DE102018205112A1 - Method for operating an electrical energy store for a control power supply - Google Patents

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Dominik Becks
Alexander Funke
Julian Rominger
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers (15), mit dem eine Regelleistungserbringung in einem Übertragungsnetz (10) durchgeführt wird, wobei für einen Ladezustand (L) des Energiespeichers (15) eine untere Arbeitsgrenze (31) und eine obere Arbeitsgrenze (30) vorgesehen sind. Die Erfindung sieht vor, dass in einem durch die Arbeitsgrenzen (30, 31) begrenzten Arbeitsbereich (34) für eine vorbestimmte, von der Regelleistungserbringung unabhängige, zusätzliche Lastmanagementanwendung (13) eine Ladegrenze (35) vorgesehen wird, wobei durch die Ladegrenze (35) einerseits und eine der beiden Arbeitsgrenzen (30, 31) andererseits ein Pufferbereich (36) definiert ist und sich ein um den Pufferbereich (36) verringerter Restbereich (37) des Arbeitsbereichs (34) ergibt und durch eine Ladezustandssteuerung (18) der Energiespeicher (15) bei inaktiver Lastmanagementanwendung (13) der Ladezustand (L) durch Nachladen und/oder Entladen des Energiespeichers (15) in dem Restbereich (37) gehalten wird, und bei aktiver Lastmanagementanwendung (13) der Ladezustand (L) zusätzlich auch in den Pufferbereich (36) geführt wird.

Figure DE102018205112A1_0000
The invention relates to a method for operating an electrical energy store (15), with which a control power delivery in a transmission network (10) is performed, wherein for a state of charge (L) of the energy store (15) has a lower working limit (31) and an upper working limit ( 30) are provided. The invention provides that in a work area (34) delimited by the working limits (30, 31), a loading limit (35) is provided for a predetermined additional load management application (13) which is independent of the control power supply, wherein the loading limit (35) on the one hand and one of the two working limits (30, 31) on the other hand a buffer area (36) is defined and results in a buffer area (36) reduced residual area (37) of the working area (34) and by a state of charge control (18) of the energy storage (15 ) with inactive load management application (13) the charge state (L) by recharging and / or discharging the energy store (15) in the remaining area (37) is maintained, and with active load management application (13) the state of charge (L) in addition to the buffer area ( 36) is guided.
Figure DE102018205112A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise eines Batteriespeichers. Mittels des Energiespeichers wird Regelleistung in einem elektrischen Übertragungsnetz oder Stromnetz erbracht. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung für eine Ladezustandssteuerung des Energiespeichers sowie ein Energiespeichersystem.The invention relates to a method for operating an electrical energy store, for example a battery storage. By means of the energy storage, control power is provided in an electrical transmission network or power grid. The invention also includes a control device for a state of charge control of the energy store and an energy storage system.

Für ein elektrisches Übertragungsnetz oder Stromnetz ist vorgesehen, dass zur Stabilisierung der Netzfrequenz elektrische primäre Regelleistung (PRL) erbracht wird, wobei diese Regelleistung bei einem Absinken der Netzfrequenz eingespeist und bei einem übermäßigen Anstieg der Netzfrequenz abgezogen wird. Für eine solche Regelleistungserbringung kann ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen werden, der beispielsweise als Batteriespeicher ausgestaltet sein kann. Es sind auch dezentrale Ansätze vorgesehen. Hierbei muss aber sichergestellt werden, dass man sich auf eine Regelleistungserbringung des jeweiligen Energiespeichersystems (Energiespeicher plus zugehöriger Steuerung) verlassen kann. Damit ein Energiespeichersystem für die Regelleistungserbringung zugelassen wird, muss es deshalb eine Präqualifikationsspezifikation erfüllen. Durch sie sind die Anforderungen an die Erbringung von Regelleistung mittels eines Stromspeichers geregelt. Insbesondere darf ein Energiespeicher nicht beliebig aufgeladen oder entladen werden, da für einen vordefinierten Extremfall, wenn die Netzfrequenz über einen vorbestimmten Höchstwert steigt oder unter einen vorbestimmten Mindestwert fällt, der Energiespeicher gemäß seiner Präqualifikationsspezifikation noch mindestens für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer ein vorbestimmtes Mindestleistungsprofil bereitzustellen in der Lage sein muss. Dies geht nur, wenn der Ladezustand des Energiespeichers zwischen einer durch die Präqualifikationsspezifikation vorgegebenen unteren Arbeitsgrenze und oberen Arbeitsgrenze gehalten wird. Die untere Arbeitsgrenze darf nur bei dem besagten Extremfall unterschritten und die obere Arbeitsgrenze darf nur in dem besagten Extremfall überschritten werden.For an electrical transmission network or power network is provided to stabilize the grid frequency electrical primary control power (PRL) is provided, this control power is fed in a drop in the grid frequency and subtracted in an excessive increase in the grid frequency. For such a control power supply, an electrical energy storage can be provided, which can be configured for example as a battery storage. There are also decentralized approaches. However, it must be ensured that one can rely on a control power supply of the respective energy storage system (energy storage plus associated control). Therefore, in order for an energy storage system to be approved for control power delivery, it must meet a prequalification specification. They regulate the requirements for the provision of control power by means of a power accumulator. In particular, an energy store may not be charged or discharged as desired, since for a predefined extreme case, when the grid frequency rises above a predetermined maximum value or falls below a predetermined minimum value, the energy store according to its Präqualifikationsspezifikation at least for a predetermined minimum period of time to provide a predetermined minimum power profile in a position have to be. This is only possible if the state of charge of the energy store is kept between a lower working limit and upper working limit specified by the prequalification specification. The lower working limit may only fall below in the said extreme case and the upper working limit may be exceeded only in the said extreme case.

Aus der US 2017/0104345 A1 ist bekannt, dass ein Energiespeicher zusätzlich zu einer Regelleistungserbringung noch für die Versorgung eines Campus, das heißt eines lokalen elektrischen Netzwerks, eines Objektnetzes oder eines lokalen Bilanzkreises genutzt werden kann. Der Bilanzkreis ist derjenige Teil des elektrischen Netzwerks, der zusammen mit dem Energiespeicher über denselben Stromzähler oder Anschlusspunkt an dasjenige Übertragungsnetz angeschlossen ist, für welches der Energiespeicher auch Regelleistung erbringt. Zwei Anlagen müssen aber nicht über den gleichen Anschlusspunkt angebunden sein, können aber trotzdem im gleichen Bilanzkreis liegen. Ein Bilanzkreis kann auch ein Energiemengenkonto z.B. eines Energieversorgers beschreiben. Hier sind dann unterschiedliche Stromzähler in einem Konto zusammengefasst. Das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren erfordert eine aufwändige Bilanzierung der Regelleistung und der für den Campus erbrachten Leistung sowie der Zufuhr von Energie zum Nachladen des Energiespeichers, um einen Soll-Ladezustand einregeln zu können. Aufgrund der Komplexität dieses Verfahrens könnte es zu einem Fehler beim Betrieb des Energiespeichers und damit zu fehlerhafter Regelleistungserbringung kommen.From the US 2017/0104345 A1 It is known that an energy storage in addition to a control power delivery can still be used for the supply of a campus, that is, a local electrical network, an object network or a local balancing group. The balancing group is that part of the electrical network which is connected together with the energy storage device via the same electricity meter or connection point to that transmission network for which the energy storage device also provides control power. However, two systems do not have to be connected via the same connection point, but they can still be in the same balancing group. A balancing group can also describe an energy quantity account, for example, of an energy supplier. Here then different electricity meters are summarized in one account. The method known from the prior art requires a complex balancing of the control power and the power provided for the campus as well as the supply of energy for recharging the energy storage in order to be able to adjust a desired state of charge. Due to the complexity of this process, it could lead to a failure in the operation of the energy storage and thus to erroneous control power delivery.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Energiespeicher fehlerrobust sowohl für die Regelleistungserbringung als auch für eine zusätzliche Nutzung verfügbar zu machen.The invention has for its object to make an electrical energy storage bugrobust both for the control power supply and for additional use available.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are disclosed by the dependent claims, the following description and the figures.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers bereitgestellt. Bei dem Energiespeicher kann es sich zum Beispiel um einen Batteriespeicher handeln, also eine Anordnung aus einer elektrischen oder mehreren elektrischen Batterien oder Akkumulatoren. Der Energiespeicher kann zusätzlich oder alternativ dazu z.B. ein Pumpspeicherwerk aufweisen. Mittels des Energiespeichers wird eine Regelleistung in einem elektrischen Übertragungsnetz oder Stromnetz erbracht. Bei der Regelleistung handelt es sich insbesondere um primäre Regelleistung (PRL). Das Verfahren geht davon aus, dass der Energiespeicher für die Regelleistungserbringung qualifiziert ist, das heißt, dass gemäß einer vorbestimmten Präqualifikationsspezifikation für einen Ladezustand des Energiespeichers eine untere Arbeitsgrenze und eine obere Arbeitsgrenze vorgesehen sind, durch welche jeweils garantiert ist, dass der Energiespeicher bei deren Erreichen noch für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer ein vorbestimmtes Mindestleistungsprofil bereitzustellen in der Lage ist. Bei Erreichen der unteren Arbeitsgrenze ist also sichergestellt, dass der Energiespeicher noch weiter entladen werden kann, also Regelleistung abgeben kann, und zwar gemäß dem Mindestleistungsprofil und für die Mindestzeitdauer. Das Mindestleistungsprofil kann beispielsweise eine Leistungsvorgabe für den Energiespeicher sein. Bei Erreichen der oberen Arbeitsgrenze ist der Energiespeicher gemäß der Präqualifikationsspezifikation noch in der Lage, weiter Regelleistung für die Mindestzeitdauer und gemäß dem Mindestleistungsprofil aufzunehmen.The invention provides a method for operating an electrical energy store. The energy store can be, for example, a battery store, that is to say an arrangement of one or more electric batteries or accumulators. The energy store may additionally or alternatively be e.g. have a pumped storage plant. By means of the energy storage a control power is provided in an electrical transmission network or power grid. The control power is in particular primary control power (PRL). The method is based on the fact that the energy store is qualified for the control power supply, that is, according to a predetermined prequalification specification for a state of charge of the energy store, a lower working limit and an upper working limit are provided, by which it is guaranteed that the energy storage when they are reached is still able to provide a predetermined minimum power profile for a predetermined minimum period of time. When the lower working limit is reached, it is thus ensured that the energy store can be further discharged, ie can deliver control power, in accordance with the minimum power profile and for the minimum duration of time. The minimum power profile can be, for example, a power specification for the energy store. When the upper working limit is reached, the energy store according to the prequalification specification is still able to accommodate further control power for the minimum time duration and according to the minimum power profile.

Um nun diesen Energiespeicher für eine weitere Anwendung zu nutzen, ohne hierbei die Fähigkeit der Regelleistungserbringung zu gefährden, ist folgendes vorgesehen. Die Erfindung geht davon aus, dass die untere Arbeitsgrenze kleiner als die obere Arbeitsgrenze ist, sodass sich also zwischen der unteren Arbeitsgrenze und der oberen Arbeitsgrenze ein Bereich ergibt, der hier als Arbeitsbereich bezeichnet ist und in welchem der Ladezustand variiert werden kann, ohne die Arbeitsgrenzen zu erreichen. Dieser Arbeitsbereich wird für eine vorbestimmte, von der Regelleistungserbringung unabhängige, zusätzliche Lastmanagementanwendung verwendet. Unter Lastmanagementanwendung ist zu verstehen, dass mittels des Energiespeichers zusätzlich elektrische Leistung für eine Stromversorgung beispielsweise eines Gebäudes oder Werks oder einer Ladestation bereitgestellt wird und/oder elektrische Leistung aus einer Leistungsquelle, die regenerative Energie (beispielsweise Photovoltaik oder Windkraft) nutzt, aufgenommen wird. Der Energiespeicher versorgt also die Lastmanagementanwendung mit elektrischer Energie und/oder speichert elektrische Energie für die Lastmanagementanwendung. Der hierbei entstehende Energiefluss entspricht der elektrischen Leistung. Da die Erfindung sowohl für das Abgeben von elektrischer Leistung als auch das Aufnehmen von elektrischer Leistung genutzt werden kann, wird im Folgenden der Begriff „Laden“ (Englisch: Charging) sowohl für das Aufladen oder Nachladen (Englisch: Recharging) als auch für das Entladen (Englisch: Discharging) des Energiespeichers benutzt. In order to use this energy storage for another application, without jeopardizing the ability of the control power supply, the following is provided. The invention assumes that the lower working limit is smaller than the upper working limit, so that thus between the lower working limit and the upper working limit, an area results, which is referred to here as the work area and in which the state of charge can be varied without the working limits to reach. This work area is used for a predetermined additional load management application independent of the control power delivery. By load management application is meant that by means of the energy storage additional electrical power for a power supply, for example, a building or plant or a charging station is provided and / or electrical power from a power source that uses renewable energy (such as photovoltaic or wind power) is recorded. The energy store thus supplies the load management application with electrical energy and / or stores electrical energy for the load management application. The resulting energy flow corresponds to the electrical power. Since the invention can be used for both the delivery of electrical power and the absorption of electrical power, the term "charging" for charging or recharging as well as for discharging will hereafter be referred to (English: Discharging) of the energy storage used.

Bei dem Verfahren ist nun vorgesehen, dass in dem Arbeitsbereich, also zwischen der unteren Arbeitsgrenze und der oberen Arbeitsgrenze, eine Ladegrenze vorgesehen wird. Der Arbeitsbereich wird also durch die Ladegrenze in zwei Teile geteilt. Entsprechend ist durch die Ladegrenze einerseits und eine der beiden Arbeitsgrenzen andererseits ein Pufferbereich definiert. Handelt es sich bei der Ladegrenze um eine Aufladegrenze, so ist der Pufferbereich durch die Ladegrenze und die untere Arbeitsgrenze begrenzt oder definiert. Handelt es sich bei der Ladegrenze um eine Entladegrenze, so ist der Pufferbereich durch die Ladegrenze und die obere Arbeitsgrenze begrenzt oder definiert. Der Pufferbereich entspricht einer für die besagte Lastmanagementanwendung garantierten Energiemenge. Von der Ladegrenze bis zur zugehörigen Arbeitsgrenze wird also bei Durchlaufen des Pufferbereichs eine Energiemenge in dem Energiespeicher umgesetzt (abgegeben oder aufgenommen), die der Lastmanagementanwendung zugeordnet oder garantiert ist. Der besagte Arbeitsbereich zwischen unterer und oberer Arbeitsgrenze ist also nun zum einen in den Pufferbereich eingeteilt und zum anderen ergibt sich somit ein um den Pufferbereich verringerter Restbereich des Arbeitsbereichs.In the method is now provided that in the work area, ie between the lower working limit and the upper working limit, a charging limit is provided. The work area is therefore divided by the loading boundary into two parts. Accordingly, a buffer area is defined by the loading limit on the one hand and one of the two working limits on the other hand. If the loading limit is a loading limit, the buffer area is limited or defined by the loading limit and the lower working limit. If the loading limit is an unloading limit, the buffer area is limited or defined by the loading limit and the upper working limit. The buffer area corresponds to an amount of energy guaranteed for said load management application. From the loading limit to the associated working limit, as the buffer area passes through, an amount of energy in the energy store is converted (delivered or received), which is allocated or guaranteed to the load management application. The said work area between the lower and upper working limits is thus now divided into the buffer area on the one hand and, secondly, this results in a remaining area of the work area which is reduced by the buffer area.

Der Ladezustand des Energiespeichers wird durch die simultane Regelleistungserbringung beeinflusst und durch eine Ladezustandssteuerung gesteuert. Hierzu kann ein Energiefluss oder die Leistung in und/oder aus dem Energiespeicher beispielsweise mittels einer Leistungselektronik, insbesondere eines Gleichspannungswandlers oder eines Schaltwandlers oder Stromrichters, gesteuert werden. Bei inaktiver Lastmanagementanwendung, wenn nämlich keine Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung vorliegt, wird hierbei durch die Ladezustandssteuerung der Ladezustand durch Nachladen und/oder Entladen des Energiespeichers in dem besagten Restbereich gehalten. Der Ladezustand kann bei inaktiver Lastmanagementanwendung also noch variieren, weil ja weiterhin die Regelleistungserbringung läuft. Denn bei der Primärregelleistung wird durchgehend geregelt, d.h. der Energiespeicher (die Batterie) bekommt z.B. sekündlich ein Steuerungssignal (Leistungssteuersignal), das es abzufahren gilt. Das besagte Nachladen und Entladen erfolgt natürlich nicht gleichzeitig, sondern es ist gemeint, dass beide Vorgänge nacheinander stattfinden können, je nachdem, welcher Grenze des Restbereichs sich der Ladezustand nähert oder welche Grenze erreicht ist. Bei aktiver Lastmanagementanwendung, wenn eine Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung vorliegt, wird der Ladezustand durch die Ladezustandssteuerung zusätzlich auch in den Pufferbereich geführt. Mit anderen Worten wird auch der Pufferbereich genutzt.The state of charge of the energy storage is influenced by the simultaneous control power delivery and controlled by a state of charge control. For this purpose, an energy flow or the power in and / or out of the energy storage, for example by means of power electronics, in particular a DC-DC converter or a switching converter or converter, are controlled. In an inactive load management application, namely, if there is no power requirement of the load management application, the state of charge is maintained by the state of charge control by recharging and / or discharging the energy store in said remaining area. The state of charge can therefore still vary with an inactive load management application, because the control power supply continues to run. Because at the primary control power is continuously regulated, i. the energy store (the battery) gets e.g. every second a control signal (power control signal), which it is necessary to drive. Of course, the said reloading and unloading is not simultaneous, but it is meant that both processes can take place successively, depending on which limit of the remaining region the state of charge is approaching or which limit has been reached. In the case of an active load management application, if there is a power requirement of the load management application, the state of charge is additionally fed into the buffer area by the state of charge control. In other words, the buffer area is also used.

Insgesamt wird also durch das Verfahren in dem verfügbaren Arbeitsbereich zwischen unserer Arbeitsgrenze und oberer Arbeitsgrenze eine Lastmanagementanwendung eingebettet. Durch die Erfindung ergibt sich dadurch der Vorteil, dass diese zusätzliche Lastmanagementanwendung durch die einfache Überwachung einer zusätzlichen Ladegrenze hinzugefügt werden kann, sodass keine komplexe und damit fehleranfällige Überwachung des Ladezustands des Energiespeichers notwendig ist. Es kann in der Ladezustandssteuerung derselbe Mechanismus zum Nachladen und Entladen und Überwachen genutzt werden, wie er auch im Zusammenhang mit der unteren Arbeitsgrenze und der oberen Arbeitsgrenze ohnehin bei der Ladezustandssteuerung implementiert ist. Es wird lediglich eine zusätzliche Ladegrenze definiert. Die Ladegrenze und eine der beiden Arbeitsgrenzen definieren einen Pufferbereich, das heißt sie grenzen diesen ab. Sieht die Lastmanagementanwendung bei einer Leistungsanforderung eine Energielieferung vor, so ist der Pufferbereich durch die untere Arbeitsgrenze definiert. Sieht die Lastmanagementanwendung bei einer Leistungsanforderung eine Energieaufnahme vor, so ist der Pufferbereich durch die obere Arbeitsgrenze begrenzt. Eine Energieaufnahme kann beispielsweise im Zusammenhang mit der Erzeugung von elektrischer Leistung durch eine regenerative Energiequelle, beispielsweise Wind und/oder Photovoltaik, relevant sein. Hier ist es notwendig, die erzeugte elektrische Energie aufzunehmen und zwischenzuspeichern.All in all, therefore, the method will embed a load management application in the available work area between our working limit and upper working limit. The invention provides the advantage that this additional load management application can be added by the simple monitoring of an additional charging limit, so that no complex and thus error-prone monitoring of the state of charge of the energy storage is necessary. It can be used in the state of charge control, the same mechanism for reloading and unloading and monitoring, as it is also implemented in connection with the lower working limit and the upper working limit in the state of charge control anyway. Only one additional charge limit is defined. The loading limit and one of the two working limits define a buffer area, that is, they delimit it. If the load management application provides an energy supply for a power request, the buffer area is defined by the lower operating limit. If the load management application provides for a power consumption during a power request, then the buffer area is limited by the upper working limit. An energy intake can, for example, in connection with the generation of electrical power by a regenerative Energy source, such as wind and / or photovoltaic, be relevant. Here it is necessary to absorb and temporarily store the generated electrical energy.

Bei der Erfindung kann auch mehr als eine Nachladegrenze für mehrere Lastmanagementanwendungen vorgesehen sein. Die Nachladegrenzen akkumulieren sich dann je nachdem, welche der Lastmanagementanwendungen aktiv ist.The invention may also provide more than one reload limit for multiple load management applications. The recharge limits then accumulate depending on which of the load management applications is active.

Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments that provide additional benefits.

Trotz der Lastmanagementanwendung muss natürlich sichergestellt sein, dass die Präqualifikationsspezifikation garantiert erfüllt wird oder eingehalten wird, das heißt bei Erreichen einer der Arbeitsgrenzen weiterhin noch für die vorbestimmte Mindestzeitdauer das vorbestimmte Mindestleistungsprofil bereitgestellt werden kann. Eine Ausführungsform hierzu sieht vor, dass die Lastmanagementanwendung deaktiviert wird, falls sich der Ladezustand des Energiespeichers in dem Pufferbereich befindet und der Ladezustand die den Pufferbereich begrenzende Arbeitsgrenze erreicht. Verlässt also der Ladezustand den Pufferbereich in Richtung der Arbeitsgrenze und nicht in Richtung des Restbereichs, so wird die Lastmanagementanwendung deaktiviert. Es ergibt sich also ein Lastabwurf. Der Energiespeicher steht dann in vorteilhafter Weise ausschließlich für die Regelleistungserbringung bereit.Of course, despite the load management application, it must be ensured that the prequalification specification is guaranteed to be met or complied with, ie, when one of the working limits is reached, the predetermined minimum power profile can still be provided for the predetermined minimum period of time. An embodiment for this provides that the load management application is deactivated if the state of charge of the energy store is in the buffer area and the state of charge reaches the working limit limiting the buffer area. Thus, if the state of charge leaves the buffer area in the direction of the working limit and not in the direction of the remaining area, then the load management application is deactivated. This results in a load shedding. The energy storage is then available in an advantageous manner exclusively for the control power supply.

Der besagte Lastabwurf ist natürlich nur im Notfall vorgesehen, wenn der Energiespeicher nicht mehr in der Lage ist, sowohl die Regelleistung zu erbringen, als auch die Lastmanagementanwendung zu versorgen. Durch Nachladen oder Entladen kann die Ladezustandssteuerung diesem Lastabwurf natürlich entgegenwirken. Hierzu sieht eine Ausführungsform vor, dass der Ladezustand für den Fall, dass er sich im Pufferbereich befindet, zurück in den Restbereich geführt wird. Hierzu ist für den Fall, dass der Ladezustand sich in dem Pufferbereich befindet und der Ladezustand die den Pufferbereich begrenzende Arbeitsgrenze erreicht, also die untere oder die obere Arbeitsgrenze, und/oder die Lastmanagementanwendung inaktiv ist, im Falle der unteren Arbeitsgrenze durch Nachladen und/oder im Falle der oberen Arbeitsgrenze durch Entladen des Energiespeichers dann der Ladezustand in den Restbereich geführt wird. Dies ist natürlich nur dann vorgesehen, falls nicht der eingangs beschriebene Extremfall vorliegt, also die Regelleistungserbringung es erfordert, dass der Energiespeicher auch die Arbeitsgrenze überschreitet und das Mindestleistungsprofil bereitstellt. Die Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Energiespeicher wieder in den Restbereich geführt ist und somit auch wieder für die Lastmanagementanwendung zur Verfügung steht.Said load shedding is, of course, provided only in an emergency, when the energy storage is no longer able to provide both the control power, and to provide the load management application. By recharging or discharging the state of charge control can of course counteract this load shedding. For this purpose, an embodiment provides that the charge state, in the event that it is located in the buffer area, is led back into the remaining area. For this purpose, in the event that the state of charge is in the buffer area and the state of charge reaches the working area limiting the buffer area, ie the lower or the upper working limit, and / or the load management application is inactive, in the case of the lower working limit by reloading and / or in the case of the upper working limit by discharging the energy storage then the state of charge in the remaining area is performed. Of course, this is only provided if the extreme case described at the outset does not exist, that is to say the control power supply requires that the energy store also exceeds the working limit and provides the minimum power profile. The embodiment has the advantage that the energy store is guided again into the remaining area and thus is also available again for the load management application.

Einige Ausführungsformen betreffen die Frage, wie der Energiespeicher aufgeladen oder entladen werden kann. Gemäß einer dieser Ausführungsformen erfolgt das Nachladen und/oder das Entladen, indem innerhalb einer vorbestimmten Ladezeitdauer, während welcher der Ladevorgang stattfinden soll, zumindest eine von dem Energiespeicher verschiedene Leistungsquelle (zum Beispiel ein Kraftwerk) und/oder zumindest ein Leistungsverbraucher angesteuert wird, um hierdurch eine vorbestimmte Ladeleistung (zum Aufladen oder Entladen des Energiespeichers) mit dem Übertragungsnetz oder innerhalb des Bilanzkreises direkt mit dem Energiespeicher auszutauschen. Die Leistungsquelle soll Ladeleistung abgeben, um den Energiespeicher aufladen zu können. Der Leistungsverbraucher soll Ladeleistung aufnehmen, um den Energiespeicher entladen zu können. Bezüglich des Übertragungsnetzes kann dieser Vorgang also leistungsneutral sein. Die Ladezustandssteuerung des Energiespeichers stellt während der Ladezeitdauer einen Sollleistungsfluss des Energiespeichers um die besagte Ladeleistung versetzt ein. Der Versatz entspricht dem Leistungsbetrag der Ladeleistung. Mit anderen Worten wird der Arbeitspunkt des Energiespeichers versetzt oder verschoben. Hierdurch wird also der Energiespeicher mit zumindest einer Leistungsquelle und/oder mit zumindest einem Leistungsverbraucher koordiniert. Der Versatz des Arbeitspunktes erfolgt dabei in der Weise, dass die von einer Leistungsquelle abgegebene Ladeleistung in den Energiespeicher fließen und von einem Leistungsverbraucher aufgenommene Ladeleistung aus dem Energiespeicher abfließen kann. Hierbei muss aber nicht die gesamte Ladeleistung ankommen, weil währenddessen ein Teil davon als Regelleistung im Übertragungsnetz aufgebraucht werden kann. Dies wird dann als von dem Energiespeicher erbrachte Regelleistung verbucht.Some embodiments concern the question of how the energy store can be charged or discharged. According to one of these embodiments, the recharging and / or discharging takes place by at least one power source (for example a power plant) that is different from the energy store and / or at least one power consumer being driven within a predetermined charging period during which the charging process is to take place a predetermined charging power (for charging or discharging the energy storage) with the transmission network or within the balancing group to exchange directly with the energy storage. The power source should deliver charging power to charge the energy storage can. The power consumer should absorb charging power in order to discharge the energy storage. With regard to the transmission network, this process can therefore be power-neutral. The state of charge control of the energy store sets during the charging time period a desired power flow of the energy storage offset by the said charging power. The offset corresponds to the power amount of the charging power. In other words, the operating point of the energy storage is offset or shifted. In this way, therefore, the energy store is coordinated with at least one power source and / or with at least one power consumer. The offset of the operating point takes place in such a way that the charge power delivered by a power source can flow into the energy store and charge power consumed by a power consumer can flow out of the energy store. In this case, however, the entire charging power does not have to arrive, because in the meantime part of it can be used up as a control power in the transmission network. This is then recorded as a control power provided by the energy store.

Das Ansteuern der zumindest einen Leistungsquelle und/oder des zumindest einen Leistungsverbrauchers kann dabei erfolgen, indem eine flexible Leistungsquelle und/oder ein flexibler Verbraucher bereitgestellt wird, der also je nach Bedarf für einen Ladevorgang des Energiespeichers angesteuert werden kann und im gleichen Bilanzkreis angeordnet ist, das heißt über denselben Anschlusspunkt wie der Energiespeicher mit dem Übertragungsnetz verbunden ist. Somit erfolgt also der Ladevorgang innerhalb des Bilanzkreises und wird im Übertragungsnetz nicht erfasst. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Ansteuern der zumindest einen Leistungsquelle und/oder des zumindest einen Leistungsverbrauchers mittels eines Fahrplangeschäfts einer Energiebörse erfolgt, indem die Ladezustandssteuerung ein Gebot an der Energiebörse gemäß der vorbestimmten Ladeleistung signalisiert. Es wird also automatisiert ein Fahrplangeschäft ausgelöst. Dieses verpflichtet die zumindest eine Leistungsquelle und/oder den zumindest einen Leistungsverbraucher zum Austausch der Ladeleistung während der Ladezeitdauer, also während eines vorbestimmten Zeitintervalls. Somit ist sichergestellt, dass dann während der Ladezeitdauer, wenn bei dem Energiespeicher der Sollleistungsfluss um den Leistungsbetrag versetzt eingestellt wird, in dem Übertragungsnetz an anderer Stelle, das heißt an zumindest einem anderen Anschlusspunkt, die zumindest eine Leistungsquelle und/oder der zumindest eine Leistungsverbraucher einen korrespondierenden Betrag an Ladeleistung mit dem Übertragungsnetz austauscht. Insgesamt sind drei Optionen für das Lademanagement oder die Ladezustandssteuerung des Energiespeichers gegeben, nämlich das besagte Börsengeschäft und/oder das besagte Ansteuern einer flexiblen Leistungsquelle und/oder Leistungsverbrauchers im gleichen Bilanzkreis und schließlich die Zahlung von Ausgleichsenergie, das heißt es erfolgt keine Bilanzierung des Fahrplangeschäfts.The at least one power source and / or the at least one power consumer can be controlled by providing a flexible power source and / or a flexible consumer, which can thus be controlled as required for a charging process of the energy store and is arranged in the same balancing circuit, that is to say via the same connection point as the energy store is connected to the transmission network. Thus, the charging process takes place within the balancing group and is not recorded in the transmission network. Additionally or alternatively, it can be provided that the at least one power source and / or the at least one power consumer are controlled by means of a timetable transaction of an energy exchange, in that the state of charge control signals a bid on the energy exchange in accordance with the predetermined charging power. It is thus automatically triggered a timetable business. This obliges the at least one source of power and / or the at least one power consumer to exchange the charging power during the charging period, ie during a predetermined time interval. Thus, it is ensured that then during the charging period when the target power flow is set offset by the amount of power in the energy storage in the transmission network elsewhere, that is, at least one other connection point, the at least one power source and / or the at least one power consumers one corresponding amount of charging power with the transmission network exchanges. Overall, there are three options for the charge management or the charge state control of the energy storage, namely the said stock exchange transaction and / or said driving a flexible power source and / or power consumer in the same balancing group and finally the payment of balancing energy, that is, there is no accounting of the schedule business.

Während des Ladevorgangs des Energiespeichers, also während des Nachladens oder Entladens, kann aber weiterhin die Regelleistungserbringung für das Übertragungsnetz oder Stromnetz durchgeführt werden. Hierzu wird der Ladevorgang des Energiespeichers, also der Leistungsaustausch oder die Leistungsübertragung oder der Leistungsfluss des Energiespeichers gemäß einem Anforderungssignal der Regelleistungserbringung moduliert oder angepasst. Ist z.B. Ladeleistung von 10 Kilowatt eingestellt und wird während des Ladevorgangs temporär 3 Kilowatt an Regelleistung angefordert, so wird der Leistungsfluss des Ladevorgangs auf die verbleibenden 7 Kilowatt reduziert. Eine Ausführungsform hierzu sieht vor, dass während der besagten Ladezeitdauer durch die Ladezustandssteuerung ein Differenzsignal, welches einen Unterschied zwischen einem Verlaufssignal der Ladeleistung (im Beispiel 10 Kilowatt) und dem Anforderungssignal der Regelleistungserbringung (also die benötigte Regelleistung, im Beispiel 3 Kilowatt) signalisiert, erzeugt wird. Das Differenzsignal beschreibt also, welcher Teil der benötigten Regelleistung bereits durch die Ladeleistung der zumindest einen angesteuerten Leistungsquelle und/oder des zumindest einen angesteuerten Leistungsverbrauchers erbracht wird (im Beispiel 3 Kilowatt). Für diese Regelleistung ist aber der Energiespeicher verantwortlich. Deshalb wird ermittelt, was noch von der Ladeleistung für den eigentlichen Ladevorgang übrigbleibt (im Beispiel 7 Kilowatt). Dies ist durch das Differenzsignal ausgedrückt. Entsprechend wird ein zwischen dem Übertragungsnetz und dem Energiespeicher für das Nachladen und/oder Entladen durchgeführter Leistungsaustausch in Abhängigkeit von dem Differenzsignal moduliert. Fehlt es also an Regelleistung, weil das Anforderungssignal steigt, so wird der Leistungsaustausch gedrosselt, sodass mehr von der Ladeleistung im Übertragungsnetz als Regelleistung bereitsteht. Ist dagegen gemäß dem Anforderungssignal weniger oder keine Regelleistung notwendig, so wird entsprechend der Leistungstausch am Energiespeicher erhöht, sodass der Energiespeicher mehr von der Ladeleistung für das Nachladen und/oder Entladen nutzt. Mit anderen Worten wird also eine Regelleistungsdynamik weiterhin mittels des Energiespeichers erbracht. Beispielsweise kann durch die zumindest eine Leistungsquelle und/oder den zumindest einen Leistungsverbraucher die Ladeleistung mit einem zeitlich konstanten Verlauf erbracht werden, während das Anforderungssignal eine dem gegenüber zeitlich variierende Regelleistung signalisiert. Diese zeitliche Variation kann dann durch Modulieren des Leistungsaustauschs am Energiespeicher kompensiert oder ausgeglichen oder erfüllt werden.During the charging process of the energy storage device, ie during the recharging or discharging, however, the control power supply for the transmission network or power grid can continue to be performed. For this purpose, the charging process of the energy storage device, that is to say the power exchange or the power transmission or the power flow of the energy storage device, is modulated or adapted in accordance with a request signal of the control power supply. Is e.g. Charging power of 10 kilowatts set and is temporarily requested during the charging process 3 kilowatts of control power, the power flow of the charging process is reduced to the remaining 7 kilowatts. An embodiment for this provides that during the said charging period by the state of charge control, a difference signal which a difference between a progress signal of the charging power (in the example 10 kilowatts) and the request signal of the control power supply (ie the required control power, in the example 3 kilowatts) signals becomes. The difference signal thus describes which part of the required control power is already provided by the charging power of the at least one controlled power source and / or the at least one controlled power consumer (in the example 3 kilowatts). However, the energy storage is responsible for this control power. Therefore, it is determined what is left of the charging power for the actual charging process (in the example, 7 kilowatts). This is expressed by the difference signal. Accordingly, a power exchange carried out between the transmission network and the energy store for recharging and / or discharging is modulated as a function of the difference signal. If there is no control power because the demand signal increases, the power exchange is throttled, so that more of the charging power in the transmission network is available as a control power. If, on the other hand, according to the request signal, less or no control power is necessary, then the energy exchange on the energy store is correspondingly increased, so that the energy store uses more of the charging power for recharging and / or discharging. In other words, a control power dynamics will continue to be provided by means of the energy storage. For example, the charging power can be provided by the at least one power source and / or the at least one power consumer with a time-constant course, while the request signal signals a time-varying control power. This temporal variation can then be compensated or compensated for by modulating the power exchange on the energy store.

Auch während des Lastmanagements, also bei aktiver Lastmanagementanforderung, wird natürlich weiterhin Regelleistung erbracht. Eine Ausführungsform hierzu sieht vor, dass bei aktiver Lastmanagementanwendung durch die Ladezustandssteuerung des Energiespeichers ein Leistungssteuersignal, welches den Leistungsaustausch des Energiespeichers mit dem Übertragungsnetz und der Lastmanagementanwendung steuert, sowohl in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung als auch in Abhängigkeit von dem Regelleistungsbedarf (signalisiert durch das besagte Anforderungssignal) erzeugt wird. Mittels des Leistungssteuersignals kann beispielsweise die besagte Leistungselektronik des Energiespeichers gesteuert werden, durch welche der Leistungsfluss des Energiespeichers reguliert sein kann. In vorteilhafter Weise werden also die Signale überlagert, sodass der Leistungsaustausch des Energiespeichers sowohl der Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung als auch dem Regelleistungsbedarf gerecht wird. Hierdurch kann somit aber mittels der Lastmanagementanwendung selbst Regelleistung erbracht werden, wenn sich Regelleistungsbedarf und Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung zumindest teilweise ausgleichen. Ist beispielsweise eine Leistungsaufnahme für die Regelleistungserbringung notwendig und besteht die Lastmanagementanwendung aus der Versorgung eines elektrischen Verbrauchers, so wird durch die Ausführungsform die Lastmanagementanwendung mit dem Übertragungsnetz derart koordiniert, dass die aufzunehmende Regelleistung durch die Lastmanagementanwendung verbraucht wird. Der Leistungsaustausch zwischen dem Energiespeicher und der Lastmanagementanwendung kann somit auch ganz oder teilweise bilanziell mit der Lastmanagementanwendung erfolgen, indem die kaufmännische bilanzielle Weitergabe der Leistung erfolgt. Es ist dann ein bilanzieller Tausch der Strommengen von unterschiedlichen Zählern vorgesehen.Also during the load management, ie with active load management request, of course, control power is still provided. An embodiment for this provides that, when the load management application is active, a power control signal which controls the power exchange of the energy store with the transmission network and the load management application depends both on the power requirement of the load management application and on the control power demand (signaled by the load management application) said request signal) is generated. By means of the power control signal, for example, the said power electronics of the energy store can be controlled, by which the power flow of the energy store can be regulated. Advantageously, therefore, the signals are superimposed, so that the exchange of power of the energy storage of both the power requirement of the load management application and the control power requirement is justified. As a result, however, control power can be provided by means of the load management application itself if the reserve power requirement and the power requirement of the load management application at least partially offset each other. For example, if power is required for control power delivery, and the load management application consists of powering an electrical load, the embodiment co-ordinates the load management application with the transmission network such that the control power to be absorbed is consumed by the load management application. The exchange of power between the energy store and the load management application can thus also be fully or partially balance sheet with the load management application by the commercial balance sheet transfer of the service takes place. It is then provided a balance sheet exchange of electricity volumes from different meters.

Für die Erbringung der Regelleistung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die durch die Präqualifikationsspezifikation vorgegebene Mindestzeitdauer in einem Bereich von 10 Minuten bis 60 Minuten liegt. Bevorzugt ist, dass die Mindestzeitdauer 30 Minuten beträgt. Bei Erreichen der unteren Arbeitsgrenze ist also garantiert, dass bis zum vollständigen Entladen des Energiespeichers bei maximaler Anforderung an Regelleistung, wie sie für den Energiespeicher gemäß der Präqualifikationsspezifikation maximal festgelegt ist, noch die Mindestzeitdauer vergeht. Gleiches gilt für ein vollständiges Laden des Energiespeichers bei Erreichen der oberen Arbeitsgrenze. Beträgt die Mindestzeitdauer mindestens 30 Minuten, so ist der Energiespeicher in vorteilhafter Weise für den deutschen elektrischen Energiemarkt qualifiziert. For the provision of the control power, it has proven to be advantageous if the predetermined by the prequalification specification minimum period of time is in a range of 10 minutes to 60 minutes. It is preferred that the minimum duration is 30 minutes. Upon reaching the lower working limit is thus guaranteed that until the complete discharge of the energy storage at maximum demand for control power, as set for the energy storage according to the prequalification specification maximum, still passes the minimum period. The same applies to a complete charging of the energy storage when reaching the upper working limit. If the minimum period of time is at least 30 minutes, then the energy store is advantageously qualified for the German electrical energy market.

Die Erfindung umfasst auch eine Steuervorrichtung, mittels welcher die Ladezustandssteuerung in einem Energiespeicher realisiert werden kann, während dieser an einem elektrischen Übertragungsnetz betrieben wird. Die Steuervorrichtung weist hierzu eine Recheneinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Recheneinrichtung kann hierzu beispielsweise auf der Grundlage zumindest eines Mikroprozessors und/oder zumindest eines Mikrocontrollers realisiert sein. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise als ein Steuercomputer für eine Leistungselektronik des Energiespeichers ausgestaltet sein. Die Verfahrensschritte können beispielsweise als Programmcode für die Recheneinrichtung realisiert sein, der in einem Datenspeicher der Recheneinrichtung gespeichert sein kann.The invention also includes a control device by means of which the state of charge control can be realized in an energy store while it is being operated on an electrical transmission network. For this purpose, the control device has a computing device which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the computing device can be realized, for example, on the basis of at least one microprocessor and / or at least one microcontroller. The control device can be designed, for example, as a control computer for power electronics of the energy store. The method steps can be implemented, for example, as program code for the computing device, which can be stored in a data memory of the computing device.

Zu der Erfindung gehört schließlich auch die Kombination aus einem elektrischen Energiespeicher zum Betreiben an einem elektrischen Übertragungsnetz sowie aus der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Dies ergibt zusammen das erfindungsgemäße Energiespeichersystem. Die Leistungselektronik zum Einstellen des Leistungsflusses in den und/oder aus dem Energiespeicher kann ebenfalls als Bestandteil des Energiespeichersystems gesehen werden. Die Leistungselektronik erfüllt die Anforderungen der Regelleistungserbringung und des Lastmanagements.Finally, the invention also includes the combination of an electrical energy store for operation on an electrical transmission network and of the control device according to the invention. This together results in the energy storage system according to the invention. The power electronics for adjusting the power flow in and / or out of the energy store can also be seen as part of the energy storage system. The power electronics meet the requirements of control power supply and load management.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the described embodiments.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Übertragungsnetzes, an welches eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems angeschlossen ist;
  • 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Präqualifikationsspezifikation;
  • 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, das durch eine Steuervorrichtung eines Energiespeichers des Energiespeichersystems von 1 durchgeführt werden kann;
  • 4 ein Flussschaudiagramm des Verfahrens;
  • 5 Diagramme zur Veranschaulichung eines Ladevorgangs des Energiespeichers, wie er gemäß dem Verfahren durchgeführt werden kann.
In the following an embodiment of the invention is described. This shows:
  • 1 a schematic representation of a transmission network to which an embodiment of the energy storage system according to the invention is connected;
  • 2 a diagram explaining the prequalification specification;
  • 3 a diagram illustrating an embodiment of the method according to the invention, by a control device of an energy storage of the energy storage system of 1 can be carried out;
  • 4 a flowchart of the process;
  • 5 Charts to illustrate a charging process of the energy storage, as it can be performed according to the method.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Übertragungsnetz 10, welches beispielsweise ein öffentliches Stromnetz der Mittelspannungsebene oder Hochspannungsebene sein kann. Das Übertragungsnetz 10 kann durch zumindest eine Leistungsquelle Q, beispielsweise ein Kraftwerk, mit elektrischer Leistung versorgt oder betrieben werden. 1 shows a transmission network 10 , which may be, for example, a public grid of the medium voltage level or high voltage level. The transmission network 10 can be supplied or operated by at least one power source Q, such as a power plant, with electrical power.

An einem Netzanschluss oder Anschlusspunkt 11 des Übertragungsnetzes 10 kann ein Teilnehmer oder Bilanzkreis 12 angeschlossen sein. Ein Bilanzkreis 12 kann ein elektrisches Netzwerk sein, das all diejenigen Verbraucher und/oder Erzeuger zusammenfasst, die ausschließlich über den Anschlusspunkt 11 mit dem Übertragungsnetz 10 verbunden sind. Am Anschlusspunkt 11 kann ein Stromzähler installiert sein, welcher die mit dem Übertragungsnetz 10 ausgetauchte Energiemenge des Bilanzkreises 12 misst oder erfasst.At a mains connection or connection point 11 of the transmission network 10 can be a participant or balancing group 12 be connected. A balancing group 12 can be an electrical network that sums up all those consumers and / or producers that are exclusively connected via the connection point 11 with the transmission network 10 are connected. At the connection point 11 An electricity meter can be installed which is connected to the transmission network 10 amount of energy consumed by the balancing group 12 measures or records.

In dem Bilanzkreis 12 kann eine Lastmanagementanwendung 13 bereitgestellt sein, bei der es sich beispielsweise um ein Bürogebäude oder mehrere Bürogebäude und/oder einen Produktionsstandort (beispielsweise ein Produktionswerk) und/oder zumindest eine elektrische Ladestation für Elektrofahrzeuge und/oder zumindest einen Haushalt handeln kann. Zusätzlich kann in dem Bilanzkreis 12 ein Energiespeichersystem 14 bereitgestellt sein. Das Energiespeichersystem 14 kann einen elektrischen Energiespeicher 15 aufweisen, der über eine Leistungselektronik 16 mit dem Anschlusspunkt 11 und der Lastmanagementanwendung 13 verbunden sein kann. Der Energiespeicher 15 kann beispielsweise ein Batteriespeicher sein. Die Leistungselektronik 16 kann einen Energiefluss oder Leistungsfluss in und/oder aus dem Energiespeicher 15 einstellen oder steuern. Hierzu kann die Leistungselektronik 16 durch eine Steuervorrichtung 17 angesteuert werden, die eine Ladezustandssteuerung 18 für den Energiespeicher 15 aufweisen kann. Durch die Ladezustandssteuerung 18 kann ein Ladezustand L des Energiespeichers 15 eingestellt werden. Die Ladezustandssteuerung 18 kann hierzu ein den aktuellen Ladezustand L beschreibendes Ladezustandssignal 20 und/oder ein Leistungsanforderungssignal 21 und/oder ein Anforderungssignal 22 für einen Regelleistungsbedarf des Übertragungsnetzes 10 empfangen. Das Leistungsanforderungssignal 21 beschreibt eine Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung 13, d.h. dessen angeforderte Leistung (Versorgungsleistung oder abzunehmende Überschussleistung). Die Ladezustandssteuerung 18 kann in Abhängigkeit von dem Leistungsanforderungssignal 21 für die Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung 13 und in Abhängigkeit von dem Anforderungssignal 22 für den Regelleistungsbedarf ein Leistungssteuersignal 23 erzeugen, durch welches die Leistungselektronik 16 gesteuert werden kann, das heißt durch das Leistungssteuersignal 23 wird der Leistungsfluss des Energiespeichers 15 gesteuert.In the balancing group 12 can be a load management application 13 be provided, which may be, for example, an office building or several office buildings and / or a production site (for example, a production plant) and / or at least one electric charging station for electric vehicles and / or at least one household. Additionally, in the balancing group 12 an energy storage system 14 be provided. The energy storage system 14 can be an electrical energy store 15 have, over a power electronics 16 with the connection point 11 and the load management application 13 be connected can. The energy storage 15 may for example be a battery storage. The power electronics 16 may be an energy flow or power flow in and / or out of the energy storage 15 adjust or control. For this purpose, the power electronics 16 by a control device 17 be controlled, which is a state of charge control 18 for the energy storage 15 can have. By the state of charge control 18 may be a state of charge L of the energy storage 15 be set. The state of charge control 18 For this purpose, a charge state signal describing the current charge state L can be described 20 and / or a power request signal 21 and / or a request signal 22 for a control power requirement of the transmission network 10 receive. The power request signal 21 describes a power requirement of the load management application 13 ie the requested service (utility or surplus power). The state of charge control 18 may vary depending on the power request signal 21 for the power requirement of the load management application 13 and in response to the request signal 22 for the control power demand, a power control signal 23 generate, through which the power electronics 16 can be controlled, that is by the power control signal 23 becomes the power flow of the energy store 15 controlled.

Insgesamt können sich somit in dem Bilanzkreis 12 folgende Leistungsflüsse ergeben: Für die Lastmanagementanwendung 13 kann einen direkten Leistungsfluss 24 aus dem Übertragungsnetz 10 über den Anschlusspunkt 11 erfolgen. Der Energiespeicher 15 kann Regelleistung mit dem Übertragungsnetz 10 über den Anschlusspunkt 11 austauschen, wodurch sich eine Regelleistungserbringung 25 für das Übertragungsnetz 10 durch das Energiespeichersystem 14 ergibt. Zum Nachladen und/oder Entladen des Energiespeichers 15 kann zum einen ein interner Leistungsfluss 26 zwischen dem Energiespeicher 15 und der Lastmanagementanwendung 13 erfolgen und zum anderen ein externer Leistungsfluss 27 zwischen dem Energiespeicher 15 und dem Übertragungsnetz 10.Overall, can thus in the balancing group 12 result in the following power flows: For the load management application 13 can be a direct power flow 24 from the transmission network 10 over the connection point 11 respectively. The energy storage 15 can control power with the transmission network 10 over the connection point 11 exchange, resulting in a control power delivery 25 for the transmission network 10 through the energy storage system 14 results. For recharging and / or discharging the energy storage 15 on the one hand, an internal power flow 26 between the energy storage 15 and the load management application 13 and on the other hand an external power flow 27 between the energy storage 15 and the transmission network 10 ,

1 zeigt schließlich noch eine Energiebörse B, die später noch näher erläutert wird. 1 finally shows an energy exchange B, which will be explained later in more detail.

Insgesamt kann vorgesehen sein, dass mittels des Energiespeichers 15 auf der Grundlage des Energiespeichers 15 sowohl primäre Regelleistung für das Übertragungsnetz 10 bereitgestellt wird, als auch zumindest teilweise eine Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung 13 befriedigt oder erfüllt wird.Overall, it can be provided that by means of the energy storage 15 based on the energy storage 15 both primary control power for the transmission network 10 as well as at least partially a power request of the load management application 13 is satisfied or fulfilled.

2 erläutert hierzu, wie dies mittels des Energiespeichers 15 ermöglicht wird. Damit der Energiespeicher 15 Regelleistung in dem Übertragungsnetz 10 erbringen darf, muss er eine Präqualifikationsspezifikation 28 erfüllen. 2 veranschaulicht die Präqualifikationsspezifikation 28 graphisch. 2 explains how to do this by means of the energy storage 15 is possible. Thus the energy storage 15 Control power in the transmission network 10 he must provide a prequalification specification 28 fulfill. 2 illustrates the prequalification specification 28 graphically.

Für den Energiespeicher 15 gilt die Nutzungsbeschränkung, dass die volle oder höchstmögliche primäre Regelleistung jederzeit für mindestens eine Mindestzeitdauer von beispielsweise 30 Minuten erbracht werden können muss (30-Minuten-Kriterium). Als Mindestleistungsprofil kann also der für den Energiespeicher 15 und/oder die Leistungselektronik 16 nominell höchstmögliche Leistungsfluss vorgesehen sein. Die Nutzungsbeschränkung erzwingt eine Vorhaltung von Batteriekapazität oder Energiekapazität, die nur bei extremen Netzfrequenzwerten (der besagte Extremfall) be-/entladen werden darf. Die Mindestzeitdauer multipliziert mit der höchsten zu erbringenden primären Regelleistung ergibt eine Energiemenge, die in dem Energiespeicher 15 vorgehalten werden muss. Der Energiespeicher 15 muss somit eine Mindestkapazität 29 aufweisen. Zur Veranschaulichung ist auf der Abszisse ein Verhältnis V aus der Mindestkapazität 29 zur Speicherkapazität des Energiespeichers 15 angegeben. Die Mindestkapazität 29 ergibt sich bei V=1. Auf der Ordinate ist der Ladezustand L dargestellt, wie er durch das Ladezustandssignal 20 beschrieben sein kann.For the energy storage 15 the usage restriction applies that the full or maximum primary control power must be able to be provided at any time for at least a minimum period of, for example, 30 minutes (30-minute criterion). As a minimum power profile so can the energy storage 15 and / or the power electronics 16 nominally the highest possible power flow can be provided. The usage restriction forces provision of battery capacity or energy capacity that may only be charged / discharged at extreme grid frequency values (the extreme case). The minimum time period multiplied by the highest primary control power to be provided gives an amount of energy stored in the energy store 15 must be kept. The energy storage 15 must therefore have a minimum capacity 29 exhibit. By way of illustration, the abscissa represents a ratio V of the minimum capacity 29 to the storage capacity of the energy storage 15 specified. The minimum capacity 29 results at V = 1. On the ordinate the state of charge L is shown as it by the state of charge signal 20 can be described.

Falls der Energiespeicher 15 nur die Mindestkapazität 29 aufweist (V=1), muss der Energiespeicher stets zu 50 Prozent geladen sein (L = 50 Prozent). Ist dagegen das Verhältnis V der Kapazität des Energiespeichers zu der Mindestkapazität 29 größer als 1, so ergibt sich eine obere Arbeitsgrenze 30 und eine untere Arbeitsgrenze 31. In dem Bereich zwischen der unteren Arbeitsgrenze 31 und der oberen Arbeitsgrenze 30 ergibt sich ein Handlungsspielraum 32, innerhalb welchem der Ladezustand L schwanken kann oder geführt werden kann, ohne dass hierbei das besagte 30-Minuten-Kriterium oder allgemein die Präqualifikationsspezifikation 28 verletzt wird. Für einen konkreten Energiespeicher 15 ergibt sich dabei stets ein konkretes Verhältnis 33. Hier gilt dann, dass sich zwischen der unteren Arbeitsgrenze 31 und der oberen Arbeitsgrenze 30 ein Arbeitsbereich 34 verfügbar ist, innerhalb welchem der Ladezustand L schwanken kann oder geführt werden kann.If the energy storage 15 only the minimum capacity 29 has (V = 1), the energy storage must always be charged to 50 percent (L = 50 percent). On the other hand, is the ratio V of the capacity of the energy storage to the minimum capacity 29 greater than 1, the result is an upper working limit 30 and a lower working limit 31 , In the range between the lower working limit 31 and the upper working limit 30 there is scope for action 32 within which the state of charge L can or can fluctuate, without the said 30-minute criterion or, in general, the prequalification specification 28 get hurt. For a specific energy storage 15 This always results in a concrete relationship 33 , Here then applies that between the lower working limit 31 and the upper working limit 30 a workspace 34 is available within which the state of charge L can fluctuate or can be guided.

3 veranschaulicht nochmals für den konkreten Energiespeicher 15 das konkrete Verhältnis 33. Dargestellt ist ein Verlauf des Ladezustands L über der Zeit t. Der Verlauf kann durch die Ladezustandssteuerung 18 zwischen der unteren Arbeitsgrenze 31 und der oberen Arbeitsgrenze 30 geführt oder gehalten werden. Veranschaulicht ist des Weiteren, dass die jeweilige Arbeitsgrenze 30, 31 um einen jeweiligen Toleranzwert T zu den eigentlichen Werten für denjenigen Ladezustand versetzt sein kann, der zum Erfüllen der Präqualifikationsspezifikation eigentlich notwendig wäre. Hierdurch wird mehr eine Reaktionsverzögerung des Energiespeichersystems 14 kompensiert oder berücksichtigt. 3 illustrates again for the specific energy storage 15 the concrete relationship 33 , Shown is a progress of the state of charge L over time t , The course can be controlled by the state of charge control 18 between the lower working limit 31 and the upper working limit 30 be managed or held. It is further illustrated that the respective working limit 30 . 31 by a respective tolerance value T to the actual values for that state of charge that would actually be necessary to fulfill the prequalification specification. This will be more one Response delay of the energy storage system 14 compensated or taken into account.

Um nun gezielt mittels des Energiespeichersystems 14 elektrische Energie für die Lastmanagementanwendung 13 bereitstellen zu können, kann vorgesehen sein, dass der Arbeitsbereich 34 unterteilt wird, indem eine zwischen den Arbeitsgrenzen 30, 31 liegende Ladegrenze 35 vorgesehen wird oder definiert wird.To now specifically using the energy storage system 14 electrical energy for the load management application 13 can be provided that the work area 34 is divided by one between the working limits 30 . 31 lying charging limit 35 is provided or defined.

Für die weitere Erläuterung sei angenommen, dass es sich bei der Lastmanagementanwendung 13 um eine elektrische Last handelt, das heißt einen Leistungsverbraucher oder Energieverbraucher. Durch die Ladegrenze 35 und die untere Arbeitsgrenze 31 wird hierdurch ein Pufferbereich 36 definiert, der einer Energiemenge entspricht, die für die Lastmanagementanwendung 13 sichergestellt oder garantiert werden soll. Entsprechend ergibt sich ein Restbereich 37 in dem Arbeitsbereich 34.For further explanation, assume that it is the load management application 13 is an electrical load, that is, a power consumer or energy consumer. By the loading limit 35 and the lower working limit 31 this becomes a buffer area 36 defined, which corresponds to an amount of energy for the load management application 13 guaranteed or guaranteed. Accordingly, there is a residual area 37 in the workspace 34 ,

3 zeigt drei Phasen der Zeit t, nämlich zwei inaktive Phasen 38, in welchen keine Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung 13 vorliegt, und eine Phase einer Leistungsanforderung 39 der Lastmanagementanwendung 13, während welcher die Lastmanagementanwendung 13 elektrische Leistung aus dem Energiespeicher 15 anfordert, was durch das beschriebene Leistungsanforderungssignal 21 signalisiert werden kann. Entsprechend sinkt während der Leistungsanforderung 39 der Ladezustand L ausgehend von einem Initialzustand 40. 3 shows three phases of time t namely, two inactive phases 38 in which there is no power requirement of the load management application 13 is present, and a phase of a power request 39 the load management application 13 during which the load management application 13 electrical power from the energy storage 15 request what through the described power request signal 21 can be signaled. Accordingly decreases during the power request 39 the state of charge L starting from an initial state 40 ,

Die Ladezustandssteuerung 18 kann nun zwei unterschiedliche Nachladestrategien durchführen, abhängig davon, ob die Phase 38 der inaktiven Lastmanagementanwendung 13 oder die Leistungsanforderung 39 der Lastmanagementanwendung 13 vorliegt.The state of charge control 18 can now perform two different reload strategies, depending on whether the phase 38 the inactive load management application 13 or the performance requirement 39 the load management application 13 is present.

4 veranschaulicht hierzu, wie durchgehend für die gesamte Zeitdauer in einem Schritt S 10 die beschriebene Regelleistungserbringung des Energiespeichers 15 für das Übertragungsnetz 10 durchgeführt wird. 4 FIG. 2 illustrates how the entire reserve period for the energy storage in a step S 10 is described 15 for the transmission network 10 is carried out.

Währenddessen kann in einem Schritt S11 überprüft werden, ob die Leistungsanforderung 39 der Lastmanagementanwendung 13 vorliegt.Meanwhile, in one step S11 be checked if the performance requirement 39 the load management application 13 is present.

Falls die Leistungsanforderung 39 der Lastmanagementanwendung 13 vorliegt (in 4 durch ein „+“-Symbol symbolisiert), so kann einem Schritt S12 der Ladezustand L innerhalb des Arbeitsbereichs 34 auch in den Pufferbereich 36 geführt werden oder abfallen, bis die den Pufferbereich 36 begrenzende Arbeitsgrenze, hier die untere Arbeitsgrenze 31, erreicht ist. Denn die Energie aus dem Pufferbereich 36 ist für die Lastmanagementanwendung 13 reserviert. Sollte dann weiterhin noch eine Leistungsanforderung 39 vorliegen, so kann die Lastmanagementanwendung 13 inaktiv geschaltet werden, das heißt sie nutzt dann vollständig den direkten Leistungsfluss 24 aus dem Übertragungsnetz 10 oder wird abgeschaltet. Somit kann dann der Ladezustand L aus dem Pufferbereich wieder zurück in den Restbereich 37 durch Nachladen geführt werden.If the performance requirement 39 the load management application 13 present (in 4 symbolized by a "+" symbol), so can one step S12 the state of charge L within the workspace 34 also in the buffer area 36 be guided or fall off until the buffer area 36 limiting working limit, here the lower working limit 31 , is reached. Because the energy from the buffer area 36 is for the load management application 13 reserved. Should then still have a performance requirement 39 can be present, then the load management application 13 inactive, which means that it then fully utilizes the direct power flow 24 from the transmission network 10 or is switched off. Thus, then the state of charge L from the buffer area back into the rest area 37 be guided by reloading.

Ist dagegen im Schritt S11 die Lastmanagementanwendung 13 inaktiv (Phasen 38), kann ein Nachladen oder eine Nachladung 41 bereits erfolgen (siehe 3), falls die Ladegrenze 35 erreicht ist. Dies entspricht in 4 dem Fall, der durch ein „-“-Symbol symbolisiert wird. Die Überwachung des Ladezustands L auf das Erreichen der Ladegrenze 35 und das dann einsetzende Nachladen entspricht dem Schritt S13.Is against it in the step S11 the load management application 13 inactive (phases 38 ), may be a recharge or a recharge 41 already done (see 3 ), if the loading limit 35 is reached. This corresponds to 4 the case symbolized by a "-" symbol. The monitoring of the state of charge L on reaching the charging limit 35 and then recharging commences corresponds to the step S13 ,

5 veranschaulicht eine Möglichkeit, wie das Nachladen durchgeführt werden kann. 5 illustrates one way in which reloading can be done.

Hierzu kann die über das Übertragungsnetz 10 verbundene Leistungsquelle Q genutzt werden. Es kann ermöglicht sein, von der Leistungsquelle Q gezielt elektrische Ladeleistung P anzufordern, wofür beispielsweise eine Strombörse B zum Kaufen der Ladeleistung P bei der Leistungsquelle Q bereitgestellt werden kann.This can be done via the transmission network 10 connected power source Q are used. It can be made possible by the power source Q targeted electrical charging power P to request, for example, a power exchange B for buying the charging power P at the power source Q can be provided.

5 veranschaulicht, wie in dem Schritt S10 auch während eines Nachladens des Energiespeichers 15 weiterhin die primäre Regelleistung erbracht werden kann. 5 zeigt dazu über der Zeit t für unterschiedliche Uhrzeiten in einem Diagramm 42 den zeitlichen Verlauf eines Regelleistungsbedarfs für die primäre Regelleistung, wie er durch das Anforderungssignal 22 signalisiert sein kann. Des Weiteren ist das Leistungssteuersignal 23 zum Steuern der Leistungselektronik 16 dargestellt. Es sei hier der Übersichtlichkeit halber und ohne Beschränkung der Allgemeingültigkeit angenommen, dass keine Leistungsanforderung der Lastmanagementanwendung 13 vorliegt. Zum Nachladen des Energiespeichers 15 kann nun über die Energiebörse B ein Fahrplangeschäft 43 mit der Leistungsquelle Q abgeschlossen werden, durch welche die Leistungsquelle Q für eine Ladezeitdauer 44 dazu verpflichtet oder angesteuert wird, Ladeleistung P in das Übertragungsnetz 10 einzuspeisen. Für die Ladezeitdauer 44 wird gemäß Diagramm 42 dann der Arbeitspunkt für das Leistungssteuersignal 23 um einen Versatz 45 versetzt, welcher betragsmäßig der Ladeleistung P entspricht. Hierdurch wird nun ein Teil der Regelleistung durch die Leistungsquelle Q erbracht. Mittels des Energiespeichers 15 wird lediglich Regelleistung gemäß einem Differenzsignal 46 erbracht oder mit dem Übertragungsnetz 10 ausgetauscht. Das Differenzsignal 46 beschreibt den Unterschied zwischen dem Anforderungssignal 22 für die Regelleistung und der Ladeleistung P. 5 illustrates how in the step S10 even during a recharge of the energy storage 15 continue the primary control power can be provided. 5 shows over time t for different times in a diagram 42 the time course of a control power requirement for the primary control power, as indicated by the request signal 22 can be signaled. Furthermore, the power control signal 23 for controlling the power electronics 16 shown. It should be assumed here for the sake of clarity and without restriction of generality that no power requirement of the load management application 13 is present. To recharge the energy storage 15 can now on the energy exchange B a timetable business 43 with the power source Q be completed by which the power source Q for a charging period 44 committed or controlled, charging power P in the transmission network 10 feed. For the charging period 44 becomes according to diagram 42 then the operating point for the power control signal 23 by an offset 45 offset, which corresponds in terms of amount of the charging power P. This will now become part of the control power through the power source Q provided. By means of the energy storage 15 becomes only control power according to a difference signal 46 provided or with the transmission network 10 replaced. The difference signal 46 describes the difference between the request signal 22 for the control power and the charging power P.

Ein Diagramm 47 veranschaulicht, wie hierdurch verhindert werden kann, dass der Ladezustand L beispielsweise die untere Arbeitsgrenze 31 (Schritt S12) oder die Ladegrenze 35 (Schritt S13) kreuzt oder unterschreitet. Es ergibt sich bei Erreichen der jeweiligen Arbeitsgrenze 31, 35 eine Stabilisierung 48 durch die zusätzlich in das Übertragungsnetz 10 eingespeiste Ladeleistung P. Durch die Verschiebung des Arbeitspunktes um den Versatz 45 ergibt sich hierbei ein Ladevorgang 49 (siehe Diagramm 42), während welchem der nicht als Regelleistung benötigte Anteil der Ladeleistung aus dem Übertragungsnetz 10 in den Energiespeicher 15 fließt und dieser somit nachgeladen wird und damit der Ladezustand L in den Restbereich 37 hineingeführt werden kann.A diagram 47 illustrates how this can be prevented that the state of charge L for example, the lower working limit 31 (Step S12 ) or the loading limit 35 (Step S13 ) crosses or falls below. It results when the respective working limit is reached 31 . 35 a stabilization 48 through the addition in the transmission network 10 fed charging power P , By shifting the operating point by the offset 45 this results in a charging process 49 (see diagram 42 ), during which the portion of the charging power not required as a control power from the transmission network 10 in the energy store 15 flows and this is thus recharged and thus the state of charge L in the remaining area 37 can be brought into it.

Insgesamt ergeben sich somit vier Betriebsmodi:

  1. 1) Erbringung von primärer Regelleistung PRL: Ist das Lastmanagementanwendung 13 gleich 0 und der Ladezustand innerhalb des Restsignals, so ergibt sich das Leistungssteuersignal 23 aus dem Anforderungssignal 22 der Regelleistungserbringung.
  2. 2) PRL plus Entladen: Ist die obere Arbeitsgrenze 30 überschritten, wird ein Entladefahrplan angesteuert, um den Ladezustand L wieder in den Arbeitsbereich zu führen. Das Leistungssteuersignal 23 ergibt sich aus dem Anforderungssignal 22 und dem Entladefahrplan.
  3. 3) PRL plus Lastmanagement: Ist der Ladezustand L im Restbereich 37 und liegt eine Leistungsanforderung 39 der Lastmanagementanwendung 13 vor, so ergibt sich das Leistungssteuersignal 23 aus dem Anforderungssignal 22 für die PRL und der Leistungsanforderung 39 für die Lastmanagementanwendung 13.
  4. 4) PRL plus Nachladen: Ist der Ladezustand L im Pufferbereich und liegt keine Lastmanagementanforderung vor oder ist die untere Arbeitsgrenze 31 unterschritten, so wird ein Nachladefahrplan angesteuert, wie er beispielsweise in 4 gegeben ist, und es ergibt sich das Leistungssteuersignal 23 aus PRL plus Nachladefahrplan.
Overall, this results in four operating modes:
  1. 1) Provision of primary control power PRL: Is the load management application 13 equal to 0 and the state of charge within the residual signal, the power control signal results 23 from the request signal 22 the provision of control power.
  2. 2) PRL plus unloading: is the upper working limit 30 exceeded, an unloading timetable is controlled to the state of charge L to return to the work area. The power control signal 23 results from the request signal 22 and the unloading timetable.
  3. 3) PRL plus load management: Is the state of charge L in the rest area 37 and is a performance requirement 39 the load management application 13 before, the result is the power control signal 23 from the request signal 22 for the PRL and the performance requirement 39 for the load management application 13 ,
  4. 4) PRL plus reload: If the charge state L is in the buffer area and there is no load management request or is the lower working limit 31 falls below, then a Nachladefahrplan is driven, as he, for example, in 4 is given, and there is the power control signal 23 from PRL plus reload schedule.

Der Entladefahrplan kann gemäß 4 dadurch realisiert werden, dass anstelle von positiver Ladeleistung P an der Energiebörse negative Ladeleistung gehandelt wird.The unloading schedule can according to 4 be realized in that instead of positive charging power P Negative charging power is traded on the energy exchange.

Insgesamt ergibt sich somit eine Ladezustandssteuerung zur simultanen Erbringung von Primärregelleistung für ein mit einer Nominal-Netzfrequenz betriebenes Stromnetz oder Übertragungsnetz 10 und eine Leistungsanforderung aus einem weiteren Stromverbraucher/-erzeuger einer Lastmanagementanwendung 13 mittels eines Energiespeichers 15. Hierbei werden das Übertragungsnetz 10, der Energiespeicher 15 und die Lastmanagementanwendung 13 betrachtet. Der Energiespeicher 15 erbringt dabei durchgehend Regelleistung nach Anforderung des Betreibers des Übertragungsnetzes 10. Es ergeben sich die beschriebenen vier Betriebsmodi: PRL, PRL + Entladen, PRL + Lastmanagement und PRL + Nachladen. Der Energiespeicher 15 erfüllt durchgehend die Präqualifikationsspezifikation der Regelleistungserbringung, insbesondere das beschriebene 30-Minuten-Kriterium, durch die Definition einer Pufferkapazität oder eines Pufferbereichs 36, der im Falle der Nutzung des Energiespeichers im Modus PRL + Lastmanagement (aktive Lastmanagementanwendung 13 mit Leistungsanforderung 39) genutzt werden darf und durch vorzeitiges Nachladen des Energiespeichers 15 sichergestellt wird, was durch die Ladegrenze 35 definiert oder festgelegt wird. Im Falle der Nutzung des Speichers im Betriebsmodus PRL + Lastmanagement darf dieser Pufferkapazität des Pufferbereichs 36 bis zum Erreichen der den Pufferbereich begrenzenden Arbeitsgrenze 30, 31, wie er durch die Präqualifikationsspezifikation definiert ist, genutzt werden. Bei Erreichen dieser Arbeitsgrenze 30, 31 kann keine Leistung mehr für die Lastmanagementanwendung bereitgestellt werden und der Energiespeicher 15 wird stattdessen nachgeladen (Betriebsmodus PRL + Nachladung).Overall, this results in a state of charge control for the simultaneous provision of primary control power for a power grid or transmission network operated at a nominal grid frequency 10 and a power request from another power consumer / generator of a load management application 13 by means of an energy store 15 , This will be the transmission network 10 , the energy store 15 and the load management application 13 considered. The energy storage 15 provides continuous control power according to the requirements of the operator of the transmission system 10 , This results in the four operating modes described: PRL, PRL + unload, PRL + load management and PRL + reload. The energy storage 15 consistently complies with the prequalification specification of control power delivery, in particular the described 30 minute criterion, by defining a buffer capacity or buffer area 36 in case of using the energy storage in the mode PRL + load management (active load management application 13 with performance requirement 39 ) may be used and by premature recharge the energy storage 15 what is guaranteed by the loading limit 35 is defined or defined. If the memory is used in PRL + load management mode, this buffer capacity may be used for the buffer area 36 until reaching the working area limiting the buffer area 30 . 31 , as defined by the prequalification specification. Upon reaching this working limit 30 . 31 No more power can be provided for the load management application and the energy storage 15 is instead recharged (operating mode PRL + recharge).

Insgesamt ergibt sich somit eine Aufteilung des erlaubten Arbeitsbereichs des Ladezustands eines Energiespeichers in unterschiedliche Bereiche und eine Definition von unterschiedlichen Betriebsmodi zur Sicherstellung, sodass die Voraussetzung des Arbeitsbereichs nicht verletzt wird.Overall, this results in a division of the allowed working range of the state of charge of an energy storage in different areas and a definition of different operating modes to ensure that the requirement of the work area is not violated.

Neben den Erlösen aus der Regelleistungserbringung kann das System weitere Erlöse durch Leistungsbereitstellung bspw. für das Peak Shaving (Verringerung der Spitzenlast; Verringerung der Netzentgelte) oder das Schnellladen (Bereitstellung von hoher Ladeleistung) mit einem Batteriesystem erzielt werden.In addition to the revenues from the provision of balancing services, the system can generate additional revenues by providing power, for example for peak shaving (reducing peak load, reducing network charges) or fast charging (providing high charging power) with a battery system.

Simultan zur Netzdienstleistung Regelleistung auf Übertragungsnetzebene kann die Batterie Spitzenlasten in den Netzen vermeiden und somit gleichzeitig eine Dienstleistung für den Verteilnetzbetreiber übernehmen.Simultaneous to the network service Control power at transmission network level, the battery can avoid peak loads in the networks and thus at the same time take over a service for the distribution system operator.

Das Energiespeichersystem kann durch die Aufteilung des Arbeitsbereich bzw. der Nachladegrenze flexibel angepasst werden und somit spontan auf Preisveränderungen auf dem Regelleistungsmarkt bzw. auf Nachfrageänderung für das Lastmanagement reagieren (Bsp.: Mehr Elektrofahrzeuge möchten laden).The energy storage system can be flexibly adapted by dividing the work area or the reloading limit and thus respond spontaneously to price changes on the reserve power market or to changes in demand for load management (eg more electric vehicles want to charge).

Die Nutzung einer Batterie kann bei den Investitionskosten für ein Schnellladesystem die Kosten für die Netzanschlussleistung stark verringern. The use of a battery can greatly reduce the cost of grid connection power for the investment cost of a fast charging system.

Aufteilung des erlaubten Arbeitsbereichs des Ladezustands von Energiespeichern in unterschiedliche Bereiche. Definition von unterschiedlichen Betriebsmodi zur Sicherstellung, sodass die Voraussetzung des Arbeitsbereichs nie verletzt wird.Distribution of the permitted working range of the state of charge of energy storage in different areas. Definition of different operating modes to ensure that the condition of the work area is never violated.

Vorteile der Erfindung sind insbesondere die folgenden:Advantages of the invention are in particular the following:

Neben den Erlösen aus der Regelleistungsbereitstellung kann das System weitere Erlöse durch Leistungsbereitstellung bspw. für das Peak Shaving (Verringerung der Spitzenlast und damit Verringerung der Netzentgelte) oder das Schnellladen (insbesondere mit Bereitstellung von hoher Ladeleistung) mit einem Batteriesystem erzielt werden. Simultan zur Netzdienstleistung Regelleistung auf Übertragungsnetzebene kann die Batterie Spitzenlasten in den Netzen vermeiden und somit gleichzeitig eine Dienstleistung für den Verteilnetzbetreiber übernehmen.In addition to the revenues from the provision of balancing power, the system can generate additional revenues by providing power, for example for peak shaving (reducing peak load and thus reducing network charges) or fast charging (in particular providing high charging power) with a battery system. Simultaneous to the network service Control power at transmission network level, the battery can avoid peak loads in the networks and thus at the same time take over a service for the distribution system operator.

Das System kann durch die Aufteilung des Arbeitsbereich bzw. der Nachladegrenzen flexibel angepasst werden und somit spontan auf Preisveränderungen auf dem Regelleistungsmarkt bzw. auf Nachfrageänderung für das Lastmanagement reagieren (Bsp.: mehr Elektrofahrzeuge möchten laden).The system can be flexibly adapted by dividing the work area or the reloading limits and thus respond spontaneously to price changes on the reserve power market or demand change for load management (eg more electric vehicles want to charge).

Die Nutzung einer Batterie kann bei den Investitionskosten für ein Schnellladesystem die Kosten für die Netzanschlussleistung stark verringern. Batterien sind aktuell sehr teuer. Mehrere Erlösquellen ermöglichen bessere Wirtschaftlichkeit.The use of a battery can greatly reduce the cost of grid connection power for the investment cost of a fast charging system. Batteries are currently very expensive. Several sources of revenue enable better profitability.

Man benötigt keine Aggregation mehrerer Batteriesysteme, um durchgehend Regelleistung nach den Voraussetzungen der Übertragungsnetzbetreiber bereit zu stellen.It is not necessary to aggregate several battery systems in order to provide continuous control power according to the requirements of the transmission system operators.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Übertragungsnetztransmission network
1111
Anschlusspunktconnection point
1212
BilanzkreisBalancing group
1313
LastmanagementanwendungLoad management application
1414
EnergiespeichersystemEnergy storage system
1515
Energiespeicherenergy storage
1616
Leistungselektronikpower electronics
1717
Steuervorrichtungcontrol device
1818
LadezustandssteuerungState of charge control
2020
LadezustandssignalCharge level signal
2121
LeistungsanforderungssignalPower request signal
2222
Anforderungssignalrequest signal
2323
LeistungssteuersignalPower control signal
2424
Leistungsflusspower flow
2525
RegelleistungserbringungRule performance
2626
Leistungsflusspower flow
2727
Leistungsflusspower flow
2828
PräqualifikationsspezifikationPräqualifikationsspezifikation
2929
Mindestkapazitätminimum capacity
3030
Arbeitsgrenzeworking limit
3131
Arbeitsgrenzeworking limit
3232
HandlungsspielraumRoom for maneuver
3333
Verhältnisrelationship
3434
ArbeitsbereichWorkspace
3535
Ladegrenzecharge limit
3636
Pufferbereichbuffer area
3737
Restbereichrest area
3838
Phasephase
3939
Leistungsanforderungperformance requirement
4040
Initialzustandinitial state
4141
Nachladungrecharging
4242
Diagrammdiagram
4343
Fahrplangeschäftroadmap business
4444
LadezeitdauerCharging period
4545
Versatzoffset
4646
Differenzsignaldifference signal
4747
Diagrammdiagram
4848
Stabilisierungstabilization
4949
Ladevorgangcharging

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2017/0104345 A1 [0003]US 2017/0104345 A1 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiespeichers (15), mit dem eine Regelleistungserbringung in einem elektrischen Übertragungsnetz (10) durchgeführt wird, wobei gemäß einer vorbestimmten Präqualifikationsspezifikation (28) für einen Ladezustand (L) des Energiespeichers (15) eine untere Arbeitsgrenze (31) und eine obere Arbeitsgrenze (30) vorgesehen sind, durch welche jeweils garantiert ist, dass der Energiespeicher (15) bei deren Erreichen noch mindestens für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer ein vorbestimmtes Mindestleistungsprofil bereitzustellen in der Lage ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem durch die untere Arbeitsgrenze (31) und die obere Arbeitsgrenze (30) begrenzten Arbeitsbereich (34) für eine vorbestimmte, von der Regelleistungserbringung unabhängige, zusätzliche Lastmanagementanwendung (13) eine Ladegrenze (35) vorgesehen wird, wobei durch die Ladegrenze (35) einerseits und eine der beiden Arbeitsgrenzen (30, 31) andererseits ein Pufferbereich (36) definiert ist, der einer für die Lastmanagementanwendung (13) garantierten Energiemenge entspricht, und sich somit ein um den Pufferbereich (36) verringerter Restbereich (37) des Arbeitsbereichs (34) ergibt und durch eine Ladezustandssteuerung (18) der Energiespeicher (15): - bei inaktiver Lastmanagementanwendung (13), wenn keine Leistungsanforderung (39) der Lastmanagementanwendung (13) vorliegt, der Ladezustand (L) durch Nachladen und/oder Entladen des Energiespeichers (15) in dem Restbereich (37) gehalten wird, und - bei aktiver Lastmanagementanwendung (13), wenn die Leistungsanforderung (39) der Lastmanagementanwendung (13) vorliegt, der Ladezustand (L) zusätzlich auch in den Pufferbereich (36) geführt wird.A method for operating an electrical energy store (15), with which a control power delivery in an electrical transmission network (10) is performed, wherein according to a predetermined prequalification specification (28) for a state of charge (L) of the energy store (15) has a lower working limit (31) and an upper working limit (30) are provided, by which it is guaranteed in each case that the energy store (15) is able to provide a predetermined minimum power profile when it is reached for at least a predetermined minimum period of time, characterized in that a lower working limit ( 31) and the upper working limit (30) limited work area (34) for a predetermined, independent of the control power supply, additional load management application (13) a loading limit (35) is provided, wherein by the loading limit (35) on the one hand and one of the two working limits ( 30, 31), on the other hand, a buffer area (36) is defined, which corresponds to a guaranteed for the load management application (13) amount of energy, and thus by the buffer area (36) reduced residual area (37) of the working area (34) results and by a state of charge control (18) of the energy storage (15 ): - in the case of an inactive load management application (13), if there is no power requirement (39) of the load management application (13), the charge state (L) is maintained in the remaining area (37) by recharging and / or discharging the energy store (15), and when the load management application (13) is active, if the power request (39) of the load management application (13) is present, the charge state (L) is additionally fed into the buffer area (36). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lastmanagementanwendung (13) deaktiviert wird, falls sich der Ladezustand (L) in dem Pufferbereich (36) befindet und der Ladezustand (L) die den Pufferbereich (36) begrenzende Arbeitsgrenze (30, 31) erreicht.Method according to Claim 1 wherein the load management application (13) is deactivated if the state of charge (L) is in the buffer area (36) and the state of charge (L) reaches the working limit (30, 31) bounding the buffer area (36). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass der Ladezustand (L) sich in dem Pufferbereich (36) befindet und der Ladezustand (L) die den Pufferbereich (36) begrenzende Arbeitsgrenze (30, 31) erreicht und/oder die Lastmanagementanwendung (13) inaktiv ist, im Falle der unteren Arbeitsgrenze (31) durch Nachladen und/oder im Falle der oberen Arbeitsgrenze (30) durch Entladen des Energiespeichers (15) der Ladezustand (L) in den Restbereich (37) geführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in the event that the state of charge (L) is in the buffer area (36) and the state of charge (L) reaches the working area (30, 31) delimiting the buffer area (36) and / or the Load management application (13) is inactive, in the case of the lower working limit (31) by recharging and / or in the case of the upper working limit (30) by discharging the energy storage device (15) the state of charge (L) in the remaining area (37) is guided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nachladen und/oder das Entladen erfolgt, indem innerhalb einer vorbestimmten Ladezeitdauer (44) zumindest eine von dem Energiespeicher (15) verschiedene Leistungsquelle (Q) und/oder zumindest ein Leistungsverbraucher dahingehend angesteuert wird, eine vorbestimmte Ladeleistung (P) mit dem Übertragungsnetz (10) oder direkt mit dem Energiespeicher (15) auszutauschen, und die Ladezustandssteuerung (18) während der Ladezeitdauer (44) einen Sollleistungsfluss des Energiespeichers (15) um den Leistungsbetrag der Ladeleistung (P) versetzt (45) einstellt.Method according to one of the preceding claims, wherein the recharging and / or the discharging takes place by at least one of the energy storage (15) different power source (Q) and / or at least one power consumer is driven to within a predetermined charging time (44), a predetermined Charge power (P) with the transmission network (10) or directly to the energy storage (15) to replace, and the state of charge control (18) during the charging period (44) a desired power flow of the energy storage (15) by the amount of power of the charging power (P) offset (45 ). Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ansteuern der zumindest einen Leistungsquelle (Q) und/oder des zumindest einen Leistungsverbrauchers mittels eines Fahrplangeschäfts einer Energiebörse (B) erfolgt, indem die Ladezustandssteuerung (18) ein Gebot an die Energiebörse (B) gemäß der vorbestimmten Ladeleistung (P) signalisiert, und/oder indem eine flexible Leistungsquelle und/oder ein flexibler Leistungsverbraucher im gleichen Bilanzkreis (12) angesteuert wird.Method according to Claim 4 wherein the driving of the at least one power source (Q) and / or the at least one power consumer by means of a timetable business of an energy exchange (B) by the state of charge control (18) signals a bid to the energy exchange (B) according to the predetermined charging power (P) , and / or by a flexible power source and / or a flexible power consumer in the same balancing circuit (12) is driven. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei während der Ladezeitdauer (44) durch die Ladezustandssteuerung (18) ein Differenzsignal (46), welches einen Unterschied zwischen einem Anforderungssignal (22) der Regelleistungserbringung und einem Verlaufssignal der Ladeleistung (P) signalisiert, erzeugt wird und ein zwischen dem Übertragungsnetz (10) und dem Energiespeicher (15) für das Nachladen und/oder Entladen durchgeführter Leistungsaustausch in Abhängigkeit von dem Differenzsignal (46) moduliert wird.Method according to Claim 4 or 5 in that during the charging time period (44) by the state of charge control (18) a difference signal (46), which signals a difference between a request signal (22) of the control power supply and a charging power signal (P), is generated and between the transmission network (10 ) and the power storage (15) for the recharging and / or discharging performed power exchange in response to the difference signal (46) is modulated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei aktiver Lastmanagementanwendung (13) durch die Ladezustandssteuerung (18) ein Leistungssteuersignal (23), welches einen Leistungsaustausch des Energiespeichers (15) mit dem Übertragungsnetz (10) und der Lastmanagementanwendung (13) steuert, sowohl in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung (39) der Lastmanagementanwendung (13) als auch in Abhängigkeit von einem Regelleistungsbedarf erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein, when the load management application (13) is active, a power control signal (23) which controls a power exchange of the energy store (15) with the transmission network (10) and the load management application (13) is performed by the state of charge controller (18) Dependent on the power requirement (39) of the load management application (13) as well as in response to a control power demand is generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die durch die Präqualifikationsspezifikation (28) vorgegebene Mindestzeitdauer in einem Bereich von 10 Minuten bis 60 Minuten liegt, insbesondere 30 Minuten beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the predetermined by the prequalification specification (28) minimum period of time is in a range of 10 minutes to 60 minutes, in particular 30 minutes. Steuervorrichtung (17) für eine Ladezustandssteuerung (18) in einem an einem elektrischen Übertragungsnetz (10) betriebenen elektrischen Energiespeicher (15), wobei die Steuervorrichtung (17) eine Recheneinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Control device (17) for a state of charge control (18) in an electrical energy store (15) operated on an electrical transmission network (10), the control device (17) having a computing device which is adapted to carry out a method according to one of the preceding claims. Energiespeichersystem (14) mit einem elektrischen Energiespeicher (15) zum Betreiben an einem elektrischen Übertragungsnetz (10) und mit einer Steuervorrichtung (17) nach Anspruch 9. Energy storage system (14) with an electrical energy store (15) for operating on an electrical transmission network (10) and with a control device (17) according to Claim 9 ,
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