DE102018222753A1

DE102018222753A1 - Verfahren zum Betreiben eines Energie-Management-Systems sowie elektronische Recheneinrichtung zum Durchführen des Verfahrens, Computerprogramm und Datenträger

Info

Publication number: DE102018222753A1
Application number: DE102018222753.5A
Authority: DE
Inventors: Arvid Amthor; Thomas Baumgärtner; Sebastian Thiem; Lisa Wagner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-25
Also published as: KR20210094033A; AU2019407201A1; WO2020126559A1; AU2019407201B2; EP3853961A1; US20220069617A1; CN113196608A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Energie-Management-Systems (12) wenigstens eines an einem Netzanschlusspunkt mit wenigstens einem Stromnetz elektrisch verbundenen oder verbindbaren Netzteilnehmers, mit den Schritten:a) mittels des Energie-Management-Systems (12): Empfangen von wenigstens einer Strombörse (16) bereitgestellten Daten (24), welche wenigstens ein Entgelt für zumindest eine für das Stromnetz durch den Netzteilnehmer erbrachte Leistung und/oder wenigstens ein Entgelt für zumindest eine durch den Netzteilnehmer von dem Stromnetz bezogene Leistung charakterisieren;b) mittels des Energie-Management-Systems (12): Ermitteln wenigstens eines Lastprofils (36) für den Netzteilnehmer in Abhängigkeit von den empfangenen Daten (24), wobei der Netzteilnehmer mittels des Energie-Management-Systems (12) zumindest vorübergehend gemäß dem ermittelten Lastprofil (36) derart betreibbar ist oder betrieben wird, dass der Netzteilnehmer die Leistung für das Stromnetz erbringt und/oder von dem Stromnetz bezieht; undc) Übermitteln des Lastprofils (36) an die Strombörse. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Recheneinrichtung, ein Computerprogramm sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Energie-Management-Systems gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Recheneinrichtung, welche zum Durchführen eines Verfahrens zum Betreiben eines Energie-Management-Systems ausgebildet ist, gemäß dem Patentanspruch 12. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm gemäß dem Patentanspruch 13 sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß dem Patentanspruch 14, welche jeweils geeignet sind, die Schritte des Verfahrens zum Betreiben eines Energie-Management-Systems wiederzugeben.
Die Einhaltung des Pariser Klimaschutzabkommens, die zunehmende Wettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energiequellen sowie neue Geschäftsmodelle werden zukünftig sowohl in Deutschland als auch in den weiteren Mitgliedsstaaten des Klimaschutzabkommens einen erheblichen Zubau erneuerbarer Energieträger zur Folge haben. Unter der Annahme der Beibehaltung der heutigen Förderung wird diesbezüglich Deutschland beispielsweise den Anteil erneuerbarer Energien am Bruttoendenergieverbrauch von derzeit rund 13 % bis zum Jahr 2050 auf ca. 60 % erhöhen können beziehungsweise müssen. Rein rechnerisch bedeutet dies im Vergleich zu heute, ohne Berücksichtigung von Verlusten durch Abregelung und/oder Verschiebung durch Speicherung, eine um ca. 4,5-fach höhere installierte Leistung an erneuerbarer Energie. Dabei wird ein Großteil dieses Zubaus anzunehmenderweise im Wesentlichen in den Verteilnetzen stattfinden. Zusätzlich werden immer mehr Energieerzeugungsanlagen auf einer Endverbraucherseite installiert. Darüber hinaus werden auch zunehmend Prozesse der Wärme- bzw. Kälteversorgung, insbesondere durch beispielweise multimodale Systeme und Sektorkopplungen, elektrifiziert. Außerdem wird eine Zunahme der Elektromobilität bzw. deren Ausbau das Energiesystem nachhaltig verändern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben eines Energie-Management-Systems wenigstens eines an einem Netzanschlusspunkt an einem Stromnetz angeschlossenen Netzteilnehmers bereitzustellen, sodass dieser besonders vorteilhaft an einem dynamischen Markt für elektrische Energie partizipieren kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Energie-Management-Systems, welches als Energiesubsystem ausgestaltet sein kann, wenigstens eines an einem Netzanschlusspunkt mit wenigstens einem Stromnetz elektrisch verbundenen oder verbindbaren Netzteilnehmers. Dabei kann ein Netzteilnehmer beispielsweise ein Gebäude und/oder ein Industrieteilnehmer sein, welcher insbesondere zumindest eine energetische Last beispielsweise in Form wenigstens eines steuerbaren Verbrauchers, insbesondere eines Stromverbrauchers beispielsweise zur Wärme- oder Kälteversorgung, aufweist. Ferner weist der Netzteilnehmer wenigstens einen Energieerzeuger, wie beispielsweise eine Photovoltaikanlage und/oder einen Windgenerator, und wenigstens einen Energiespeicher, insbesondere in Form beispielsweise einer Batterie, auf. Unter Energieerzeuger wird im Folgenden eine Vorrichtung verstanden, welche Energie von einer Energieform, wie beispielsweise Windenergie, in elektrische Energie umwandelt. Es wird durch den Energieerzeuger somit elektrische Energie bereitgestellt, welche durch den Energieerzeuger aus einer anderen Energieform umgewandelt worden ist. Der Energieerzeuger ist somit lediglich ein Erzeuger elektrischer Energie durch Umwandlung von Energie oder besser ein Energiewandler und kann als Quelle elektrischer Energie dienen. Somit ist das Energie-Management-System also in der Lage dem Stromnetz Leistung, insbesondere in Form von elektrischer Energie, bereitzustellen und/oder zu entziehen. Dabei werden der wenigstens eine Energiespeicher, der wenigstens eine Energieerzeuger und der wenigstens eine Verbraucher als insbesondere jeweils ein Aggregat oder ein Asset bezeichnet bzw. unter einem der beiden Begriffe zusammengefasst.
Mit anderen Worten dient das erfindungsgemäße Verfahren dem Betreiben des Energie-Management-Systems eines an dem Netzanschlusspunkt an ein Energienetz bzw. Stromnetz angeschlossenen Netzteilnehmers, welcher eine energetische Last, einen Erzeuger für elektrische Energie bzw. eine Energiequelle und einen Energiespeicher aufweist. Dabei bilden die energetische Last, die Energiequelle und/oder der Energiespeicher zusammen eine Leistungsflexibilität bzw. eine Flexibilitätsoption aus, wobei zumindest ein Teil dieser Leistungsflexibilität, durch insbesondere eine entsprechende Steuerung beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Energie-Management-Systems, über den Netzanschlusspunkt an das Stromnetz bereitgestellt werden kann.
Dabei sind an dem Stromnetz insbesondere weitere Entitäten angeschlossen bzw. integriert, welche beispielsweise analoge Energie-Management-Systeme aufweisen, sodass die Leistung bzw. die Leistungsflexibilität insbesondere an die an das Energienetz angeschlossenen Entitäten bereitgestellt werden kann. Dabei ist die jeweilige Entität ein jeweiliger Netzteilnehmer.
Um nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut an dem Stromnetz partizipieren zu können, umfasst das Verfahren mehrere Schritte. In einem ersten Schritt a) werden mittels des Energie-Management-Systems, welches insbesondere eine elektronische Recheneinrichtung aufweist bzw. umfasst, von wenigstens einer Strombörse bereitgestellte Daten empfangen. Die Daten charakterisieren wenigstens ein Entgelt für zumindest eine für das Stromnetz durch den Netzteilnehmer erbrachte Leistung und/oder wenigstens ein Entgelt für zumindest eine durch den Netzteilnehmer von dem Stromnetz bezogene Leistung. In einem weiteren Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels des Energie-Management-Systems bzw. durch das Energie-Management-System wenigstens ein Lastprofil für den Netzteilnehmer in Abhängigkeit von den empfangenen Daten ermittelt, wobei der Netzteilnehmer mittels des Energie-Management-Systems zumindest vorübergehend gemäß dem ermittelten Lastprofil derart betreibbar ist oder betrieben wird, dass der Netzteilnehmer die Leistung für das Stromnetz erbringt und/oder von dem Stromnetz bezieht. Ferner wird in einem weiteren Schritt c) des Verfahrens das in Schritt b) ermittelte Lastprofil an die Strombörse übermittelt. Mit anderen Worten werden in dem Schritt a) Daten, deren Inhalt wenigstens eine Art Verbrauchskostenkurve darstellen kann, insbesondere über eine Schnittstelle des Energie-Management-Systems, abgerufen bzw. empfangen. In dem Schritt b) des Verfahrens wird das Lastprofil ermittelt, was einer Vorhersageplanung, insbesondere einer Day-Ahead-Planung entspricht, bei welcher das Lastprofil in Abhängigkeit der Verbrauchskostenkurve für die wenigstens eine Energiequelle, den wenigstens einen Verbraucher und/oder den wenigstens einen Energiespeicher des Netzteilnehmers berechnet wird.
Die Strombörse ist ein Markteilnehmer bzw. ein Markt für Energie bzw. Strom. Eine Strombörse der oben genannten Art ist genauer gesagt ein, insbesondere organisierter, Markt für wenigstens eine Leistung, welcher ähnlich einer Wertpapierbörse funktionieren kann, wobei an einer Strombörse als Leistung insbesondere zeitlich begrenzte bzw. abgegrenzte Mengen an Strom bzw. Energie gehandelt werden können. Ein Vorteil des Stromhandels durch die Strombörse, wie beispielsweise die EEX (European Energy Exchange) oder die EPEX (Epex Spot SE, European Power Exchange), wobei der Handel an der EPEX beispielsweise zumindest teilweise in Leipzig stattfindet, ist eine Bündelung einer vorhandenen oder einer nachgefragten Energiemenge, wodurch eine hohe Liquidität erreicht werden kann und dadurch Energien besonders effizient ausgetauscht werden können.
Es können somit an einem Strommarkt beispielsweise Energiemengen, welche beispielsweise in Kraftwerken erzeugt werden können, insbesondere im Voraus an Marktteilnehmer, beispielsweise Unternehmer, verkauft werden. Grundsätzlich führt der Stromhandel zu Lieferverträgen, die einen Lieferanten zur Einspeisung bzw. Abnahme gewisser Energiemengen in das Stromnetz verpflichten. Bei Kleinverbrauchern, wie den Netzteilnehmern, ist der Stromhandel an einer Strombörse bisher nicht möglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können nun quasi beliebige Netzteilnehmer an dem Strommarkt bzw. der Strombörse teilnehmen.
Dabei kann mit dem bzw. durch das erfindungsgemäße Energie-Management-System das Lastprofil der Gestalt berechnet werden, dass es sich bei diesen um eine sogenannte Day-Ahead-Planung handelt, wobei also durch das Energie-Management-System, insbesondere für den wenigstens einen Energieerzeuger aber auch für den wenigstens einen Verbraucher ein Fahrplan für den nächsten Tag bzw. die nächsten 24 Stunden berechnet bzw. vorgegeben werden kann.
Somit ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren der Vorteil, dass eine Funktionalität des Energie-Management-Systems derart erweitert wird, dass das Energie-Management-Systems an dem, insbesondere lokalen, Energiehandeln und/oder Stromhandel teilnehmen kann, sodass durch das erfindungsgemä-ße Verfahren ein besonders vorteilhafter und insbesondere energieeffizienter Betrieb des Energie-Management-Systems möglich ist. Dazu kann das Energie-Management-System insbesondere in Schritt c) durch das Übermitteln des berechneten Lastprofils ein Gebot für eine Menge an Energie bzw. Leistung abgeben, wobei es dadurch an einem, insbesondere auf Wirtschaftlichkeit getrimmten, Markt, der Strombörse, teilnimmt. Dabei kann die Strombörse auch als sogenannter preisbasierter Blackbox-Markt bezeichnet werden. Durch das Lastprofil werden innerhalb der 24 Stunden Vorhersageplanung also der Day-Ahead-Planung besonders vorteilhafte Möglichkeiten der Leistungsbereitstellung bzw. Leistungsaufnahme der einzelnen Aggregate, insbesondere also des wenigstens einen Energieerzeuger bzw. der wenigstens einen Energiequelle, wie beispielsweise ein Windkraftrad und/oder eine Photovoltaikanlage des Netzteilnehmers an dem Netzanschlusspunkt berechnet.
Vorteilhafterweise werden die Schritte a) bis c) des Verfahrens wiederholt, sodass durch das Energie-Management-System oder kurz EMS iterativ das Lastprofil aktualisiert werden kann bzw. anders gesagt eine iterative Planungsrechnung durchgeführt werden kann. Dazu wird von dem betrachteten Markt, also der wenigstens einen Strombörse, wobei jeweils eine Strombörse einem Markt entspricht, insbesondere eine Preiskurve, welche wenigstens das Entgelt für zumindest die für das Stromnetz durch den Netzteilnehmer erbrachte Leistung und/oder wenigstens das Entgelt für zumindest die durch den Netzteilnehmer von dem Stromnetz bezogene Leistung, insbesondere in einem zeitlichen Verlauf berücksichtigt, von dem Energie-Management-System eingeholt bzw. abgerufen. Anhand dieser Preiskurve wird das Lastprofil, insbesondere durch Optimierungsberechnung, berechnet und anschließend an den Markt übermittelt. Nun wird insbesondere durch die iterative Wiederholung zumindest einmal, insbesondere wenn eine Preisänderung an der Strombörse als Eventtriggering auftritt, durch Wiederholung des Schrittes a) durch die Daten diese Preisänderung von dem Energie-Management-System abgerufen. Entsprechend wird aufgrund dessen eine neue Day-Ahead-Planung bzw. ein neues Lastprofil mit aktualisierten Vorgaben zu dem zumindest vorübergehenden Bereitstellen bzw. Beziehen der Leistung des Netzteilnehmers, angepasst.
Zusätzlich oder alternativ zu dem genannten Szenario, bei welchem jeweils eine Preisänderung des Marktes bzw. der Strombörse abgerufen wird, kann die Iteration bzw. das erneute Durchlaufen der Schritte a) bis c) auch in zyklischen Schritten vorgenommen werden, wodurch es zu einer quasi aktiven Teilnahme des Energie-Management-Systems an der Strombörse kommen kann.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in dezentralen Anlagen, wie dem Netzteilnehmer, welcher insbesondere beispielsweise ein Gebäude mit beispielsweise Photovoltaikanlagen und/oder ein Industrieteilnehmer ist, und somit privat und/oder gewerblich betrieben werden kann, zunehmend dadurch geprägt sind, dass sie neben den reinen Erzeugungsanlagen bzw. Energiequellen wie etwa Photovoltaik zusätzlich auch über eigene Energiespeichersysteme wie beispielsweise Batterien verfügen und darüber hinaus, insbesondere steuerbare, Verbraucher aufweisen. Dabei werden die Erzeugungsanlagen, die Speichersysteme und die Verbraucher als sogenannte Assets bzw. Aggregate zusammengefasst. Aus Sicht einer elektrischen Energie bzw. aus Sicht des Stromnetzes können diese Assets des Netzteilnehmers einen Verbund mit positiver und negativer Regelreserve darstellen. Dabei ist die Regelreserve bzw. Regelleistung dazu da, in dem Stromnetz die Netzteilnehmer mit der durch den jeweiligen Netzteilnehmer benötigten elektrischen Leistung bei unvorhergesehenen Ereignissen versorgen zu können. Dazu können im, insbesondere smarten, Stromnetz beispielsweise kurzfristige Leistungsanpassungen beispielsweise durch den jeweiligen Netzteilnehmer und/oder beispielsweise durch regelfähige Kraftwerke durchgeführt werden. Alternativ kann durch den Verbund der Assets des Netzteilnehmers beispielsweise auch eine Systemdienstleistung, welche für eine Verteilung der elektrischen Energie im Stromnetz erforderlich ist, als alternative bzw. zusätzliche Leistung zur elektrischen Leistung bereitgestellt werden, dabei kann es sich bei der Systemdienstleistung beispielsweise um eine Spannungshaltung handeln.
Durch einen zellularen Ansatz, also eine möglichst große Anzahl von jeweils mit Energie-Management-Systemen ausgestatteten Netzteilnehmern, könnte eine Möglichkeit geboten werden diese, insbesondere dezentralen, Anlagen bzw. Netzteilnehmer besonders vorteilhaft und insbesondere vor allem netzdienlich, das heißt mit positivem Netzeinfluss auf das Stromnetz in das selbige zu integrieren. Vorteilhafterweise werden dabei insbesondere die Energieerzeugung und der Verbrauch zunächst auf regionaler Ebene insbesondere in einem Niederspannungsstromnetz und/oder in einem Mittelspannungsstromnetz unter der Nutzung lokal zur Verfügung stehender, insbesondere durch die den jeweiligen Netzteilnehmer bereitgestellte, Leistung bzw. Leistungsoption oder Flexibilitätsoption vorteilhafterweise in Übereinstimmung gebracht. Somit können innerhalb des jeweiligen Stromnetzes, also beispielsweise des Niederspannungsstromnetzes oder des Mittelspannungsstromnetzes, die durch den jeweiligen Netzteilnehmer anbietbaren Leistungen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft bereitstellbar sein bzw. bereitgestellt werden. Dies kann insbesondere durch die Einschränkung auf das jeweilige Stromnetz derart geschehen, dass die, insbesondere elektrische, Energie bzw. Leistung und somit die jeweilige Leistungsflexibilität des jeweiligen die Assets aufweisenden Netzteilnehmer zuerst lokal im eigenen Stromnetz bereitgestellt wird, anstatt entfernten Anlagen über Transportnetze bzw. Transportstromschütze bereitgestellt werden zu müssen. Gleiches gilt für entsprechende Leistungsoptionen von entfernten Anlagen bzw. Netzteilnehmern, welche über Transportnetze in das jeweilige Stromnetz des jeweiligen Energie-Management-Systems bzw. dessen Netzteilnehmers abgerufen werden müssen.
Um diesem Ansatz besonders vorteilhaft zu genügen, werden jeweilige Energie-Management-Systeme mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben, sodass für eine Infrastruktur, welche das Stromnetz und die an ihm angeschlossenen Netzteilnehmer umfasst, die die Infrastruktur abbildende Strombörse, also die Dienstleistung über die Verteilung der Leistung im Stromnetz, besonders vorteilhaft betrieben werden kann. So kann ein insbesondere regionaler Handel unterschiedlichster Energieleistungen bzw. Regelleistungen und/oder Systemdienstleistungen insbesondere unter Berücksichtigung einer zu erwartenden Netzrestriktion des Stromnetzes ermöglicht werden.
Allgemein ist ein entscheidendes Kriterium für einen effektiven und insbesondere kostenoptimierten Handel jeweils eine ausreichende Liquidität. Diese kann über die Ausgestaltung des Marktplatzes bzw. der Strombörse erreicht werden, welche den gleichzeitigen Handel unterschiedlichster Energieprodukte, beispielsweise der Energieleistung bzw. Reserveleistung und/oder wenigstens einer der Systemdienstleistung durch Teilnehmer des entsprechenden lokalen Energiemarkts für unterschiedliche Zeiteinheiten und Lieferzeitpunkte ermöglicht. Dabei sind vorzugsweise alle Netzteilnehmer für eine besonders große Liquidität einzubeziehen. So können besonders vorteilhaft die beispielsweise als industrieller Endkunde am Stromnetz ausgebildeter Netzteilnehmer bzw. als Gebäude bzw. Privathaushalt ausgebildete bzw. Netzteilnehmer mit ihren Assets also ihrem Mix aus Erzeugeranlagen bzw. Energiequellen, wie beispielsweise der bereits genannten Photovoltaik, Energiespeicher also insbesondere Batterien und elektrische Verbraucher, welche insbesondere steuerbar sind, wie beispielsweise Wärmepumpen, an diesem Handel der Leistungen insbesondere direkt teilnehmen.
Dabei kann das Energie-Management-System des, insbesondere als Endverbraucher auftretenden, Netzteilnehmers die, insbesondere smarten bzw. intelligenten, Assets, also die wenigstens eine Erzeugungsanlage, das wenigstens eine Speichersystem bzw. den Energiespeicher und die wenigstens eine Last bzw. den wenigstens einen Verbraucher, innerhalb beispielsweise eines Gebäudes und/oder eines Industriebetriebs, derart ansteuern, dass der Betrieb des Gesamtsystems, also der Zusammenfassung aller Assets des Netzteilnehmers, besonders effizient und/oder besonders kostengünstig durchführbar ist. Damit dies besonders vorteilhaft realisiert werden kann, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, wie mit einer jeweiligen Energiehandelsplattform also der jeweiligen wenigstens einen Strombörse, insbesondere automatisiert, interagiert werden kann und diese Interaktion technisch realisierbar ist.
Da beispielsweise im Jahr 2018 der Energiehandel auf nationaler, deutscher Ebene aber auch selbst über Ländergrenzen hinweg beispielsweise zwischen Deutschland, Österreich und der Schweiz an der Börse EPEX in Leipzig stattfindet, an welcher nur besonders wenig Akteure bzw. Händler an diesem Handel teilnehmen, ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren der Vorteil, dass die Anzahl der Teilnehmer bzw. Händler steigt. So liegt die Anzahl der Teilnehmer an der EPEX in Westeuropa beispielsweise zumindest zeitweise unter 1000. Ferner wird insbesondere bei der Handelsplattform bzw. Strombörse EPEX die Annahme getroffen, dass das Stromnetz, also die zugrundeliegende physikalische Komponente, eine Kupferplatte ist, die nachgefragte Leistung sich also physikalisch wie eine Kupferplatte verhält. Dieses Verhalten wird als Grundlage verwendet, um eine möglichst hohe Effizienz bzw. Liquidität und vor allem eine besonders hohe ökonomische Effizienz, bei der Zusammenbringung von Energieerzeugung und Energieverbrauch zu bekommen.
Dabei zeigt sich in der Realität, insbesondere besonders deutlich, dass das Stromnetz nicht als Kupferplatte gesehen werden kann, wodurch zusammengebrachte Gebote auf der Handelsplattform nicht realisierbar sind. Dies kann besonders als Indiz dafür gewertet werden, dass ein Handel von Energie bzw. Leistung, wie er durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich ist, in den insbesondere lokalen Stromnetzen, wie beispielsweise den genannten Niederspannungs- oder Mittelspannungsnetzen, durchgeführt werden soll. So wird beispielsweise in Ländern außerhalb Europas bzw. der Europäischen Union wie beispielsweise den Vereinigten Staaten von Amerika ein Nodal Pricing des Marktes angewandt, wobei bei dem Nodal Pricing Netzrandbedingungen mitberücksichtigt werden können. So kann bisher eine Regionalisierung des Strommarkts zu weniger Konkurrenz führen, da je nach Größe des festgelegten Marktgebiets eine Konzentration großer Stromproduzenten oder Stromverbraucher möglich ist, dabei ist diese Konzentration nicht unbedenklich, da so ein kollusives Verhalten der Marktteilnehmer gefördert wird. Dies beruht auf der Tatsache, dass die Strompreise in den einzelnen Marktgebieten abhängig von Netzknotenpunkten, den sogenannten Notes, sind. Dabei kann ein großer Marktteilnehmer versuchen durch Nodal Pricing den Preis zu bestimmen.
In der Regel erfolgt der Handel an der Strombörse vorteilhafterweise durch Blöcke, welche Leistung zeit- und/oder mengenmäßig definieren. Dabei gibt es an der jeweiligen Strombörse häufig verschiedene standardisierte Produkte, wie beispielsweise einen sogenannten Base Load Block, der die Grundlast eines ganzen Tages für das entsprechende Stromnetz abdeckt. Dabei ist die Grundlast diejenige Menge an Strom, welche immer verfügbar sein muss, unabhängig von Spitzenzeiten mit besonders großem Stromverbrauch. Die Grundlast kann beispielsweise bei einer konstanten Leistung von einem Megawatt über einen Zeitraum von 24 Stunden bestimmt sein. Für Zeiten mit besonders hohem Stromverbrauch, beispielsweise insbesondere tagsüber, insbesondere in einem Intervall zwischen 8 und 20 Uhr, bei welchem beispielsweise einige Industrieanlagen bzw. Geschäfte in Betrieb sind und somit ein Stromverbrauch höher ist als außerhalb der Geschäftszeiten, können sogenannte Peak Load Blöcke angeboten werden. Dieses Angebot kann entsprechend bei den von der Strombörse abgerufenen Tarifen enthalten sein, wodurch es dementsprechend bei der Bildung bzw. Berechnung des Lastprofils berücksichtigt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich somit ein weiterer Vorteil, da der Netzteilnehmer, insbesondere zumindest das kleines, dezentrales, verteiltes Energiesubsystem bzw. das Energie-Management-System beispielsweise des Gebäudes oder ein multi-modales Mikro-Grid, welches ebenfalls mit einem Energie-Management-System ausgerüstet ist, aktiv über ein Lastprofil seine Leistung an einer Strombörse durch das Übermitteln des Lastprofils im erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt c) anbieten kann. So war bisher ohne das erfindungsgemäße Verfahren höchstens ein Zusammenschluss mehrerer Netzteilnehmer zu einem virtuellen Kraftwerk möglich, wobei das jeweilige virtuelle Kraftwerk häufig aus über das ganze Land verteilte Entitäten bzw. jeweilige Netzteilnehmer zusammengefasst wurde und ebenso nicht aktiv an einer Strombörse teilgenommen hat. So ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass ein Energieverbrauch anhand der von der Strombörse empfangenen Daten, welche die Entgelte charakterisieren und somit beispielsweise eine dynamische Preisinformation beinhalten können, besonders kostengünstig durchgeführt werden kann, wobei diese Daten zumindest von einem Energieversorger, welcher an der Strombörse Handel betreibt, empfangen werden können und auch einen Index der Strombörse charakterisieren können. Auf diesen kann nun mittels des Lastprofils ebenso dynamisch und aktiv durch Bereitstellen einer Leistung für das Stromnetz reagiert werden.
Kurz gesagt ist durch das erfindungsgemäße Verfahren an dem Energie-Management-System eine Schnittstelle für die Teilnahme an einem Strommarkt bereitgestellt, wobei durch das Energiemanagement insbesondere iterativ durch Berechnung des Lastprofils eine Planung, insbesondere die Day-Ahead-Planung, durchgeführt und entsprechende Leistung angeboten werden kann.
Dabei kann das Energie-Management-System vorteilhafterweise Daten von mehr als einer Strombörse empfangen und das Lastprofil dementsprechend an mehr als eine Strombörse übermitteln, sodass durch das erfindungsgemäße Verfahren an mehreren Märkten gleichzeitig Leistung durch das Energie-Management-System und insbesondere den ihm zugeordneten Assets angeboten werden kann. Dabei kann es sich bei den mehreren Strombörsen beispielsweise um mehrere Energiemärkte handeln, welche voneinander unabhängig sind und dem Energie-Management-System somit unterschiedliche Daten bereitstellen können. Dabei können die Daten unterschiedliche Werte für wenigstens ein Entgelt der erbrachten Leistung des Netzteilnehmers sowie unterschiedliche Werte für ein Entgelt für zumindest die bezogene Leistung des Netzteilnehmers enthalten. Auch bei mehreren Marktteilnehmern bzw. Strombörsen können die Schritte a) bis c) des Verfahrens vorteilhafterweise, insbesondere iterativ, wiederholt werden, bis das Energie-Management-System entsprechende Lastprofile nach insbesondere jeweils einer finalen Iteration bereitgestellt hat, wodurch insbesondere ein Preis am jeweiligen Markt bzw. an der jeweiligen Strombörse fixiert werden kann.
Insbesondere können in dem Fall, wenn sich die Daten für die Entgelte zwischen einem ersten und einem zweiten Empfangen, also einer Wiederholung des Schritts a), nicht geändert haben, durch Wiederholung der Schritten b) und c) trotzdem aktualisierte Lastprofile ergeben. Diese werden vorteilhafterweise durch das Verfahren berücksichtigt, sodass die Lastprofile immer entsprechend geupdated und neu übermittelt werden.
Ferner kann als eine der Strombörsen bzw. als einer der Energiemärke der sowieso bereits in der Regel mit dem Energie-Management-System durch einen bestehenden Energievertrag mit dem Netzteilnehmer verbundene jeweilige Energieversorger des Netzteilnehmers als jeweils einzelner Energiemarkt bzw. als einzelne Strombörse für das Verfahren angesehen werden.
Damit ergibt sich beispielsweise ein weiterer Vorteil für das erfindungsgemäße Verfahren, da es beispielsweise bei einem Handelsschluss einer Strombörse in bisher gewohnter Manier wie ein konventionelles Energie-Management-System weiterbetrieben werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Schritte a) bis c) wiederholt, bis wenigstens eine Abbruchbedingung erfüllt ist, wodurch die Wiederholung der Schritte stoppt bzw. gestoppt werden kann. Mit anderen Worten wird eine Wiederholung der Verfahrensschritte bzw. eine Iteration des Verfahrens gestoppt, wenn eine bestimmte Rahmenbedingung, welche insbesondere den Netzteilnehmer betrifft, eintritt. Dabei kann solch eine Rahmenbedingung bzw. die Abbruchbedingung beispielsweise ein Zeitfenster ohne Handel an der Strombörse sein. Dadurch kann das Verfahren vorteilhafterweise besonders effizient durchgeführt werden, da beispielweise überflüssige Berechnungen des Lastprofils nicht durchgeführt werden müssen, was beispielsweise auf besonders vorteilhafte weise elektrische Energie einsparen kann.
Dabei umfasst in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Abbruchbedingung eine Uhrzeit, zu welcher eine durch die Strombörse bewirkte Bereitstellung der Daten unterbleibt. Mit anderen Worten unterbleibt eine Wiederholung des Verfahrens ab einem Zeitpunkt, ab welchem von der wenigstens einen Strombörse keine neuen Daten, insbesondere in Form von Preiskurven bzw. Entgelten abgerufen werden können. Dadurch kann das Verfahren besonders vorteilhaft betrieben werden, wobei gleichzeitig über einen Zeitraum, also ein Uhrzeitintervall, während dessen die Datenbereitstellung unterbleibt, beispielsweise die Leistung, welche durch das Lastprofil dem Stromnetz zugesagt ist bereitstellbar ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Abbruchbedingung erfüllt, wenn das Entgelt einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Mit anderen Worten kann in dem Verfahren festgelegt werden, dass die für das Stromnetz zu erbringende Leistung bzw. die von dem Stromnetz zu beziehende Leistung, also eine positive bzw. negative Leistung des Netzteilnehmers gegenüber dem Stromnetz für ein gewisses bestimmbares Entgelt durchgeführt bzw. bereitgestellt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise insbesondere eine Iteration des Verfahrens gestoppt werden kann, wodurch ein besonders effizienter Betrieb des Energie-Management-Systems realisierbar ist. Zusätzlich oder darüber hinaus können die Assets bzw. Aggregate, welche durch das Energie-Management-System des Netzteilnehmers gesteuert werden, entsprechend vorteilhaft betrieben werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die durch den Netzteilnehmer für das Stromnetz erbrachte bzw. zu erbringende Leistung, dass der Netzteilnehmer elektrische Energie in das Stromnetz einspeist und/oder die Leistung umfasst eine Systemdienstleistung, wie beispielsweise insbesondere eine Stabilisierung des Stromnetzes.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Leistung, die durch den Netzteilnehmer von dem Stromnetz bezogen wird, dass der Netzteilnehmer elektrische Energie aus dem Stromnetz empfängt.
Mit anderen Worten wird die Leistung bzw. Leistungsflexibilität als Energieleistung, beispielsweise in Form unterschiedlicher Energieprodukte, wie Photovoltaik und/oder Windkraft, oder als Regelleistung bzw. als Systemdienstleistung bereitgestellt oder durch einen Verbraucher, wie beispielswiese eine Wärmepumpe, verbraucht. Dadurch ist es möglich, dass mit dem Verfahren auf vorteilhafte Weise unterschiedliche Leistungen dem Stromnetz gegenüber erbringbar oder von dem Stromnetz beziehbar sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Verfahren besonders flexibel an die Eigenschaften eines jeweiligen Stromnetzes anpassbar ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Lastprofil als, insbesondere diskretes und lineares, Optimierungsproblem berechnet. Dazu wird insbesondere mittels einem auf der elektronischen Recheneinrichtung des Energie-Management-Systems ausgeführten Optimierungsalgorithmus, welcher beispielsweise insbesondere ein Minimierungs- oder ein Maximierungsalgorithmus sein kann, das Optimierungsproblem gelöst, welches das Lastprofil besonders vorteilhaft löst. Dadurch ist es möglich, dass ein für das Energie-Management-System besonders vorteilhaftes Lastprofil an die Strombörse übermittelt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vergleicht das Energie-Management-System die durch das Lastprofil charakterisierte Leistung als Soll-Leistung mit einer Ist-Leistung des Netzteilnehmers. Ferner wird dabei eine durch den Vergleich ermittelte Differenz zwischen der Soll-Leistung und der Ist-Leistung zu erbringende Kompensierung berechnet. Mit anderen Worten sind die Assets des Energie-Management-Systems durch selbiges steuerbar, sodass sie dem Stromnetz positive oder negative Leistung bereitgestellt werden kann, wobei das Stromnetz bzw. die Strombörse, insbesondere mengenmäßig und/oder zeitmäßig, die durch das Energie-Management-System in dem Lastprofil zugesicherte Leistung erwarten kann. Kann diese Erwartung beispielsweise aufgrund einer Windstille für eine Windkraftanlage, welche ein Asset des Energie-Management-Systems bzw. des Netzteilnehmers sein kann nicht erfüllt werden, kann dies beispielsweise Auswirkungen auf die Strombörse haben. Damit die Auswirkungen kompensiert werden können, kann beispielsweise ein Gewichtungsfaktor, welcher beispielsweise eine Kompensierung insbesondere für die Strombörse enthält, bei der Berechnung eines im Anschluss an die nicht erbrachte Leistung zu berechnenden Lastprofil einbezogen werden. Dabei kann die Kompensierung bzw. der Gewichtungsfaktor beispielsweise als dem Energie-Management-System zugeordnete Strafkosten verstanden werden, welche in Kraft treten, wenn das Energie-Management-System insbesondere die minimale und/oder die maximale Mengenvorgabe des jeweiligen Energiemarkts bzw. der jeweiligen Strombörse an Leistung, welche das Energie-Management-System beziehen und/oder einspeisen soll nicht einhalten kann. Das Energie-Management-System weist beispielsweise ein Load Management bzw. Lastmanagement auf, welches für den Ausgleich der Stromversorgung im Stromnetz mit der elektrischen Last bzw. Leistung des Netzteilnehmers zuständig sein kann. Dabei kann das Load Management versuchen, insbesondere nach Übermittlung des finalen Lastprofils bzw. nach Abschluss der Day-Ahead-Planung, diese Kompensierung bzw. die durch den Markt bzw. die Strombörse bestimmten Strafterme besonders gering zu gestalten, sodass mittels des Verfahrens das Energie-Management-System besonders vorteilhaft betrieben werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Leistung auf einen maximalen Wert und/oder auf einen minimalen Wert eingegrenzt. Mit anderen Worten wird durch das Verfahren festgelegt, beispielsweise auf Wunsch eines Betreibers, ob die Leistung, welche an jeden Markt bzw. an die jeweilige Strombörse abgegeben oder von dort bzw. aus dem Stromnetz aufgenommen wird nach oben und/oder nach unten begrenzt werden soll. Dadurch ist eine besonders gute Auslastung des Netzteilnehmers und somit ein besonders effizienter Betrieb seiner Assets, welche durch das Energie-Management-System steuerbar sind, möglich.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet das Energie-Management-System mit wenigstens einem weiteren, mit dem Stromnetz verbundenen oder verbindbaren zugeordneten Energie-Management-System ein virtuelles Kraftwerk. Dabei ist kann ein virtuelles Kraftwerk als Zusammenschluss mehrerer Entitäten der Netzteilnehmer verstanden werden, also ein Zusammenschluss dezentraler, verteilter Stromerzeugungseinheiten bzw. Stromquellen, wie beispielsweise jeweilige Photovoltaikanlagen des jeweiligen Netzteilnehmers oder Wasserkraftanalgen, Biogas oder Windenergie sowie Blockheizkraftwerke zu einem Verbund, welcher elektrische Leistung verlässlich bereitstellen und damit zumindest teilweise Leistung aus Großkraftwerken ersetzen kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ermittelt das Energie-Management-System das Lastprofil in Abhängigkeit von der Bildung des virtuellen Kraftwerks. Mit anderen Worten kann das Energie-Management-System Anreize in Form beispielsweise von Preistarifen bzw. besonders günstigen Entgelten für das Vorhalten von Kapazitäten in Form seiner Leistung für ein virtuelles Kraftwerk beispielsweise in Form von Minutenreserven erhalten bzw. diese in weiteren Lastprofilen bzw. bei der zukünftigen Day-Ahead-Planung berücksichtigt werden. In Abhängigkeit von diesen Preistarifen bzw. Anreizen, welche in der Day-Ahead-Planung berücksichtigt werden, kann das Energie-Management-System nun entscheiden, ob Kapazität bzw. Leistung bereitgestellt werden soll oder nicht.
Ferner kann es neben dem virtuellen Kraftwerk als beispielsweise ein Flexibilitätsmarkt analog einer Strombörse weitere zusätzliche Märkte bzw. Strombörsen geben, welche jeweils beispielsweise Flexibilitätspreise bereithalten, welche durch das Energie-Management-Systems abrufbar sind. Dabei wird nach jedem Update bzw. jeder Aktualisierung eines solchen Flexibilitätspreises des jeweiligen Markts oder nach zyklischen Abläufen, wie die oben genannte Iteration, eine neue Day-Ahead-Planung also ein neues Lastprofil durch die, insbesondere elektronische, Recheneinrichtung des Energie-Management-Systems berechnet. Daraufhin werden die resultierenden Flexibilitäten bzw. Leistungsflexiblitäten in Form der berechneten Lastprofile an den jeweiligen Markt bzw. die jeweilige Strombörse kommuniziert. Daraufhin kann jeder Markt wiederum seine finalen Flexibilitätspreise ankündigen, woraufhin diese das Energie-Management-System empfängt und in Abhängigkeit dieser die zugehörigen Flexibilitäten in Form der abzugebenden bzw. zu empfangenden Leistung fixiert, was somit eine letzte Iteration des Verfahrens mit dem jeweiligen Markt darstellt. Dadurch ergibt sich für den Betrieb des Energie-Management-Systems durch das Verfahren der Vorteil, dass dieses besonders effizient betrieben werden kann. Ferner kann sich insgesamt für das Stromnetz der Vorteil ergeben, dass beispielsweise eine Regelleistung bzw. eine Regelreserve durch den Zusammenschluss mehrerer Energie-Management-Systeme zu dem virtuellen Kraftwerk besonders vorteilhaft gewährt werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Recheneinrichtung, insbesondere eines Energie-Management-Systems, welches zum Durchführen eines Verfahrens wie oben beschrieben, ausgebildet ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein erfindungsgemäßes Computerprogramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren auf einer elektronischen Recheneinrichtung implementiert. Das Computerprogramm kann hierbei auch in Form eines Computerprogrammproduktes vorliegen, welches direkt in einen Speicher einer Recheneinrichtung ladbar ist, mit Programmcodemitteln, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in insbesondere einer Recheneinrichtung der Recheneinrichtung ausgeführt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektronisch lesbaren Datenträger. Dabei umfasst der erfindungsgemäße elektronisch lesbare Datenträger auf ihm gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen, welche zumindest ein erfindungsgemäßes Computerprogramm umfassen oder derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinrichtung bzw. in einer elektronischen Recheneinrichtung eines Energie-Management-Systems ein erfindungsgemä-ßes Verfahren durchführen.
Die bisher und im Folgenden angegebenen Eigenschaften und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die entsprechenden Vorteile sind jeweils sinngemäß auf die erfindungsgemäße elektronische Recheneinrichtung und/oder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete oder verwendbare Bauteile übertragbar und umgekehrt. Aus diesem Grund wird vorliegend auf eine jeweilige explizite Ausformulierung jedes Aspekts sowohl für das erfindungsgemäße Verfahren als auch für die erfindungsgemäße elektronische Recheneinrichtung verzichtet.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
Dabei zeigt die einzige Figur ein schematisches Interaktionsschema zur Veranschaulichung von Funktionalitäten eines Energie-Management-Systems.
Die einzige Figur zeigt ein schematisches Interaktionsschema 10, welches Abläufe und funktionale Zusammenhänge zwischen einem Energie-Management-System 12 eines mit wenigstens einem Stromnetz elektrisch verbundenen oder verbindbaren Netzteilnehmers und wenigstens einem Energiemarkt 14, welcher insbesondere eine Strombörse 16 sein kann, abbildet. Neben den funktionellen Zusammenhängen ist auch eine zeitliche Struktur der Abläufe durch eine entsprechende schematisch angedeutete Zeitachse t angedeutet. Die Zeitachse ist dabei lediglich schematisch und ausschnittsweise und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu bezüglich der funktionalen Zusammenhänge dargestellt. Wesentlich ist, dass die Zeitachse zwei Bereiche oder Anteile aufweist, wovon einer einem vorigen Tag 18 und der andere einem aktuellen Tag 20 zugeordnet ist.
Es soll anhand des Interaktionsschemas 10 ein Verfahren vorgestellt werden, durch welches das Energie-Management-System 12 besonders vorteilhaft betrieben werden kann. Dafür umfasst das Energie-Management-System 12 vorliegend ein Modul zur Day-Ahead-Planung 22, durch welches am vorigen Tag 18 eine Planung für den aktuellen Tag 20 durchgeführt werden kann. Bei der Day-Ahead-Planung 22 wird ein Lastprofil 36 erstellt, welches insbesondere einen Lastgang des Netzteilnehmers an einem Netzanschlusspunkt über den aktuellen Tag 20 widerspiegelt. Die Day-Ahead-Planung 22 betrifft einen mit Beginn des aktuellen Tages 20 startenden Zeithorizont von 24 Stunden. Dabei können zum Planungszeitpunkt verfügbare Daten 24 berücksichtigt werden.
Diese Daten 24 werden für das Verfahren zum Betreiben des Energie-Management-Systems in einem Schritt a) von der wenigstens einen Strombörse 16 bzw. einem Marktteilnehmer bereitgestellt und von dem Energie-Management-System 12, insbesondere über eine geeignete Schnittstelle, empfangen. Dabei charakterisieren die Daten 24, welche durch die wenigstens eine Strombörse 16 bereitgestellt werden, wenigstens ein Entgelt für zumindest eine für das Stromnetz durch den Netzteilnehmer erbrachte Leistung und/oder die Daten 24 charakterisieren wenigstens ein Entgelt für zumindest eine durch den Netzteilnehmer vom Stromnetz bezogene Leistung. Mit anderen Worten können die Daten 24 des jeweiligen Energiemarkts 14 bzw. der Strombörse 16 Preise für eine Einspeisung von Leistung bzw. zur Bedarfsdeckung von Leistung zur Verfügung stellen. Alternativ oder zusätzlich können die Daten 24 auch eine Preiskurve des Energiemarktes 14 bzw. der Strombörse 16, wie beispielsweise die EPEX eine ist, enthalten.
So wird auf das Empfangen der Daten in dem Verfahrensschritt a), insbesondere durch das Modul der Day-Ahead-Planung 22, in einen im folgenden Verfahrensschritt b) durchgeführten Berechnungsverfahren, welches vorteilhafterweise insbesondere als ein Optimierungsverfahren, welches insbesondere diskret und linear ist, das Lastprofil 36, wie bereits erwähnt, berechnet. Nun wird in einem Schritt c) des Verfahrens das im Schritt b) anhand der empfangenen Daten des Schrittes a), insbesondere durch die Day-Ahead-Planung 22, ermittelte Lastprofil 36 zurück an die Strombörse 16 bzw. die Energiemärkte 14 übermittelt. Somit ist das Verfahren einmal durchgeführt.
Das Energie-Management-System 12 weist vorteilhafterweise eine Recheneinrichtung sowie wenigstens eine Schnittstelle auf, wobei das Verfahren vorteilhafterweise auf der Recheneinrichtung des Energie-Management-Systems 12 durchgeführt wird, wobei eine Kommunikation, also insbesondere das Übermitteln bzw. Empfangen der Daten 24 bzw. des Lastprofils 36 über wenigstens eine Schnittstelle stattfindet. Dabei sind die Module 30, die Day-Ahead-Planung 22 sowie weitere Module insbesondere auch als Module zu verstehen, welche durch die elektronische Recheneinrichtung ausführbar bzw. steuerbar sind.
Es können für die Ermittlung bzw. die Berechnung des Lastprofils 36, insbesondere mittels Optimierungsproblemen, Planungsparameter 26 berücksichtigt werden. Diese Planungsparameter 26 können beispielsweise bestimmte Vorhersagemodelle, beispielsweise für Betriebszustände von im Folgenden als Assets 28 bezeichneten Anlagen und/oder Komponenten des Netzteilnehmers enthalten. Dabei können die Assets 28 des Netzteilnehmers insbesondere wenigstens eine Anlage zur Stromerzeugung bzw. eine Stromquelle sein, wie beispielsweise eine Photovoltaik- und/oder Windkraftanlage. Darüber hinaus ist ein weiterer Teil der Assets 28 insbesondere ein Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie, und schließlich ist ein weiterer Asset 28 des Netzteilnehmers ein Energieverbraucher, wie beispielsweise eine Wärmepumpe oder eine weitere Heiz- und/oder Kühleinrichtung. Ferner können in den Planungsparametern 26 beispielsweise auch Wetterdaten enthalten sein, welche beispielsweise ein als Photovoltaik ausgebildetes Asset 28 des Netzteilnehmers in der Berechnung der Leistung beispielsweise aufgrund von Wolkenbildung anders bewerten.
Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise als Wettergeschehen eine Windstärke für ein als Windkraftanlage ausgebildete Asset in den Planungsparametern 26 vorgehalten werden. Dabei können die Planungsparameter 26 regelmäßig und/oder kontinuierlich dynamisch aktualisiert werden oder bereitstehen und in jeweils aktueller Form einen als Teil des Energie-Management-Systems 12 vorgesehenen Modul zur Bereitstellung von Leistung während des aktuellen Tages 20 bereitgestellt werden. Dies ist durch entsprechende Pfeile schematisch angedeutet. Das Modul 30 umfasst vorliegend eine Innertagesneuplanung 32 und ein Lastmanagement 34, welchem jeweilige Ergebnisse der Innertagesneuplanung 32 bereitgestellt werden. Mittels der Innertagesneuplanung 32 kann ausgehend von der Day-Ahead-Planung 22 unter Berücksichtigung dann verfügbarer aktueller oder aktualisierter Informationen, wie beispielsweise jeweils aktualisierten Daten 24 und darüber hinaus möglicherweise den Planungsparameter 26 und/oder festgestellter Abweichungen zwischen der Day-Ahead-Planung 22, also insbesondere dem in Schritt c) übermittelten Lastprofil 36, und einem tatsächlichen Betrieb während des aktuellen Tages 20, eine Neubewertung und Neuverplanung von während des aktuellen Tages 20 verfügbaren Ressourcen (Leistung aus Schritt b)) in Form der Assets 28 durchgeführt werden.
Damit das Verfahren besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann werden die Schritte a, b und c wiederholt, sodass jeweils ein Lastprofil 36 aufgrund möglichst aktueller Daten 24 berechnet werden kann. Die Wiederholung der Schritte ist durch die Iterationsschleife 38 angedeutet. Dabei findet die Wiederholung der Schritte a) bis c) vorteilhafterweise so lang statt, bis wenigstens eine Abbruchbedingung erreicht ist, wodurch eine Wiederholung der Schritte a) bis c) gestoppt wird. Dabei ist solch eine Abbruchbedingung vorteilhafterweise eine Uhrzeit, zu welcher eine durch die Strombörse 16 bewirkte Bereitstellung der Daten 24 unterbleibt. Mit anderen Worten wird an dem Energiemarkt 14 bzw. an der Strombörse 16 die abzugebende bzw. bereitzustellende Leistung, also eine positive oder negative Leistung, des Netzteilnehmers nur während bestimmten, insbesondere Tageszeiten, gehandelt. Außerhalb dieser Handelszeiten können keine aktualisierten Daten 24 abgerufen werden, sodass eine erneute Durchführung der Schritte b) und c) keine Änderung im Vergleich zu einem in der Iteration unmittelbar davor berechneten Lastprofil 36 aufweist.
Vorteilhafterweise kann die Abbruchbedingung bzw. eine zusätzliche Abbruchbedingung das Überschreiten oder das Erreichen eines bestimmten Schwellenwerts durch das Entgelt sein. Mit anderen Worten wird das Lastprofil 36 und somit die durch den Netzteilnehmer mittels des Energie-Management-Systems 12 bereitzustellende bzw. aufzunehmende Leistung, insbesondere dessen Menge insbesondere für die nächsten 24 Stunden nicht mehr weiter variiert.
Beispiel für einen Energiemarkt 14 bzw. eine Strombörse 16 und dort praktizierter Handelsarten können beispielsweise ein Terminhandel an der EESX (European Energy Exchange), ein Handel mit Systemdienstleistungen, ein kurzzeitiger Handel beispielsweise über Day Ahead Aktionen beispielsweise an der EPEX (European Power Exchange) oder ein Day Ahead Handel beispielsweise an der EPEX Spot sein.
Das Energie-Management-System 12, kurz EMS, kann als ein Energiesubsystem angesehen werden, wobei viele von diesen Energiesubsystemen bzw. Energie-Management-Systemen 12 dezentral verteilt und somit als dezentrale Komponenten des Stromnetzes bzw. als dezentrale verteilte Netzanschlusspunkte des Stromnetzes zu verstehen sind, an welchen jeweils eine Einspeisung bzw. eine Ausleitung von elektrischer Energie in das bzw. aus dem Stromnetz erfolgen kann. Durch das Verfahren ergibt sich nun der Vorteil, dass wenigstens eines dieser Energie-Management-Systems 12 bzw. Energiesubsysteme aktiv am Stromhandel mit einem insbesondere lokalen Energiemarkt 14 bzw. Strombörse 16, insbesondere durch mengenbasierte Leistung, teilnehmen kann. Der Vorteil durch eine aktive Teilnahme am Handel seitens des Energie-Management-Systems 12 besteht darin, dass ein gesamtes Energiesystem kostengünstiger bzw. besonders günstig und/oder darüber hinaus mit einer besonders hohen Energieeffizienz betrieben werden kann.
Zusammengefasst nimmt das durch das Interaktionsschema 10 gezeigte Energie-Management-System 12 insbesondere an sogenannten preisbasierten Blackbox-Märkten teil, indem es insbesondere durch das Lastprofil 36 Gebote abgibt, welche eine durch die Assets 28 des Marktteilnehmers zur Verfügung stellbare positive oder negative Leistung charakterisieren. Dabei wird innerhalb der für insbesondere 24 Stunden reichenden Day-Ahead-Planung, welche durch die Day-Ahead-Planung 22 durchgeführt wird, jeweils ein optimales Lastprofil 36, insbesondere der Gesamtheit der Assets 28 des Netzteilnehmers für den Netzanschlusspunkt berechnet.
Dabei bietet sich zusätzlich an, dass vorteilhafterweise die Leistung, die durch den Netzteilnehmer für das Stromnetz erbracht wird, umfasst, dass der Netzteilnehmer elektrische Energie in das Stromnetz einspeist und/oder eine Systemdienstleistung, insbesondere eine Stabilisierung des Stromnetzes erbringt. Mit anderen Worten kann das Verfahren sowohl für Energiemärkte als auch für Flexibilitätsmärkte, wie beispielsweise einen Handel mit Regelleistung, durchgeführt werden.
Zusätzlich oder alternativ umfasst die Leistung, welche durch den Netzteilnehmer von dem Stromnetz bezogen wird, dass der Netzteilnehmer elektrische Energie aus dem Stromnetz empfängt, und beispielsweise mittels eines Verbrauchers unter seinen Assets 28, wie beispielsweise einer Wärmepumpe, verbraucht, sodass beispielsweise bei Lastspitzen des Stromnetzes dieses durch den Netzteilnehmer entlastet werden kann, wofür dieser durch die Marktteilnahme auch eine Vergütung erfahren kann.
Vorteilhafterweise wird die Leistung, welche durch das Energie-Management-System 12 durch Steuerung der Assets 28 bereitstellbar bzw. aufnehmbar ist, auf einen bestimmbaren maximalen und/oder auf einen bestimmbaren minimalen Wert eingegrenzt, das heißt das Energie-Management-System 12 gibt nur einen bestimmbaren und beispielsweise von einem Nutzer festlegbare positive oder negative Leistung bis zu einem bestimmten Maximalwert auf.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Strombörse 16 bzw. den Energiemärkten 14 um lokale mengenbasierte Märkte, das heißt der Handel findet vorzugsweise innerhalb des als Niederspannungsstromnetz ausgebildeten Stromnetz oder innerhalb eines als Mittelspannungsstromnetz ausgebildeten Stromnetz statt, an welches der Netzteilnehmer angeschlossen ist, sodass ein Stromtransfern beispielsweise über Transfernetze zu weiteren beispielsweise Mittelspannungsstromnetzen vorteilhafterweise unterbleiben.
Durch die iterative Wiederholung des Verfahrens, insbesondere für mehrere Energiemärkte 14, insbesondere Strommärkte, bzw. Strombörsen 16 und die Übermittlung der Lastprofile, wobei auch eine iterative Anpassung der Preiskurve also der aktualisierten Daten 24 marktseitig, das heißt von Seiten der Strombörse 16, erfolgen kann, können zusätzlich oder alternativ auch weitere Varianten realisiert werden. So kann das Energie-Management-System 12 von mehreren Energiemärkten 14 jeweilige Daten empfangen, wobei eine Optimierung mittels eines Optimierungsproblems gegenüber der Preiskurve bzw. den Daten stattfindet. Dabei erfolgt eine Übertragung des resultierenden Lastprofils 36, sprich einer Energiebilanz am Netzanschlusspunkt, an die jeweiligen Energiemärkte 14. Zusätzlich oder alternativ können beispielsweise von mehreren Energiemärkten jeweils mehrere Daten 24 in Form von mehreren Datensätzen beispielsweise mehrere Preiskurven, insbesondere zum Beispiel 10 Stück auf einmal, empfangen werden. Dabei findet eine Optimierung des Lastprofils 36 gegen alle diese Daten 24 bzw. Preiskurven als Optimierungsproblem wie oben erwähnt Anwendung. Eine Rückmeldung bzw. Übersendung der Kombinationen der Preiskurven gegen die Energiebilanz bzw. das Lastprofil 36 kann dabei stattfinden. Dabei kann der jeweilige Energiemarkt 14 bzw. die Strombörse 16, insbesondere zentral, eine Auswahl aus diesem, insbesondere diskreten Angebot an Lastprofilen 36 wählen, wodurch dann eine entsprechende Bereitstellung bzw. Anforderung der durch den Netzteilnehmer anhand eines Lastprofils 36 der Lastprofile vorgegebenen Leistung stattfinden kann.
Die wenigstens eine Lastprofil 36 ist meist nur bindend, wenn es final ist, das heißt zum Beispiel, wenn die Daten 24 trotz wiederholter Iteration des Verfahrens sich nicht geändert haben, wobei dort in Abhängigkeit der Planungsparameter 26 trotz gleicher Daten 24 unterschiedliche Lastprofile 36 erzeugt werden können.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens vergleicht das Energie-Management-System 12 die durch das Lastprofil 36 charakterisierte Leistung als Soll-Leistung mit einer Ist-Leistung des Netzteilnehmers. Dabei wird für eine durch den Vergleich ermittelte Differenz zwischen der Soll-Leistung und der Ist-Leistung eine zu erbringende, insbesondere gegenüber dem Energiemarkt 14 bzw. der Strombörse 16, Kompensierung berechnet. Mit anderen Worten können durch das Energie-Management-System 12 Strafzahlungen 44 beglichen werden, insbesondere dann, wenn die Day-Ahead-Planung 22 ein Lastprofil 36 bereitstellt, welches die durch das Energie-Management-System 12 zugesagte Leistung an den Energiemarkt 14 nicht einhalten kann. Die Strafzahlung 44 kann vorteilhafterweise zusätzlich oder alternativ bereits im Betrieb des Energie-Management-System 12 in einer Zielfunktion berücksichtigt werden.
Nochmals zusammengefasst, sind mehrere Energiemärkte 14 an dem Verfahren beteiligt, liefert jeder seine eigenen Daten 24. Ferner kann der eigene Energieversorger 40 als einer der Energiemärkte 14 bzw. der Strombörse 16 betrachtet werden. Dabei wird jeweils entsprechend den jeweiligen Daten 24 bei der Teilnahme mehrerer Energiemärkte 14 ein jeweiliges angepasstes Lastprofil 36 übermittelt. Auf dieses wird ein in einem letzten Schritt der Iteration bzw. durch ein weitere Iterationsschleife 38 ein finaler Datensatz der Daten 24 empfangen, welcher finale, insbesondere bindende Preise aufweist, welche für die Bereitstellung bzw. Abnahme der Leistung durch das Energie-Management-System 12 stehen.
Dabei ist jede der Energiemärkte 14 unabhängig, das heißt insbesondere weiß der jeweilige Energiemarkt 14 nicht, was die jeweils anderen Energiemärkte 14 tuen.
Dabei kann die Energiemenge an dem lokalen Markt limitiert sein, das heißt es wird nur ein bestimmtes Volumen an Leistung sowohl positiver als auch negativer gehandelt.
Die bereits genannte Strafzahlung 44 bzw. die Kompensierungen sind ebenso für jeden Energiemarkt 14 unterschiedlich. Dabei ist das Lastmanagement 34 so ausgebildet, dass es die Assets 28 in der Regel derart steuert, dass die Strafzahlungen 44 besonders gering gehalten werden können. Dabei kommt es insbesondere beispielsweise mangels Wind oder Sonne bei insbesondere regenerativen stromerzeugenden Assets 28 zu Strafzahlungen 44.
Der jeweilige Energiemarkt 14 bzw. die jeweilige Strombörse 16 wiederum kann eine erweiterte Tarifstruktur aufweisen, welche insbesondere beispielsweise in besonders feingliedrigen bzw. einer Vielzahl von jeweiligen Informationen in den Daten 24 resultieren können.
Die Leistung kann wie bereits erwähnt auch in Form von Leistungsflexibilität bzw. als Flexibilitätsoption bereitgestellt bzw. aufnehmbar sein, sodass statt reiner Energie bzw. Strommenge auch entsprechend weitere Kapazitäten gehandelt werden können. Somit ist das Energie-Management-System 12, wobei seine Komponenten wie beispielsweise das Modul 30 aber insbesondere das Day-Ahead-Planungsmodul 22 insgesamt zumindest als Handelsmodul zusammengefasst werden, in der Lage sowohl mit Energiemärkten 14 bzw. Strombörsen 16 in Kontakt zu treten, an welchen sowohl Energien als auch Kapazitäten gehandelt werden.
Dies kann beispielsweise auch auf vorteilhafte Weise dadurch geschehen, dass das Energie-Management-System 12 mit wenigstens einem weiteren, mit dem Stromnetz verbundenen oder verbindbaren Netzteilnehmer bzw. dessen zugeordneten Energie-Management-System ein virtuelles Kraftwerk 42 bildet, wobei das Lastprofil 36 in Abhängigkeit von der Bildung des virtuellen Kraftwerks 42 ermittelt wird. Dabei wird das jeweilige virtuelle Kraftwerk 42 ebenfalls eine Iteration für die dann zu bereitstellende Leistung durchgeführt.
Zusätzlich oder darüber hinaus kann der maximale Wert bzw. ein minimaler Wert der Leistung auch von dem jeweiligen Energiemarkt 14 begrenzt werden.
Durch das Verfahren kann ein bzw. das Energie-Management-System 12 derart betrieben werden, dass dieses mittels einer Schnittstelle mit mehreren Strombörsen 16 bzw. Handelsplattformen kommunizieren kann, wobei zumindest mit einem die beiden zuletzt genannten Marktteilnehmer Daten 24 mit Lastprofilen 36 ausgetauscht werden, wobei dies insbesondere iterativ bis beispielsweise zum Ende einer Handelsperiode zum Beispiel 22 Uhr des Vortags 18 für die Bereitstellung der Leistung am Tag 20 durchgeführt ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das jeweilige Lastprofil 36 und die dadurch bereitgestellte Leistung besonders vorteilhaft und somit kostengünstig und/oder energieeffizient ausgebildet werden kann.
Das hierin beschriebene Verfahren kann auch in Form eines Computerprogramms bzw. eines Computerprogrammprodukts vorliegen, dass das Verfahren innerhalb des Energie-Management-Systems bzw. einer Recheneinrichtung des Energie-Management-Systems 12 implementiert, wenn es auf der Recheneinrichtung ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger (nicht dargestellt) mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in insbesondere dem Energie-Management-System 12 ein beschriebenes Verfahren durchführen.
Bezugszeichenliste

10: Interaktionsschema
12: Energie-Management-System
14: Energiemarkt
16: Strombörse
18: vorheriger Tag
20: aktueller Tag
22: Day Ahead Planung
24: Daten
26: Planungsparameter
28: Assets
30: Modul
32: Innertagsneuplanung
34: Lastmanagement
36: Lastprofil
38: Iterationsschleife
40: Energieversorger
42: virtuelles Kraftwerk
44: Strafzahlung

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Energie-Management-Systems (12) wenigstens eines an einem Netzanschlusspunkt mit wenigstens einem Stromnetz elektrisch verbundenen oder verbindbaren Netzteilnehmers, mit den Schritten: a) mittels des Energie-Management-Systems (12): Empfangen von wenigstens einer Strombörse (16) bereitgestellten Daten (24), welche wenigstens ein Entgelt für zumindest eine für das Stromnetz durch den Netzteilnehmer erbrachte Leistung und/oder wenigstens ein Entgelt für zumindest eine durch den Netzteilnehmer von dem Stromnetz bezogene Leistung charakterisieren; b) mittels des Energie-Management-Systems (12): Ermitteln wenigstens eines Lastprofils (36) für den Netzteilnehmer in Abhängigkeit von den empfangenen Daten (24), wobei der Netzteilnehmer mittels des Energie-Management-Systems (12) zumindest vorübergehend gemäß dem ermittelten Lastprofil (36) derart betreibbar ist oder betrieben wird, dass der Netzteilnehmer die Leistung für das Stromnetz erbringt und/oder von dem Stromnetz bezieht; und c) Übermitteln des Lastprofils (36) an die Strombörse.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte a) bis c) wiederholt werden, bis wenigstens eine Abbruchbedingung erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Abbruchbedingung eine Uhrzeit umfasst, zu welcher eine durch die Strombörse (16) bewirkte Bereitstellung der Daten (24) unterbleibt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Abbruchbedingung erfüllt ist, wenn das Entgelt einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistung, die durch den Netzteilnehmer für das Stromnetz erbracht wird, umfasst, dass der Netzteilnehmer elektrische Energie in das Stromnetz einspeist und/oder eine Systemdienstleistung, insbesondere eine Stabilisierung des Stromnetzes, erbringt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistung, die durch den Netzteilnehmer von dem Stromnetz bezogen wird, umfasst, dass der Netzteilnehmer elektrische Energie aus dem Stromnetz empfängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lastprofil (36) als, insbesondere diskretes und lineares, Optimierungsproblem berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energie-Management-System (12) die durch das Lastprofil (36) charakterisierte Leistung als Soll-Leistung mit einer Ist-Leistung des Netzteilnehmers vergleicht und für eine durch den Vergleich ermittelte Differenz zwischen der Soll-Leistung und der Ist-Leistung eine zu erbringende Kompensierung berechnet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistung auf einen maximalen Wert und/oder auf einen minimalen Wert eingegrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energie-Management-System (12) mit wenigstens einem weiteren, mit dem Stromnetz verbundenen oder verbindbaren Netzteilnehmer zugeordneten Energie-Management-System (12) ein virtuelles Kraftwerk (42) bildet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Energie-Management-System das Lastprofil (36) in Abhängigkeit von der Bildung des virtuellen Kraftwerks (42) ermittelt.
Elektronische Recheneinrichtung, welche zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer elektronischen Recheneinrichtung ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Programm in einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest ein Computerprogramm nach Anspruch 13 umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer elektronischen Recheneinrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführen.