexibilitätsinformation basierend auf der bestimmten Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation und einer Gesamtkapazitätsinformation indikativ für die verfügbare Kapazität des Energiespeichers bestimmt wird; und Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens der bestimmten Flexibilitätsinformation. Ferner wird eine Vorrichtung und ein System zum Durchführen des gegenständlichen Verfahrens offenbart.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, mit denen ein Energiespeicher in einem Stromnetz beispielsweise zur Handhabung von Last- und/oder Einspeisespitzen des Stromnetzes eingesetzt werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Erneuerbare Energiequellen, wie Photovoltaik- und/oder Windenergieanlagen speisen zunehmend die von ihnen erzeugte elektrische Energie in das Stromnetz ein. Dies stellt das Stromnetz mitunter vor große Herausforderungen.
Dabei erzeugen erneuerbare Energiequellen elektrische Energie - im Gegensatz zu konventionellen Kraftwerken - nicht konstant, sondern in Abhängigkeit von den zur Erzeugung genutzten Umwelteinflüssen, wie Sonne oder Wind.
Der Hintergrund für das Auftreten von Last- und/oder Einspeisespitzen, die von Photovoltaik- und/oder Windenergieanlagen hervorgerufen werden, ist, dass beispielsweise tagsüber die Sonne stark scheint, und/oder kurzzeitig ein starker Wind weht, so dass die Photovoltaik- und/oder Windenergieanlagen entsprechend eine große Menge an elektrischer Energie erzeugen und in das Stromnetz einspeisen. Kommt zusätzlich in diesen Fällen noch ein geringer Strombedarf von Verbrauchern des Stromnetzes hinzu, kann sich das Stromnetz entsprechend schnell an seinem Limit befinden.
Die erneuerbaren Energiequellen, insbesondere Photovoltaik- und/oder Windenergieanlagen, verursachen dabei mitunter Last- und/oder Einspeisespitzen bzw. Leistungsspitzen. Bei einem Auftreten der Last- und/oder Einspeisespitzen wird das Stromnetz nahe an seinem Limit oder würde sogar über seinem Limit betrieben.
Last- und/oder Einspeisespitzen bzw. Leistungsspitzen müssen gehandhabt werden, um die Versorgung von Verbrauchern und den Transport von Energie über das Stromnetz sicherstellen zu können.
Es besteht also die Gefahr, dass eine Versorgungsunterbrechung der von dem Stromnetz versorgten Verbraucher auftreten kann. Last- und/oder Einspeisespitzen treten zwar mitunter nur kurzzeitig auf, die Stabilität des Stromnetzes kann jedoch nur gewährleistet werden, wenn das Stromnetz auch für diese Last- und/oder Einspeisespitzen ausgelegt ist und diese handhaben kann.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung zur Handhabung von derartigen Last- und/oder Einspeisespitzen ist, dass Energiespeicher eingesetzt werden. Diese Energiespeicher können erzeugte elektrische Energie Zwischenspeichern, und entsprechend von den Photovoltaik- und/oder Windenergieanlagen verursachte Last- und/oder EinspeisespitzeLast- und/oder Einspeisespitzen abdämpfen bzw. glätten, so dass die erzeugte elektrische Energie von den Photovoltaik- und/oder Windenergieanlagen die Stabilität des Stromnetzes nicht gefährden.
Allgemeine Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
Einspeisespitzen treten mitunter nur relativ selten auf und der Energiespeicher könnte in den übrigen Zeiten für andere Anwendungsfälle genutzt werden.
Vor dem Hintergrund des dargestellten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe, die beschriebenen Probleme zumindest teilweise zu verringern oder zu vermeiden, das heißt insbesondere eine Möglichkeit bereitzustellen, um mit dem Stromnetz verbundene Energiespeicher insbesondere zur Handhabung von Last- und/oder Einspeisespitzen des Stromnetzes einsetzen zu können und ferner diese Energiespeicher in den übrigen Zeiten für weitere Anwendungsfälle zu nutzen.
Diese Aufgabe wird gegenständlich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren beschrieben, durchgeführt von einer oder mehreren Vorrichtungen, das Verfahren umfassend:

- Erfassen einer historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation indikativ für eine historische Belastungssituation im Stromnetz;
- Erfassen einer Witterungsinformation indikativ für zumindest ein eine Stromerzeugung von einer Stromerzeugungsanlage beeinflussendes Umweltattribut, wobei die Witterungsinformation zumindest ein historisches und/oder prognostiziertes Umweltattribut umfasst;
- Bestimmen einer prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation indikativ für eine prognostizierte Belastungssituation im Stromnetz, wobei die prognostizierte Lastfluss- und/oder Spannungsinformation basierend auf der erfassten historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation und der erfassten Witterungsinformation bestimmt wird;
- Bestimmen einer Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation indikativ für eine Betriebsweise eines Energiespeichers, wobei die Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation basierend auf der bestimmten prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation bestimmt wird;
- Bestimmen einer Flexibilitätsinformation indikativ für eine freie Kapazität des Energiespeichers, die zur Einspeicherung von Energie neben der Menge an Energie, die bereits in dem Energiespeicher eingespeichert ist, nutzbar ist bzw. zur Ausspeicherung von Energie in das Stromnetz nutzbar ist, wobei die Flexibilitätsinformation basierend auf der bestimmten Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation und einer Gesamtkapazitätsinformation indikativ für die verfügbare Kapazität des Energiespeichers bestimmt wird; und
- Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens der bestimmten Flexibilitätsinformation.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung beschrieben, welche dazu eingerichtet ist oder entsprechende Mittel umfasst, ein Verfahren nach dem ersten Aspekt durchzuführen und/oder zu steuern. Vorrichtungen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt sind oder umfassen insbesondere eine oder mehrere Vorrichtungen gemäß dem zweiten Aspekt.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird auch eine alternative Vorrichtung beschrieben, umfassend zumindest einen Prozessor und zumindest einen Speicher mit Computerprogrammcode, wobei der zumindest eine Speicher und der Computerprogrammcode dazu eingerichtet sind, mit dem zumindest einen Prozessor zumindest ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen und/oder zu steuern. Unter einem Prozessor soll zum Beispiel eine Kontrolleinheit, ein Mikroprozessor, eine Mikrokontrolleinheit wie ein Mikrocontroller, ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische Integrierte Schaltung (ASIC) oder ein Field Programmable Gate Arrays (FPGA) verstanden werden.
Zum Beispiel umfasst eine beispielhafte Vorrichtung ferner Mittel zum Speichern von Informationen wie einen Programmspeicher und/oder einen Hauptspeicher. Zum Beispiel umfasst eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung ferner jeweils Mittel zum Empfangen und/oder Senden von Informationen über ein Netzwerk wie eine Netzwerkschnittstelle. Zum Beispiel sind beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtungen über ein oder mehrere Netzwerke miteinander verbunden und/oder verbindbar.
Eine beispielhafte Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt ist oder umfasst etwa eine Datenverarbeitungsanlage, die softwaremäßig und/oder hardwaremäßig eingerichtet ist, um die jeweiligen Schritte eines beispielhaften Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt ausführen zu können. Beispiele für eine Datenverarbeitungsanlage sind ein Computer, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Thinclient und/oder ein tragbarer Computer (Mobilgerät), wie etwa ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein Wearable, ein persönlicher digitaler Assistent oder ein Smartphone.
Einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt (beispielsweise das Erfassen von einer historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation und/oder einer Witterungsinformation) können hierbei mit einer Sensorvorrichtung, welche auch mindestens ein Sensorelement aufweist, durchgeführt werden. Ebenso können einzelne Verfahrensschritte (beispielsweise das Bestimmen einer Flexibilitätsinformation), welche beispielswiese nicht unbedingt mit der Sensoreinrichtung durchgeführt werden müssen, von einer weiteren Vorrichtung vorgenommen werden, welche insbesondere über ein Kommunikationssystem mit der Vorrichtung, welche mindestens ein Sensorelement aufweist, in Verbindung steht.
Weitere Vorrichtungen können vorgesehen sein, beispielswiese ein Server und/oder beispielsweise ein Teil bzw. eine Komponente einer sogenannten Computer Cloud, welche Datenverarbeitungsressourcen dynamisch für verschiedene Nutzer in einem Kommunikationssystem bereitstellt. Unter einer Computer Cloud wird insbesondere eine Datenverarbeitungs-Infrastruktur gemäß der Definition des „National Institute for Standards and Technology“ (NIST) für den englischen Begriff „Cloud Computing“ verstanden. Ein Beispiel einer Computer Cloud ist eine Microsoft Windows Azure Platform.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird auch ein Computerprogramm beschrieben, das Programmanweisungen umfasst, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft. Ein beispielhaftes Programm gemäß der Erfindung kann in oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, welches eines oder mehrere Programme enthält.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird auch ein computerlesbares Speichermedium beschrieben, welches ein Computerprogramm gemäß dem zweiten Aspekt enthält. Ein computerlesbares Speichermedium kann z.B. als magnetisches, elektrisches, elektro-magnetisches, optisches und/oder andersartiges Speichermedium ausgebildet sein. Ein solches computerlesbares Speichermedium ist vorzugsweise gegenständlich (also „berührbar“), zum Beispiel ist es als Datenträgervorrichtung ausgebildet. Eine solche Datenträgervorrichtung ist beispielsweise tragbar oder in einer Vorrichtung fest installiert. Beispiele für eine solche Datenträgervorrichtung sind flüchtige oder nicht-flüchtige Speicher mit wahlfreiem-Zugriff (RAM) wie z.B. NOR-Flash-Speicher oder mit sequentiellen-Zugriff wie NAND-Flash-Speicher und/oder Speicher mit Nur-Lese-Zugriff (ROM) oder Schreib-Lese-Zugriff. Computerlesbar soll zum Beispiel so verstanden werden, dass das Speichermedium von einem Computer bzw. einer Datenverarbeitungsanlage (aus)gelesen und/oder beschrieben werden kann, beispielsweise von einem Prozessor.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird auch ein System beschrieben, umfassend mehrere Vorrichtungen, insbesondere mindestens eine Steuereinheit, eine Messeinrichtung und einen Energiespeicher, welche zusammen ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durchführen.
Ein beispielhaftes System gemäß dem dritten Aspekt umfasst ferner einen Server (z. B. eine Netzleitstelle), z. B. zur Steuerung von Lastspitze- und/oder Einspeisespitzen eines Stromnetzes, wobei der Server eine Kommunikationsverbindung (z. B. eine fernwirktechnische Anbindung) zu der Steuereinheit aufweist. Optional umfasst das System eine Datenbank, die beispielsweise von dem Server umfasst ist oder mit dem Server verbunden ist.
Im Folgenden sind beispielhafte Merkmale und beispielhafte Ausgestaltungen nach allen Aspekten des vorliegenden Gegenstands detaillierter beschrieben:
Das Stromnetz ist beispielsweise ein Übertragungsnetz oder ein Verteilnetz, mit dem elektrische Energie an einen oder mehrere Verbraucher verteilt wird. Ein Beispiel eines solchen Verteilnetzes ist z. B. ein Niederspannungsstromnetz, in dem mit dem beispielsweise Spannungen von 400 V im Drehstromsystem vorliegen.
Bei einer Stromerzeugungsanlage handelt es sich im Sinne des Gegenstands um eine Energiequelle, insbesondere um eine sogenannte erneuerbare Energiequelle. Beispielsweise ist die Stromerzeugungsanlage eine Photovoltaikanlage, Windkraftanlage, Solaranlage, Geothermieanlage, oder eine Kombination hiervon, um einige nicht limitierende Beispiele zu nennen.
Eine Photovoltaikanlage, auch PV-Anlage (bzw. kurz PVA) genannt, ist eine Solarstromanlage, in der mittels Solarzellen ein Teil der Sonnenstrahlung in elektrische Energie umgewandelt wird. Die dabei typische direkte Art der Energiewandlung bezeichnet man als Photovoltaik.
Eine Windkraftanlage (auch mit Windenergieanlage bezeichnet) ist eine Energieerzeugungsanlage, die mittels Windkraft hervorgerufene kinetische Energie, die über Rotorblätter auf eine Turbine übertragen wird, in elektrische Energie umwandelt.
Ein derartiger Energiespeicher ist insbesondere jeder dezentrale Energiespeicher, der eine Energie mittels elektro-chemischer oder physikalischer Prozesse speichert und eine Ausgangsspannung bereitstellt. Ferner sind insbesondere darunter Energiespeicher zu verstehen, die eine oder mehrere in Reihe und gegebenenfalls auch parallel geschaltete Kondensator-, Akkumulator- und/oder Batteriezellen enthalten oder Energie in ein anderes Medium umwandeln (z.B. Power-to-Heat, Power-to-Gas, um nur einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen). Bevorzugte elektrochemische Energiespeicher können Akkumulatorzellen, insbesondere vom Typ Pb - Bleiakku, NiCd - Nickel-Cadmium-Akku, NiH2 - Nickel-Wasserstoff-Akkumulator, NiMH - Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Li-Ion - Lithium-Ionen-Akku, LiPo - Lithium-Polymer-Akku, LiFe - Lithium-Metall-Akku, LiMn - Lithium-Mangan-Akku, LiFePO4 - Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator, LiTi - Lithium-Titanat-Akku, RAM - Rechargeable Alkaline Manganese, Ni-Fe - Nickel-Eisen-Akku, Na/NiCI - Natrium-Nickelchlorid-Hochtemperaturbatterie-Batterie SCiB - Super Charge Ion Battery, Silber-Zink-Akku, Silikon-Akku, Vanadium-Redox-Akkumulator, Zink-Luft und/oder Zink-Brom-Akku aufweisen. Es können auch Doppelschichtkondensatoren oder andere Kondensatortypen als Energiespeicher dienen. Der Energiespeicher kann eine oder mehrere Zellen aufweisen.
Unter dem Begriff Energiespeicher wird gegenständlich ein dezentraler Energiespeicher, wie etwa eine Batterie oder eine Umwandlungstechnologie in ein speicherbares Medium (Gas, Wärme) verstanden. Dezentral im Sinne des vorliegenden Gegenstandes bezeichnet Energiespeicher, die an einem oder mehreren Standorten, die mit dem Stromnetz verbunden sind, angeordnet sein können, also z. B. nicht an einem Ort zentriert sind. Beispielsweise sind derartige dezentrale Energiespeicher regelmäßig in unmittelbarer Nähe von Stromerzeugungsanlagen angeordnet, z. B. innerhalb eines Haushalts, in dem beispielsweise eine Photovoltaik-Anlage auf einem Dach angeordnet ist. Die zumindest eine Vorrichtung zur Durchführung des gegenständlichen Verfahrens ist beispielsweise ebenfalls dezentral bzw. lokal angeordnet, z. B. ebenfalls in der lokalen Nähe einer vorstehend angeführter Stromerzeugungsanlage und/oder eines Energiespeichers.
Beispielsweise kann eine gemäß der bestimmten Flexibilitätsinformation Menge an Energie, die z. B. aus dem Stromnetz in den Energiespeicher eingespeichert werden soll, in einem als Gasspeicher oder Wärmespeicher ausgebildeten Energiespeicher eingespeichert werden, indem elektrische Energie des Stromnetzes vor dem Einspeichern in das für den Energiespeicher geeignete Medium umgewandelt wird. Analoges gilt für ein Ausspeichern von Energie aus dem Energiespeicher in das Stromnetz.
Die historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformation repräsentiert beispielsweise Strom- und/oder Spannungsflüsse des Stromnetzes, die eine Belastungssituation im Stromnetz abbilden. Die Belastungssituation bildet z. B. ab, ob Last- und/oder Einspeisespitzen vorliegen. Die historische Belastungssituation kann beispielsweise eine historische Belastungssituation im Stromnetz abbilden, und die prognostizierte Belastungssituation kann beispielsweise eine prognostizierte Belastungssituation im Stromnetz abbilden. Die Lastflussinformation repräsentiert beispielsweise einen Lastfluss (z. B. Strom und/oder Spannung) an einem Transformator (z. B. einem Ortsnetztransformator), über den die Stromerzeugungsanlage und/oder der Energiespeicher erzeugte elektrische Energie beispielsweise in das Stromnetz einspeist.
Die Witterungsinformation wird beispielsweise von einer Messeinrichtung erfasst, die von der zumindest einen Vorrichtung umfasst oder mit dieser elektrisch verbunden ist. Die Messeinrichtung ist beispielsweise lokal bei der Stromerzeugungsanlage und/oder dem Energiespeicher angeordnet. Zwischen der zumindest einen Vorrichtung und der Messeinrichtung besteht beispielsweise eine Kommunikationsverbindung, so dass Daten und/oder Informationen zwischen beiden übermittelt werden können. Die Witterungsinformation repräsentiert beispielsweise Witterungsverhältnisse lokal am Ort der Stromerzeugungsanlage. Beispielsweise umfasst die Witterungsinformation eine Einstrahlung und/oder Intensität von Sonnenstrahlen und/oder Windrichtungen und/oder Windgeschwindigkeiten, um einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen.
Ein prognostizierter Wert für zumindest ein Umweltattribut wird beispielsweise auf Ist-Werten gemäß der erfassten Witterungsinformation bestimmt. Hieraus kann beispielsweise eine Prognose für eine für die Zukunft erwartete Menge an erzeugter elektrischer Energie von der Stromerzeugungsanlage abgeleitet werden.
Für den Fall, dass die Lastfluss- und/oder Spannungsinformation und/oder die Witterungsinformation als historische Daten vorliegen, kann basierend auf diesen beispielsweise eine Regressionsanalyse durchgeführt werden, um eine Prognose für die Zukunft ableiten zu können, die beispielsweise von dem prognostizierten Wert für zumindest ein Umweltattribut repräsentiert wird. Die historischen Informationen sind beispielsweise in einer Datenbank hinterlegt.
Eine Wetterinformation, die beispielsweise von der erfassten Witterungsinformation umfasst sind, können z. B. eine Prognose über ein mögliches Auftreten von Last- und/oder Einspeisespitzen und damit beispielsweise einhergehende Spannungsspitzen im Verteilnetz liefern, da beispielsweise bei einer intensiven Sonneneinstrahlung eine als Photovoltaik-Anlage ausgebildete Stromerzeugungsanlage sehr viel elektrische Energie erzeugt, und/oder bei einer hohen prognostizierten Windgeschwindigkeit, die von der erfassten Witterungsinformation umfasst ist, eine als Windenergieanlage ausgebildete Stromerzeugungsanlage viel durch den Wind bedingte elektrische Energie erzeugt.
Z. B. kann der Fall auftreten, dass eine Stromerzeugungsanlage nicht unmittelbar mit einem Energiespeicher zum Einspeichern von elektrischer Energie verbunden ist, oder ein unmittelbar mit der Stromerzeugungsanlage verbundener Energiespeicher bereits voll geladen ist. Dann kann ein weiterer Energiespeicher, der basierend auf der bestimmten Flexibilitätsinformation freie Kapazität aufweist, diese freie Kapazität zur Nutzung zur Verfügung stellen. Die Nutzung, d.h. z. B. die Einspeicherung von elektrischer Energie in den Energiespeicher, kann beispielsweise mittels einer entsprechend bestimmten Steuerungsinformation erfolgen. Derart können beispielsweise Spannungsspitzen bzw. Last- und/oder Einspeisespitzen effektiv im Stromnetz geglättet werden.
Die prognostizierte Lastfluss- und/oder Spannungsinformation umfasst beispielsweise eine gemessene und/oder prognostizierte Menge an elektrischer Energie, die zumindest teilweise basierend auf der erfassten Witterungsinformation bestimmt wird. Ferner kann die Menge an elektrischer Energie beispielsweise basierend auf vordefinierten Parametern, wie z. B. einer maximalen Erzeugungsleistung, Größe der Stromerzeugungsanlage (z. B. bei Photovoltaik-Anlagen deren Fläche) oder dergleichen, um einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen, bestimmt werden. Wenn beispielsweise auf Basis der Witterungsinformation erfasst ist, wie lange und wie stark ein Wind am Ort der Stromerzeugungsanlage, die als Windenergieanlage ausgebildet ist, weht, kann beispielsweise die Menge an elektrischer Energie, die beispielsweise erzeugt wird, entsprechend bestimmt werden.
Entsprechend kann je nach Anwendungsfall der Energiespeicher beispielsweise in einem oder mehreren der drei folgenden Betriebsweisen betrieben werden bzw. die bestimmte Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation ist indikativ für eine der folgenden Betriebsweisen:

i) Netzdienlich, wobei der Energiespeicher für das lokale Stromnetz (z. B. Übertragungsnetz oder Verteilnetz) genutzt wird;
ii) Systemdienlich, wobei die Kapazität des Energiespeichers beispielsweise genutzt wird, um es einem Betreiber des Stromnetzes (z. B. Übertragungsnetzbetreiber oder Verteilnetzbetreiber) zu ermöglichen, die Stabilität (und/oder die Frequenz) im Stromnetz aufrecht zu erhalten, z. B. als Primärregelspeicher; und
iii) Marktdienlich, wobei ein Energiemarkt (z. B. ein sogenannter Spotmarkt, auf welchem Stundenkontrakte gehandelt werden) die Kapazität des Energiespeichers nutzen kann.

Derart ist es möglich, die Auslastung der Nutzung von freier Kapazität des Energiespeichers zu erhöhen, z. B. eine volle Nutzung, d. h. höhere Auslastung (z. B. Betriebsstunden) des Energiespeichers über das gesamte Jahr zu realisieren.
Die bestimmte Flexibilitätsinformation ist indikativ für eine freie Kapazität des Energiespeichers, die zur Einspeicherung und/oder Ausspeicherung von Energie, insbesondere elektrische Energie, neben der Menge an Energie, die bereits in dem Energiespeicher gespeichert ist, nutzbar ist. Beispielsweise kann die freie Kapazität des Energiespeichers zum Ausgleichen von Last- und/oder Einspeisespitzen des Stromnetzes genutzt werden, wobei erzeugte elektrische Energie, die zu Last- und/oder Einspeisespitzen im Stromnetz z. B. aufgrund eines geringen Bedarfs führen kann, in den Energiespeicher eingespeichert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die freie Kapazität des Energiespeichers seitens eines (Energie-) Marktes genutzt werden, wobei in einem derartigen Markt beispielsweise eine Dienstleistung der Primärregelleistung, der Sekundärregelleistung, der Ausgleichsenergie oder dergleichen angeboten und umgesetzt wird oder ein Handel an einem Energiemarkt mit der speichbaren Energiemenge erfolgt. Beispielsweise wird in dem Markt ein Bedarf an elektrischer Energie prognostiziert und an Verbraucher verkauft. Dies geschieht beispielsweise bereits vor dem tatsächlichen Verbrauch der elektrischen Energie. Sollte der tatsächliche Bedarf an Energie von dem prognostizierten Bedarf abweichen, kann die Stabilität des Stromnetzes gefährdet sein. Entsprechend wird versucht, die prognostizierte Menge an elektrischer Energie so genau wie möglich einzuhalten. Ansonsten können beispielsweise Stromerzeuger sanktioniert werden. Hieraus ergibt sich ein weiterer Anwendungsfall, der auf Basis der bestimmten Flexibilitätsinformation realisiert werden kann, indem beispielsweise freie Kapazität des Energiespeichers zum Einspeichern von einer gegenüber der Prognose des Marktes zu viel erzeugte Menge an elektrischer Energie verwendet wird.
Die bestimmte Flexibilitätsinformation wird ausgegeben bzw. deren Ausgabe wird veranlasst. Die ausgegebene Flexibilitätsinformation wird beispielsweise an eine zentrale Einrichtung des Stromnetzes (z. B. Netzleitstelle) übermittelt, so dass die gemäß der Flexibilitätsinformation freie Kapazität des Energiespeichers, z. B. gemäß den vorstehenden Ausführungen, genutzt werden kann. Ferner kann die Flexibilitätsinformation beispielsweise an einen Datenspeicher ausgegeben werden, der die Flexibilitätsinformation beispielsweise speichert. Auf diesen Datenspeicher können beispielsweise weitere Einrichtungen, wie z. B. die Netzleitstelle zugreifen, so dass beispielsweise die bestimmte Flexibilitätsinformation zum Balancieren bzw. Ausgleichen des Stromnetzes genutzt werden kann.
Beispielsweise kann ferner eine Ergänzung der bestimmten Informationen (z. B. Flexibilitätsinformation) mit entsprechenden Last- und Witterungsprognosen erfolgen, um ein Energiespeicherverhalten auch für zukünftige Situationen planen und realisieren zu können.
In einer weiteren Ausgestaltung nach allen Aspekten umfasst das Verfahren ferner:

- Erfassen einer Steuerungsinformation indikativ für eine Steuerung des Energiespeichers, wobei die Steuerungsinformation ein Einspeichern und/oder Ausspeichern von elektrischer Energie bewirkt, wobei elektrische Energie in den Energiespeicher aus dem Stromnetz eingespeichert wird oder von dem Energiespeicher in das Stromnetz ausgespeichert wird; und
- Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens der bestimmten Steuerungsinformation an den Energiespeicher.

Mittels der Steuerungsinformation kann beispielsweise eine Steuerung des Energiespeichers erfolgen, so dass dessen Kapazität zum Einspeichern von Energie (z. B. aus dem Stromnetz oder Einspeichern von von der Stromerzeugungsanlage erzeugte elektrische Energie in den Energiespeicher genutzt werden kann. Ferner kann mittels der Steuerungsinformation beispielsweise eine Steuerung des Energiespeichers erfolgen, so dass in dessen Kapazität bereits gespeicherte elektrische Energie zur weiteren Verwendung genutzt werden kann, z. B. kann elektrische Energie, die in dem Energiespeicher gespeichert ist, an einen Verbraucher über das Stromnetz verteilt werden.
Für den Fall, dass der Energiespeicher nicht zur Speicherung von elektrischer Energie ausgebildet ist, und entsprechend ein von elektrischer Energie abweichendes Medium speichert (z. B. Gas, oder Wärme), kann ein Ein- bzw. Ausspeichern von Energie aus bzw. in das Stromnetz nur erfolgen, wenn die einzuspeichernde elektrische Energie vorher entsprechend in das speicherbare Medium umgewandelt bzw. das gespeicherte Medium vorher in elektrische Energie umgewandelt wird.
Optional kann ein Ausgeben oder ein Veranlassen des Ausgebens der bestimmten Steuerungsinformation beispielsweise ferner an eine Einrichtung des Stromnetzes (z. B. Netzleitstelle) erfolgen.
Beispielsweise umfasst die Steuerungsinformation einen der folgenden Steuerungsparameter i) bis iii):

i) Einspeichern von elektrischer Energie von dem Verteilnetz in den Speicher;
ii) Ausspeichern von elektrischer Energie von dem Speicher in das Verteilnetz; und
iii) keine Steuerung des Energiespeichers.

Ferner kann das Ausgeben oder das Veranlassen des Ausgebens der bestimmten Steuerungsinformation beispielsweise an den Energiespeicher erfolgen. Der Speicher kann beispielsweise basierend auf der Steuerungsinformation zum Abdämpfen bzw. Glätten von Last- und/oder Einspeisespitzen im Stromnetz (z. B. verursacht durch eine oder mehrere Photovoltaik-Anlagen und/oder Windenergieanlagen) eingesetzt werden.
Ferner kann die bestimmte Steuerungsinformation an einen Datenspeicher ausgegeben werden. Der Datenspeicher speichert beispielsweise die bestimmte Steuerungsinformation ab. In dem Datenspeicher hinterlegte Informationen können beispielsweise als historische Information verwendet werden. Nähere Details hierzu sind im Nachfolgenden dieser Beschreibung ausgeführt.
Eine beispielhafte Ausgestaltung nach allen Aspekten sieht vor, dass die prognostizierte Lastfluss- und/oder Spannungsinformation eine Leistungsinformation umfasst, die indikativ für einen Bedarf, z. B. der Aufnahme oder Abgabe von elektrischer Energie des Stromnetzes ist, wobei basierend auf der Leistungsinformation Soll und Istwerte für eine Anforderung von elektrischer Energie im Stromnetz bestimmt werden, und ein Auftreten einer Last- und/oder Einspeisespitze in dem Stromnetz erfassbar ist, so dass das Bestimmen der Kapazitätsinformation für den Fall des Auftretens der Last- und/oder Einspeisespitze indikativ für eine Nutzung zumindest eines Teils der Kapazität des Energiespeichers zurGlättung der Last- und/oder Einspeisespitze ist.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach allen Aspekten umfasst das Verfahren ferner:

- Erfassen einer Prioritätsinformation indikativ für das Einhalten von Netzrestriktionen, wobei das Bestimmen der Flexibilitätsinformation ferner basierend auf der erfassten Prioritätsinformation erfolgt.

Derart kann beispielsweise eine Ansteuerung des Energiespeichers zur freien Nutzung der Kapazität des Energiespeichers für einen system-/oder marktdienlichen Einsatz eine niedrigere Priorität haben als die Einhaltung von Netzrestriktionen, wie beispielsweise definierte Belastungsgrenzen des Stromnetzes, die eingehalten werden sollen bzw. müssen.
Die zumindest eine Vorrichtung kann beispielweise lokal am Ort des Energiespeichers angeordnet sein In einem Haushalt sind beispielsweise sowohl der Energiespeicher als auch die zumindest eine Vorrichtung zur Durchführung des gegenständlichen Verfahrens vor einem Stromzähler angeordnet. Dabei kann eine Steuerung des Energiespeichers, wobei gemäß der bestimmten Kapazitätsinformation freie Kapazität des Energiespeichers nutzbar ist, lokal erfolgen. Dennoch kann der Energiespeicher netzdienlich beispielsweise zur Glättung von Last- und/oder Einspeisespitzen im Stromnetz eingesetzt werden.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach allen Aspekten umfasst das Verfahren ferner:

- Erfassen von einer Freigabeinformation indikativ für eine oder mehrere Sperrzeiten und/oder eine oder mehrere Freigabezeiten des Energiespeichers; wobei die Flexibilitätsinformation ferner basierend auf der erfassten Freigabeinformation bestimmt wird.

Die Freigabeinformation wird beispielsweise seitens eines primären Nutzers (z. B. Inhabers) des Energiespeichers definiert. Beispielsweise kann ein Ausgeben der Freigabeinformation erfolgen, z. B. eine Datenbank, so dass beispielsweise seitens des Stromnetzbetreibers oder eines Poolbetreibers ein oder mehrere Sperrzeiten und/oder Freigabezeiten des Energiespeichers berücksichtigt werden können. Dies kann beispielsweise bei der Vermarktung von Energie, die von dem Energiespeicher stammen und mittels des Stromnetzes verteilt werden soll, berücksichtigt werden.
Beispielsweise wird die Ausgabe der bestimmten Steuerungsinformation unterdrückt für den Fall, dass die Freigabeinformation eine Sperrzeit zum Einspeichern und/oder Ausspeichern von elektrischer Energie in den Energiespeicher definiert.
Die Sperrzeiten und/ Freigabezeiten des Energiespeicher können beispielsweise festlegen, wann der Speicher netzdienlich betrieben werden darf und wann nicht. Die Freigabeinformation kann beispielsweise an eine (zentrale) Einrichtung des Stromnetzes (z. B. Netzleitstelle) übermittelt werden, so dass z. B. die entsprechende Freigabeinformation des Energiespeichers bei weiteren Planungen (z. B. gesamte freie Kapazität zum Abdämpfen bzw. Glätten von Last- und/oder Einspeisespitzen im Stromnetz in Abhängigkeit z. B. von Tageszeiten) werden kann.
Basierend auf der Freigabeinformation kann beispielsweise eine freie Kapazität des Energiespeichers, wenn nicht entsprechend durch die Freigabeinformation gesperrt, system- und/oder marktdienlich genutzt werden.
Die Freigabeinformation kann beispielsweise indikativ für eine oder mehrere Sperrzeiten und/oder eine oder mehrere Freigabezeiten für i) eine netzdienliche, ii) eine systemdienliche, iii) eine marktdienliche Nutzung des Energiespeichers sein. Eine beispielhafte Ausgestaltung nach allen Aspekten sieht vor, dass die historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformation eine Messinformation umfasst, wobei die Messinformation indikativ für eine Spannung und/oder einen Strom im Stromnetz ist.
Die Spannung und/oder der Strom wird beispielsweise von einer Messeinrichtung lokal gemessen, wobei z. B. der Lastfluss mittels der gemessenen Spannung und/oder dem gemessenen Strom an einem Transformator des Stromnetzes messbar ist. Zum Beispiel kann auch eine Frequenz der gemessenen Spannung bestimmt werden, so dass ein Rückschluss auf die herrschende Frequenz des Stromnetzes möglich ist. Beispielsweise kann ein Vergleich des gemessenen Istwertes (z. B. übertragener Stromfluss über das lokale Netz) mit einem Sollwert (z. B. maximaler Stromfluss über das lokale Netz) erfolgen. Weicht der gemessene Istwert von dem Sollwert ab, ist dies beispielsweise auf eine Einspeisespitze in dem Stromnetz zurückzuführen. Zum Ausbalancieren, d.h. insbesondere dem Aufrechterhalten der Spannung und Einhalten der Belastungsgrenzen der Netzbetriebsmittel in dem Stromnetz gemäß dem Sollwert, kann beispielsweise der Energiespeicher verwendet werden.
Mittels der gemessenen Spannung und/oder dem gemessenen Strom können Lastflüsse des Stromnetzes beispielsweise ermittelt werden.
Ferner kann eine Aufzeichnung der gemessenen Strom- und/oder Spannungswerte erfolgen, z. B. indem diese gespeichert werden, z. B. in einem Datenspeicher. Diese gespeicherten Strom- und/oder Spannungswerte können beispielsweise als historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformationen verwendet werden.
Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung nach allen Aspekten ist dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher eine Batterie, und die Flexibilitätsinformation ferner zumindest teilweise basierend auf einer Ladezustandsinformation bestimmt wird, wobei die Ladezustandsinformation indikativ für einen Ladezustand des Energiespeichers ist, und eine Menge an elektrischer Energie repräsentiert, die in den Energiespeicher einspeicherbar oder aus dem Energiespeicher ausspeicherbar ist.
Die Flexibilitätsinformation kann beispielsweise ferner basierend auf der Ladezustandsinformation bestimmt werden.
Eine weitere beispielhafte Ausgestaltung nach allen Aspekten ist dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher eine Batterie, ein Gasspeicher, oder ein Wärmespeicher ist. Der Energiespeicher kann aber auch als Wandler Energie in ein anderes Medium überführen (beispielsweise als Power-to-Gas oder Power-to-Heat-Anlage, wobei der Energiespeicher in dem ersten Fall beispielsweise ein Gasspeicher, und in dem zweiten Fall beispielsweise ein Wärmespeicher ist).
Eine beispielhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest eine Vorrichtung eine dezentrale Steuereinheit (z. B. liegt diese dezentral bei dem Energiespeicher) ist. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Vorrichtung ein zentraler Server (z. B. liegt dieser in einem Backend, wobei die Anbindung z. B. über das Internet erfolgen kann) sein.
In einer beispielhaften Ausgestaltung nach allen Aspekten wird die bestimmte Steuerungsinformation mittels einer fernwirktechnischen Kommunikationsverbindung an den Energiespeicher übermittelt.
Alternativ für den Fall, dass das gegenständliche Verfahren in einem Backend, z. B. von einem Backend-Server durchgeführt wird, kann beispielsweise die bestimmte Steuerungsinformation mittels der fernwirktechnischen Kommunikationsverbindung an den Energiespeicher übermittelt werden.
Unter einer fernwirktechnischen Anbindung wird gegenständlich eine Fernüberwachung und -steuerung eines räumlich entfernten Objektes (vorliegend z. B. der Energiespeicher) mittels signalumsetzender Verfahren, von einem oder mehreren Orten aus, verstanden.
Die zuvor in dieser Beschreibung beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere sollen beispielhafte Ausgestaltungen in Bezug auf die unterschiedlichen Aspekten offenbart verstanden werden.
Insbesondere sollen durch die vorherige oder folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen eines Verfahrens auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrensschrittes auch der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
Weitere vorteilhafte beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren, zu entnehmen. Die Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung erachtet werden.
Figurenliste
In der Zeichnung zeigt

1 ein Beispiel einer Ausgestaltung eines Systems gemäß einem gegenständlichen Aspekt;
2 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels gemäß einem Verfahren nach dem ersten Aspekt;
3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt;
4 unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Speichermediums nach dem zweiten Aspekt; und
5 ein schematisches Ablaufdiagram eines Ausführungsbeispiels gemäß einem Verfahren nach dem ersten Aspekt.

Detaillierte Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Beispiel einer Ausgestaltung eines Systems gemäß einem gegenständlichen Aspekt.
Das System 100 umfasst eine Server 110 (z. B. Netzleitstelle), eine Datenbank 120, ein Stromnetz 130 (z. B. ein Verteilnetz), eine Steuereinheit 140, eine Stromerzeugungsanlage 150 (z. B. eine Windenergieanlage), einen Energiespeicher 160 (z. B. eine Batterie), und eine Messeinrichtung 170.
Mehrere Kombinationen aus Steuereinheit 140, Stromerzeugungsanlage 150, Energiespeicher 160, sowie Messeinrichtung 170 können mit dem Stromnetz 130 verbunden sein. Entsprechend sind beispielsweise von dem Stromnetz mehrere dezentrale Energiespeicher 160 umfasst.
Nach beispielhaften gegenständlichen Ausgestaltungen, erfasst die Steuereinheit 140 eine historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformation, erfasst eine Witterungsinformation, bestimmt eine prognostizierte Lastfluss- und/oder Spannungsinformation, bestimmt eine Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation, bestimmt eine Flexibilitätsinformation, und gibt die bestimmte Kapazitätsinformation aus (z. B. an den Server 110 zur weiteren Verwendung). Ferner kann die Steuereinheit 140 eine Steuerungsinformation erfassen (z. B. übermittelt von dem Server 110), woraufhin die Steuereinheit 140 eine Steuerung (z. B. Einspeichern oder Ausspeichern von elektrischer Energie) des Energiespeichers 160 bewirkt.
Zum Übertragen von Informationen, z. B. zwischen der Steuereinheit 140 und dem Server 110 kann jeweils eine Kommunikationsschnittstelle vorgesehen sein. Eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit 140 und dem Server 110 kann beispielsweise drahtlos stattfinden, z. B. basierend auf einer Mobilfunkkommunikation oder basierend auf einer Wireless Local Area Network (WLAN) basierten Kommunikation, um einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen. Eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit 140 und der Messeinrichtung 170, und/oder dem Energiespeicher 150 kann beispielsweise drahtgebunden basierend auf einer Local Area Network (LAN) basierten Kommunikation erfolgen.
Alternativ kann das Erfassen der historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation, das Erfassen der Witterungsinformation, das Bestimmen der prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation, das Bestimmen der Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation, das Bestimmen der Flexibilitätsinformation und/oder das Ausgeben der bestimmten Flexibilitätsinformation seitens des Servers 110 erfolgen. In diesem Fall kann die bestimmte Flexibilitätsinformation beispielsweise von dem Server 110 an die Steuereinheit 140 ausgegeben werden, so dass die Steuereinheit 140 beispielsweise eine entsprechende Steuerungsinformation bestimmen kann, die eine Steuerung des Energiespeichers 160 bewirkt.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt, welches durch eine Vorrichtung, beispielsweise eine der Vorrichtungen aus 3 und/oder 4 durchgeführt wird. Beispielsweise wird das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt von der Steuereinheit 140 nach 1 durchgeführt.
In einem ersten Schritt 201 erfasst z. B. die Steuereinrichtung eine historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformation indikativ für eine Belastungssituation im Stromnetz (z. B. Stromnetz 130 nach 1). Das Messen eines entsprechenden Lastflusses und/oder einer entsprechenden Spannung im Stromnetz erfolgt beispielsweise mittels einer Messeinrichtung (z. B. Messeinrichtung 170 nach 1), wobei die gemessene Lastflussinformation beispielsweise von der Messeinrichtung an die Steuereinheit übertragen wird.
Die Steuereinheit erfasst in einem zweiten Schritt 202 eine Witterungsinformation indikativ für zumindest ein eine Stromerzeugung einer Stromerzeugungsanlage (z. B. Stromerzeugungsanlage 150 nach 1) beeinflussendes Umweltattribut. Im Fall der Windenergieanlage 150 nach 1 beispielsweise eine Windinformation, z. B. umfassend eine Windrichtung und/oder eine Windgeschwindigkeit und ein jeweils damit verknüpfter Zeitpunkt- bzw. spanne. Zeitlich gesehen kann der Schritt 202 auch vor dem Schritt 201ausgeführt werden.
In einem dritten Schritt203, bestimmt die Steuereinheit basierend auf der erfassten Witterungsinformation und der erfassten historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation eine prognostizierte Belastungssituation im Stromnetz. Diese wird beispielsweise im vorliegenden Fall von der Windrichtung und/oder Windgeschwindigkeit beeinflusst.
In einem vierten Schritt204, bestimmt die Steuereinheit eine Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation basierend auf der bestimmten prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation, z. B. für eine Betriebsweise des Energiespeicher 160 nach 1. Entsprechend wird bestimmt, wann der Energiespeicher z. B. netzdienlich betrieben werden muss, um (lokale) Netzanforderungen zu berücksichtigen. Ansonsten kann der Energiespeicher systemdienlich oder marktdienlich betrieben werden, wobei freie Kapazität des Energiespeichers zum Ein- oder Ausspeichern von elektrischer Energie aus dem bzw. in das Stromnetz in den Energiespeicher 160 verwendet werden kann.
In einem fünften Schritt 205 erfolgt das Bestimmten einer Flexibilitätsinformation, die indikativ für eine freie Kapazität des Energiespeicher, die zur Einspeicherung von Energie neben der Menge an Energie, die bereits in dem Energiespeicher eingespeichert ist, nutzbar ist, bzw. die zur Ausspeicherung aus dem Energiespeicher in das Stromnetz nutzbar ist.
In einem sechsten Schritt 206, wird die Flexibilitätsinformation beispielsweise von der Steuereinheit an einen Server (z. B. Server 110 nach 1, z. B. eine Netzleitstelle des Stromnetzes 130 nach 1) ausgegeben, so dass das Einspeichern und/oder Ausspeichern von elektrischer Energie in den Energiespeicher von dem Server koordiniert werden kann. Die Flexibilitätsinformation kann ferner beispielsweise in einer Datenbank (z. B. Datenbank 120 nach 1) abgespeichert werden. Eine oder mehrere Steuereinheiten (in 1 ist schematisch nur eine Steuereinheit dargestellt) können mit dem Server verbunden sein, und auf diese in der Datenbank hinterlegten Informationen zugreifen, und diese beispielsweise als historische Daten für weitere Bestimmungen von z. B. eine historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformation, und/oder Witterungsinformation nutzen. Anschließend wird die bestimmte Flexibilitätsinformation von der Steuereinheit ausgeben, z. B. an den Server zur Veranlassung von weiteren Schritten, und/oder zum Erhalten einer Steuerungsinformation (z. B. von dem Server) zur Steuerung (z. B. Einspeichern oder Ausspeichern von elektrischer Energie) des Energiespeichers.
Das Bestimmen von Informationen (z. B. Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation, oder der Flexibilitätsinformation kann beispielsweise ein (Zwischen-) Speichern von Informationen erforderlich machen. Das Speichern von Informationen kann beispielsweise in einem Datenspeicher (in 1 nicht dargestellt) erfolgen. Der Datenspeicher kann beispielsweise von der Steuereinheit umfasst sein oder mit dieser verbunden sein.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 300, welche insbesondere ein beispielhaftes Verfahren gemäß dem ersten Aspekt ausführen kann. Die Vorrichtung 300 ist beispielsweise eine Vorrichtung gemäß dem zweiten oder ein System gemäß dem dritten Aspekt.
Die Vorrichtung 300 kann insofern beispielsweise ein Computer, ein Desktop-Computer, ein Server, ein Thinclient oder ein tragbarer Computer (Mobilgerät), wie etwa ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA) oder ein Smartphone sein. Die Vorrichtung kann beispielsweise die Funktion eines Servers oder eines Clients erfüllen.
Prozessor 310 der Vorrichtung 300 ist insbesondere als Mikroprozessor, Mikrokontrolleinheit, Mikrocontroller, digitaler Signalprozessor (DSP), Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung (ASIC) oder Field Programmable Gate Array (FPGA) ausgebildet.
Prozessor 310 führt Programmanweisungen aus, die in Programmspeicher 312 gespeichert sind, und speichert beispielsweise Zwischenergebnisse oder ähnliches in Arbeits- oder Hauptspeicher 311. Zum Beispiel ist Programmspeicher 312 ein nicht-flüchtiger Speicher wie ein Flash-Speicher, ein Magnetspeicher, ein EEPROM-Speicher (elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und/oder ein optischer Speicher. Hauptspeicher 311 ist zum Beispiel ein flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher, insbesondere ein Speicher mit wahlfreiem-Zugriff (RAM) wie ein statischer RAM-Speicher (SRAM), ein dynamischer RAM-Speicher (DRAM), ein ferroelektrischer RAM-Speicher (FeRAM) und/oder ein magnetischer RAM-Speicher (MRAM).
Programmspeicher 312 ist vorzugsweise ein lokaler mit der Vorrichtung 300 fest verbundener Datenträger. Mit der Vorrichtung 300 fest verbundene Datenträger sind beispielsweise Festplatten, die in die Vorrichtung 300 eingebaut sind. Alternativ kann der Datenträger beispielsweise auch ein mit der Vorrichtung 300 trennbar verbindbarer Datenträger sein wie ein Speicher-Stick, ein Wechseldatenträger, eine tragbare Festplatte, eine CD, eine DVD und/oder eine Diskette.
Programmspeicher 312 enthält beispielsweise das Betriebssystem von der Vorrichtung 300, das beim Starten der Vorrichtung 300 zumindest teilweise in Hauptspeicher 311 geladen und vom Prozessor 310 ausgeführt wird. Insbesondere wird beim Starten von Vorrichtung 300 zumindest ein Teil des Kerns des Betriebssystems in den Hauptspeicher 311 geladen und von Prozessor 310 ausgeführt. Das Betriebssystem von Vorrichtung 300 ist beispielsweise ein Windows -, UNIX-, Linux-, Android-, Apple iOS- und/oder MAC-Betriebssystem.
Das Betriebssystem ermöglicht insbesondere die Verwendung der Vorrichtung 300 zur Datenverarbeitung. Es verwaltet beispielsweise Betriebsmittel wie Hauptspeicher 311 und Programmspeicher 312, Kommunikationsschnittstelle 313, Ein- und Ausgabegerät 314, stellt unter anderem durch Programmierschnittstellen anderen Programmen grundlegende Funktionen zur Verfügung und steuert die Ausführung von Programmen.
Prozessor 310 steuert die Kommunikationsschnittstelle 313, welche beispielsweise eine Netzwerkschnittstelle sein kann und als Netzwerkkarte, Netzwerkmodul und/oder Modem ausgebildet sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle 313 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Verbindung der Vorrichtung 300 mit anderen Vorrichtungen, insbesondere über ein (drahtloses) Kommunikationssystem, beispielsweise ein Netzwerk, herzustellen und mit diesen zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle 313 kann beispielsweise Daten (über das Kommunikationssystem) empfangen und an Prozessor 310 weiterleiten und/oder Daten von Prozessor 310 empfangen und (über das Kommunikationssystem) senden. Beispiele für ein Kommunikationssystem sind ein lokales Netzwerk (LAN), ein großräumiges Netzwerk (WAN), ein drahtloses Netzwerk (beispielsweise gemäß dem IEEE-802.11-Standard, dem Bluetooth (LE)-Standard und/oder dem NFC-Standard), ein drahtgebundenes Netzwerk, ein Mobilfunknetzwerk, ein Telefonnetzwerk und/oder das Internet.
Des Weiteren kann Prozessor 310 zumindest ein Ein-/Ausgabegerät 314 steuern. Ein-/Ausgabegerät 314 ist beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, eine Anzeigeeinheit, ein Mikrofon, eine berührungsempfindliche Anzeigeeinheit, ein Lautsprecher, ein Lesegerät, ein Laufwerk und/oder eine Kamera. Ein-/Ausgabegerät 314 kann beispielsweise Eingaben eines Benutzers aufnehmen und an Prozessor 310 weiterleiten und/oder Informationen für den Benutzer von Prozessor 310 empfangen und ausgeben.
4 zeigt schließlich unterschiedliche Ausführungsbeispiele von Speichermedien, auf denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Computerprogrammes gespeichert sein kann. Das Speichermedium kann beispielsweise ein magnetisches, elektrisches, optisches und/oder andersartiges Speichermedium sein. Das Speichermedium kann beispielsweise Teil eines Prozessors (z.B. des Prozessor 310 der 3) sein, beispielsweise ein (nicht-flüchtiger oder flüchtiger) Programmspeicher des Prozessors oder ein Teil davon (wie Programmspeicher 312 in 3). Ausführungsbeispiele eines Speichermediums sind ein Flash-Speicher 410, eine SSD-Festplatte 411, eine magnetische Festplatte 412, eine Speicherkarte 413, ein Memory Stick 414 (z.B. ein USB-Stick), eine CD-ROM oder DVD 415 oder eine Diskette 416.
5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels gemäß einem Verfahren nach dem ersten Aspekt. Die von dem Ablaufdiagramm 500 umfassten Schritte werden beispielsweise von einer Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 140 nach 1), z. B. zur Steuerung eines Energiespeichers (z. B. Energiespeicher 140 nach 1) durchgeführt. Alternativ werden die von dem Ablaufdiagramm 500 umfassten Schritte beispielsweise zusammen von einer Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 140 nach 1) und einem Server (z. B. Server 110 nach 1) durchgeführt.
In den Schritten 501a und 501b werden Witterungsinformation bzw. historische Messwerte erfasst. In einem Schritt 502 wird auf Basis der in den Schritten 501a und 501b erfassten Informationen ein netzdienlicher Einsatz eines Energiespeichers prognostiziert. In einem Schritt 503 wird eine sogenannte freie Flexibilität - eine Flexibilitätsinformation - des Energiespeichers abgeleitet, wobei beispielsweise basierend auf Informationen des Energiespeichers, wie installierte Kapazität, verfügbare Leistung, Ladezustand des Energiespeichers oder eine Kombination hiervon, eine Kapazität des Energiespeichers bestimmt wird, die zur weiteren Verwendung (z. B. Einspeichern von elektrischer Energie aus dem Stromnetz in den Energiespeicher) zur Verfügung steht.
Auf Basis der in dem Schritt 503 bestimmten Flexibilitätsinformation kann beispielsweise in einem Schritt 504 eine Vermarktung der freien Kapazität des Energiespeichers geplant werden. Diese geplante Vermarktung kann als Leistungsanforderung in einem Schritt 505 vermarktet werden, z. B. mittels eines Energiemarktes.
In einem Schritt 506 wird eine Leistungsanforderung für einen netzdienlichen Einsatz des Energiespeichers bestimmt. Basierend auf der Leistungsanforderung der Vermarktung gemäß dem Schritt 505 und der netzdienlichen Leistungsanforderung gemäß dem Schritt 506 des Energiespeichers, erfolgt in dem Schritt 507 eine Saldierung und eine Priorisierung, um das Einhalten von Netzrestriktionen gewährleisten zu können. Dies kann mitunter zu einer Veränderung der gemäß der Schritte 505, und/oder 506 bestimmten Leistungsanforderungen führen.
In einem Schritt 508 erfolgt anschließend die Umsetzung der bestimmten Leistungsanforderung, wobei beispielsweise ein Einspeichern oder Ausspeichern von elektrischer Energie in den Energiespeicher hinein oder aus dem Energiespeicher heraus erfolgt.
In einem Schritt 509 wird eine Lastfluss- und/oder Spannungsinformation eines Stromnetzes (z. B. Stromnetz 130 nach 1) mit Messequipment (z. B. Messeinrichtung 170 nach 1), welches dezentral bzw. lokal am Energiespeicher angeordnet ist, erfasst, beispielsweise als historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformation verwendet.
Der Schritt 509 kann vor dem Schritt 508 durchgeführt werden. Die Schritte 506 bis 509 werden beispielsweise kontinuierlich (z. B. stetig oder in einem Abstand von vorbestimmten Zeitintervallen oder dergleichen, um einige nicht-limitierende Beispiele zu nennen) von einer lokalen Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 140 nach 1), die in unmittelbarer Nähe zu einem Energiespeicher angeordnet ist (z. B. Energiespeicher 160 nach 1), durchgeführt. Da die Schritte 506 bis 509 kontinuierlich durchgeführt werden, kann beispielsweise eine in dem Schritt 509 erfasste Lastflussinformation bei dem nächsten Ausführen des Schrittes 508, wobei eine bestimmte Leistungsanforderung umgesetzt wird, beispielsweise berücksichtigt werden.
Bei den Informationen die gemäß den Schritten 501 bis 504 bestimmt werden, handelt es sich um prognostizierte Informationen (bzw. Planungsinformationen, vgl. z. B. Schritt 504). Die Schritte 501 bis 504 können beispielsweise zeitlich vor den Schritten 505 bis 509 durchgeführt werden, z. B. einen Tag vorher.
Die Schritte 508, und/oder 509 können beispielsweise dezentral seitens einer Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 140 nach 1 durchgeführt werden.
Die Schritte 504 und/oder 505 können seitens eines Backend Servers (z. B. Server 110 nach 1) durchgeführt werden. Der Backend Server kann beispielsweise eine Marktrolle einnehmen, z. B. von einem Energiemarkt.
Die Schritte 501a, 501b, 502, 503, 506, sowie 507 können entweder dezentral seitens einer Steuereinheit (z. B. Steuereinheit 140 nach 1), die bei einem Energiespeicher angeordnet ist, durchgeführt werden, oder alternativ seitens eines Backend Servers (z. B. Server 110 nach 1) durchgeführt werden, wobei der Backend Server beispielsweise bei einer Netzleitstelle eines Stromnetzes, welches mit dem Energiespeicher verbunden ist, angeordnet oder von der Netzleitstelle umfasst ist.
Das folgende Ausführungsbeispiel soll ebenfalls als offenbart verstanden werden:
Dezentrale Speicher finden zunehmend Einzug in die Verteilnetze und sind dabei häufig einem marktdienlichen oder systemdienlichen Betrieb untergeordnet. Liefern diese Speicher allerdings auch einen Nutzen für das Verteilnetz, in dem sie angeschlossen sind, ist von einem netzdienlichen Nutzen zu sprechen, bei dem beispielsweise die lokale Überproduktion von insbesondere regenerativ erzeugtem Strom reduziert wird und durch diese Spitzenglättung (auch als peak-shaving bezeichnet) die Netzbelastung reduziert wird. Der netzdienliche Betrieb befindet sich mit Blick auf die Eigentümerrolle noch in der gesetzlichen Klärung, es zeigt sich aber ein hohes Potential bei weiter sinkenden Speicherpreisen ab. Diese Potential ist dann umso höher, wenn der netzdienliche mit dem system- und/oder marktdienlichem Betrieb zu einem „multi-use-case“ kombiniert wird.
Gegenständlich ist beispielsweise eine Steuereinheit im Zusammenspiel mit

a) einem Speicher, der lokal Überschuss an elektrischer Energie (z. B. durch Photovoltaik- oder Windkrafteinspeisung) aufnehmen kann und elektrochemisch speichert oder in andere Energieformen umwandelt;
b) einer lokalen Messeinrichtung, die in unmittelbarer Nähe zum Speicher Lastflüsse im Stromnetz aufzeichnet (insbesondere also Strom und Spannung misst und in Steuersignale umwandelt mit Blick auf Belastungsgrenzen im Stromnetz);
c) einer Messeinrichtung für lokale Witterungsverhältnisse (insbesondere Einstrahlung und/oder Windgeschwindigkeiten und -richtungen).

In der Steuereinheit, die dezentral beim Speicher installiert wird oder in der Netzleitstelle realisiert ist, wird basierend auf einem Algorithmus festgelegt, wann der Speicher netzdienlich betrieben werden muss, damit lokale Netzanforderungen berücksichtigt werden. Für die Marktanwendung (systemdienlicher oder marktdienlicher Betrieb) wirkt diese Phase wie eine „rote Ampel“, da der Algorithmus basierend auf Vergangenheitswerten zu Lastprofilen und Wetterdaten sowie der Prognose für zukünftige Werte die Flexibilität des Speichers dann dem netzdienlichen Anwendungsfall zuschreibt. Die Steuerbox ist auch in der Lage, entsprechend zu kommunizieren, wenn die Flexibilität aus der Speichernutzung frei im Markt genutzt werden kann und keine Netzrestriktionen bestehen werden. So wird sichergestellt, dass a) keine lokalen Netzengpässe entstehen oder black-outs durch Verletzungen von lokalen Grenzwerten verursacht werden und b) die Flexibilitäten optimal genutzt werden können.
Die Steuereinheit in Verbindung mit den Komponenten zeichnet sich dadurch aus, dass eine dezentrale Lösung mit Erfassung von Istwerten zu Lastprofilen im Netz sowie Istwerten zu Wetter-/Witterungsverhältnissen realisiert wird und zudem die Steuerung auch die Prognose für Zukunftswerte berücksichtigt. So können mit dem entsprechend hinterlegten Algorithmus auch die Flexibilitäten bestmöglich eingesetzt werden.
Die in dieser Spezifikation beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und die diesbezüglich jeweils angeführten optionalen Merkmale und Eigenschaften sollen auch in allen Kombinationen miteinander offenbart verstanden werden. Insbesondere soll auch die Beschreibung eines von einem Ausführungsbeispiel umfassten Merkmals - sofern nicht explizit gegenteilig erklärt - vorliegend nicht so verstanden werden, dass das Merkmal für die Funktion des Ausführungsbeispiels unerlässlich oder wesentlich ist. Die Abfolge der in dieser Spezifikation geschilderten Verfahrensschritte in den einzelnen Ablaufdiagrammen ist nicht zwingend, alternative Abfolgen der Verfahrensschritte sind denkbar. Die Verfahrensschritte können auf verschiedene Art und Weise implementiert werden, so ist eine Implementierung in Software (durch Programmanweisungen), Hardware oder eine Kombination von beidem zur Implementierung der Verfahrensschritte denkbar.
In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Unter die Formulierung „zumindest teilweise“ fallen sowohl der Fall „teilweise“ als auch der Fall „vollständig“. Die Formulierung „und/oder“ soll dahingehend verstanden werden, dass sowohl die Alternative als auch die Kombination offenbart sein soll, also „A und/oder B“ bedeutet „(A) oder (B) oder (A und B)“. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Vorrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten bzw. Vorrichtungen ausführen. In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.

Claims

Verfahren, durchgeführt von zumindest einer Vorrichtung, umfassend: - Erfassen einer historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation indikativ für eine historische Belastungssituation im Stromnetz; - Erfassen einer Witterungsinformation indikativ für zumindest ein eine Stromerzeugung von einer Stromerzeugungsanlage beeinflussendes Umweltattribut, wobei die Witterungsinformation zumindest ein historisches und/oder prognostiziertes Umweltattribut umfasst; - Bestimmen einer prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation indikativ für eine prognostizierte Belastungssituation im Stromnetz, wobei die prognostizierte Lastfluss- und/oder Spannungsinformation basierend auf der erfassten historischen Lastfluss- und/oder Spannungsinformation und der erfassten Witterungsinformation bestimmt wird; - Bestimmen einer Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation indikativ für eine Betriebsweise eines Energiespeichers, wobei die Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation basierend auf der bestimmten prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation bestimmt wird; - Bestimmen einer Flexibilitätsinformation indikativ für eine freie Kapazität des Energiespeichers, die zur Einspeicherung von Energie neben der Menge an Energie, die bereits in dem Energiespeicher eingespeichert ist, nutzbar ist bzw. zur Ausspeicherung von Energie in das Stromnetz nutzbar ist, wobei die Flexibilitätsinformation basierend auf der bestimmten Leistungs- und/oder Kapazitätsinformation und einer Gesamtkapazitätsinformation indikativ für die verfügbare Kapazität des Energiespeichers bestimmt wird; und - Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens der bestimmten Flexibilitätsinformation.
Verfahren nach Anspruch 1, das Verfahren ferner umfassend: - Erfassen einer Steuerungsinformation indikativ für eine Steuerung des Energiespeichers, wobei die Steuerungsinformation ein Einspeichern und/oder Ausspeichern von Energie bewirkt, wobei Energie in den Energiespeicher aus dem Stromnetz eingespeichert wird oder von dem Energiespeicher in das Stromnetz ausgespeichert wird; und - Ausgeben oder Veranlassen des Ausgebens der bestimmten Steuerungsinformation an den Energiespeicher.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die prognostizierten Lastfluss- und/oder Spannungsinformation eine Leistungsinformation umfasst, die indikativ für einen Bedarf an elektrischer Energie des Stromnetzes ist; wobei basierend auf der Leistungsinformation Soll und Istwerte für eine Anforderung von elektrischer Energie im Stromnetz bestimmt werden, und ein Auftreten einer Last- und/oder Einspeisespitze in dem Stromnetz erfassbar ist, so dass das Bestimmen der Flexibilitätsinformation für den Fall des Auftretens der Last- und/oder Einspeisespitze indikativ für einen Nutzung zumindest eines Teils der Kapazität des Energiespeichers zur Glättung der Last- und/oder Einspeisespitze ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren ferner umfassend: - Erfassen einer Prioritätsinformation indikativ für das Einhalten von Netzrestriktionen, wobei das Bestimmen der Flexibilitätsinformation ferner basierend auf der erfassten Prioritätsinformation erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren ferner umfassend: - Erfassen von einer Freigabeinformation indikativ für eine oder mehrere Sperrzeiten und/oder eine oder mehrere Freigabezeiten des Energiespeichers; wobei die Flexibilitätsinformation ferner basierend auf der erfassten Freigabeinformation bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die historische Lastfluss- und/oder Spannungsinformation eine Messinformation umfasst, wobei die Messinformation indikativ für eine Spannung und/oder einen Strom im Stromnetz ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher eine Batterie, ein Gasspeicher, oder ein Wärmespeicher ist
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher eine Batterie ist, und die Flexibilitätsinformation ferner zumindest teilweise basierend auf einer Ladezustandsinformation bestimmt wird, wobei die Ladezustandsinformation indikativ für einen Ladezustand des Energiespeichers ist, und eine Menge an elektrischer Energie repräsentiert, die in den Energiespeicher einspeicherbar oder aus dem Energiespeicher ausspeicherbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Vorrichtung eine dezentrale Steuereinheit oder ein zentraler Server ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bestimmte Steuerungsinformation mittels einer fernwirktechnischen Kommunikationsverbindung an den Energiespeicher übermittelt wird.
Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist oder entsprechende Mittel umfasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen und/oder zu steuern.
Computerprogramm, das Programmanweisungen umfasst, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung eines Verfahrens nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 10 veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft.
System, umfassend: mehrere Vorrichtungen, insbesondere mindestens eine Steuereinheit, eine Messeinrichtung und einen Energiespeicher, welche zusammen ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchführen.
System nach Anspruch 13, ferner umfassend einen Server, wobei die mehreren Vorrichtungen und der Server zusammen das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchführen