DE102019103416A1

DE102019103416A1 - Verfahren und Steuervorrichtung zum Steuern einer Leistungselektronik für eine Peak-Shaving-Steuerung sowie elektrisches Energiespeichersystem und elektrische Anlage

Info

Publication number: DE102019103416A1
Application number: DE102019103416.7A
Authority: DE
Inventors: Bodo Gohla-Neudecker; Marc Mennekes; Sören Mohr; Vivek Subramaniam Maiyappan
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Leistungselektronik (26), welche einen Leistungsfluss (11) zwischen zumindest einer elektrischen Komponente (23) einer elektrischen Anlage (20) einerseits und einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (24) der Anlage (20) andererseits einstellt, wobei die Anlage (20) an ein elektrisches Versorgungsnetz (22) zur Leistungsaufnahme (10) angeschlossen ist und durch eine Steuervorrichtung (27) für zumindest ein vorbestimmtes Zeitfenster (13) eine Peak-Shaving-Steuerung (30) durchgeführt wird, bei welcher die Leistungsaufnahme (10) unter oder auf einem Zielwert (18) gehalten wird. Der Zielwert (18) ist variabel einstellbar und es ist vorgesehen, dass durch die Steuervorrichtung (27) zu Beginn jedes Zeitfensters (13) jeweils auf der Grundlage einer Bedarfsprädiktion (31) ein Vorgabezielwert (33) ermittelt wird und für den Fall, dass der Vorgabezielwert (33) ein vorbestimmtes Bedarfskriterium (36), welches einen Bedarf für den Vorgabezielwert (33) angibt, erfüllt, der Zielwert (18) auf den Vorgabezielwert (33) oder auf den Vorgabezielwert (33) zuzüglich eines vorbestimmtes Sicherheitswerts eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage, in welcher zumindest eine elektrische Komponente bereitgestellt ist, die in einem Betriebsmodus elektrische Leistung verbraucht, wodurch in der Anlage ein Bedarf an elektrischer Leistung (Leistungsbedarf) entsteht. Die Anlage ist an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen, aus welchem eine Leistungsaufnahme der Anlage ermöglicht ist. Für zumindest ein Zeitfenster pro Tag ist allerdings ein sogenanntes Peak-Shaving vorgesehen, bei welchem die Leistungsaufnahme unter oder auf einem Zielwert gehalten wird, der kleiner als der Leistungsbedarf sein kann. Ein solches Zeitfenster wird auch als Hochlastzeitfenster bezeichnet. Die Erfindung sieht hierzu ein Verfahren zum Steuern einer Leistungselektronik einer elektrischen Energiespeichereinrichtung der Anlage vor. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung für die Leistungselektronik, ein Energiespeichersystem aufweisend die Steuervorrichtung und die elektrische Energiespeichereinrichtung, sowie die gesamte Anlage.
Ein Betreiber einer elektrischen Anlage, die an ein elektrisches Versorgungsnetz oder Stromnetz angeschlossen ist, muss für den Leistungsbezug aus dem elektrischen Versorgungsnetz einen Energiepreis für die insgesamt bezogene elektrische Energie bezahlen. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass für zumindest ein Zeitfenster auch ermittelt wird, wie groß der maximale Leistungsbezug oder die maximale Leistungsaufnahme der Anlage innerhalb des zumindest einen Zeitfensters war. Hierbei kann eine Erfassungsdauer oder Erfassungsphase zugrundegelegt werden, die mehrere solcher Zeitfenster umfasst. Es wird dann für jedes Zeitfenster der Höchstwert der Leistungsaufnahme ermittelt, und der Leistungspreis für die gesamte Erfassungsphase ermittelt sich dann auf der Grundlage des größten Höchstwerts, also der insgesamt größten Leistungsaufnahme innerhalb aller Zeitfenster in der Erfassungsphase.
Der zu bezahlende Leistungspreis lässt sich also dadurch gering halten, dass für jedes der besagten Zeitfenster innerhalb der Erfassungsphase dafür gesorgt wird, dass bei der Anlage die Leistungsaufnahme aus dem elektrischen Versorgungsnetz möglichst geringe Spitzenwerte oder Peaks aufweist. Hierzu kann in der Anlage eine Energiespeichervorrichtung bereitgestellt sein, über welche der Leistungsbedarf der zumindest einen elektrischen Komponente der Anlage zumindest teilweise gedeckt oder bedient werden kann, sodass die Leistungsaufnahme aus dem elektrischen Versorgungsnetz entsprechend gering sein kann. Hierzu kann mittels einer Leistungselektronik der Energiespeichervorrichtung während jedes Zeitfensters ein Leistungsfluss aus der Energiespeichereinrichtung hin zu der zumindest einen elektrischen Komponente eingestellt oder bereitgestellt werden.
Um eine Speicherkapazität der Energiespeichereinrichtung möglichst maximal auszunutzen und den Höchstwert der Leistungsaufnahme aus dem elektrischen Versorgungsnetz zu minimieren, müssen zwei Randbedingungen erfüllt sein.
Zum einen muss der Leistungsfluss aus der Energiespeichereinrichtung während jedes Zeitfensters so groß wie möglich sein, um die Leistungsaufnahme aus dem Versorgungsnetz zu minimieren und die Energiespeichereinrichtung so effizient wie möglich (maximal) zu nutzen. Entlädt sich hierbei die Energiespeichereinrichtung allerdings noch vor dem Ende eines Zeitfensters zu früh, so steht bereits vor dem Ende des Zeitfensters keine Energie mehr in der Energiespeichereinrichtung zur Verfügung. Das heißt, der Leistungsfluss aus der Energiespeichereinrichtung fällt auf Null und damit bezieht die Anlage für den Rest des Zeitfensters ihren vollständigen Leistungsbedarf vollständig aus dem Versorgungsnetz. Damit ergibt sich ein Zeitfenster, bei welchem die Leistungsaufnahme aus dem Versorgungsnetz den maximal möglichen Höchstwert aufweist, was bedeutet, dass für die gesamte aktuelle Erfassungsphase der maximale Leistungspreis zu zahlen wäre.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein zwei Peak-Shaving-Steuerungen bekannt, die im Folgenden anhand von 1 und 2 beispielhaft beschrieben sind.
1 zeigt über der Zeit t einen zeitlichen Verlauf einer Leistungsaufnahme 10 einer elektrischen Anlage aus einem elektrischen Versorgungsnetz, einen zeitlichen Verlauf eines Leistungsflusses 11 aus einer elektrischen Energiespeichereinrichtung der Anlage, deren Leistungselektronik für eine Peak-Shaving-Steuerung gesteuert wird, sowie einen zeitlichen Verlauf eines Ladezustands 12 der Energiespeichereinrichtung. Die Verläufe sind für einen gesamten Tag dargestellt, weshalb die Zeit t hier als Uhrzeit in Stunden h angegeben ist. Es sei angenommen, dass für den dargestellten Tag ein Zeitfenster 13 vorgegeben ist, das Teil einer Erfassungsphase ist, für welche ein Leistungspreis, den ein Betreiber der Anlage zu zahlen hat, festgelegt wird. Die Erfassungsphase kann beispielsweise eine Dauer von einem viertel Jahr oder einem halben Jahr oder einem Jahr umfassen. Ein Zeitfenster kann beispielsweise eine bestimmte Dauer von einer Stunde bis über vier Stunden oder bis zu einem ganzen Tag (24 Stunden) aufweisen. Es können zudem auch Zeitfenster für bestimmte Tage innerhalb der Erfassungsphase (z.B. nur Arbeitstage, d.h. Wochentage ohne Wochenenden und/oder Feiertage) oder mehrere Zeitfenster pro Tag innerhalb der Erfassungsphase festgelegt sein.
Die Leistungsaufnahme 10 wird durch einen Leistungsbedarf zumindest einer elektrischen Komponente der Anlage verursacht.
Bei der in 1 dargestellten Peak-Shaving-Steuerung ist vorgesehen, dass der Leistungsfluss 11 der Energiespeichereinrichtung für die Dauer des Zeitfensters 13 auf einen konstanten Abgabewert 14 eingestellt wird. Der Verlauf der Leistungsaufnahme 10 weicht dadurch von einem Verlauf des Leistungsbedarfs 15 der zumindest einen Komponente der Anlage ab und sinkt auf einen tatsächlichen Verlauf 16 der Leistungsaufnahme 10, da ausgehend vom Leistungsbedarf 15 die Leistungsaufnahme 10 um den Abgabewert 14 verringert ist, da dieser Anteil des Leistungsbedarfs 15 durch den Leistungsfluss 11 aus der Energiespeichereinrichtung abgedeckt wird und nicht aus dem Versorgungsnetz. Durch den Leistungsfluss 11 verringert sich der Ladezustand 12 der Energiespeichereinrichtung, da diese Energie an die zumindest eine elektrische Komponente abgibt.
Am Ende des Zeitfensters 13 ergibt sich ein Spitzenwert oder Höchstwert 17, der hier in dem zugrundegelegten Beispiel beispielsweise Pmax = 176 kW beträgt. Für das gesamte Zeitfenster 13 wird also Pmax als Höchstwert 17 der Leistungsaufnahme 10 für das Zeitfenster 13 erfasst. So kann für jedes Zeitfenster 13 innerhalb der Erfassungsphase der Wert Pmax ermittelt werden und der größte Höchstwert ergibt dann den Leistungspreis.
Die Verwendung eines konstanten Abgabewerts 14 für den Leistungsfluss 11 bedeutet aber, dass für all diejenigen Zeitpunkte innerhalb des Zeitfensters 13, während welcher der Leistungsfluss 11 die Leistungsaufnahme 10 unterhalb des Höchstwerts 17 gehalten hat, unnötig Energie aus der Energiespeichereinrichtung abgegeben wurde. In 1 ist dies als Integralwert oder Flächenwert F (schraffiert) dargestellt. Es fand also eine unnötige Entladung der Energiespeichereinrichtung statt, da die Energieabgabe sich darauf hätte beschränken können, den Leistungsfluss 11 so weit zu verringern, dass der Höchstwert 17 nicht überschritten wird.
Entsprechend ergibt sich eine Peak-Shaving-Steuerung gemäß 2. Die Steuerung der Leistungselektronik der Energiespeichereinrichtung erfolgt dabei in der Weise, dass für die Leistungsaufnahme 10 ein Zielwert 18 vorgegeben wird. Eine Abweichung des Leistungsbedarfs 15 der zumindest einen elektrischen Komponente der Anlage von dem Zielwert 18 stellt einen Regelfehler dar, auf dessen Grundlage der Leistungsfluss 11 geregelt wird, um den Regelfehler auf Null zu regeln. Hierdurch ergibt sich für den Leistungsfluss 11 ein zeitlicher Verlauf, der gespiegelt zu dem Leistungsbedarf 15 verläuft. Der Leistungsfluss 11 entspricht vom Betrag her einem den Zielwert 18 überschreitenden Leistungsanteil 19 des Leistungsbedarfs 15 der zumindest einen Komponente. In 2 ist ein zeitlicher Verlauf dieses Leistungsanteil 19 als schraffierter Funktionsverlauf dargestellt.
Für diese Peak-Shaving-Steuerung muss der Zielwert 18 im Voraus festgelegt werden. In dem in 2 zugrundegelegten Beispiel wurde der Zielwert 18 auf einen Wert Pmax = 100 kW eingestellt, was dann auch dem Höchstwert 17 für das Zeitfenster 13 entspricht. Die Energiespeichereinrichtung entlädt sich hierdurch in dem Beispiel bis zum Ende des Zeitfensters 13 auf einen Ladezustand 12 mit dem Wert 14 Prozent (14%), was sogar geringer ist als bei der ersten Variante der Peak-Shaving-Steuerung gemäß 1, wo der Ladezustand 12 auf den Wert 19 Prozent (19%) gesunken war. Meist erfolgt durch diese Peak-Shaving-Methode die Nutzung der Energiespeichereinrichtung damit effizienter (geringerer Höchstwert 17 und weitergehende Nutzung der Speicherkapazität der Energiespeichereinrichtung) als im Vergleich zur bereits vorgestellten Methode in 1.
Allerdings ergibt sich beim Einstellen des Zielwerts 18 das Risiko, dass der Ladezustand 12 innerhalb des Zeitfensters 13 zu weit absinkt, also auf einen Minimalwert, bei welchem der Leistungsfluss 11 abgebrochen werden muss. Dies ist spätestens bei einem Ladezustand mit dem Wert 0 Prozent (0%) der Fall. Dann würde die Leistungsaufnahme 10 wieder dem Leistungsbedarf 15 entsprechen, also in dem in 2 veranschaulichten Beispiel auf einen Wert oberhalb von 300 kW steigen. Damit wäre für die gesamte Erfassungsphase der Höchstwert 17 größer als 300 kW relevant oder verbindlich.
Somit stellt also das Festlegen des Zielwerts 18 auch ein Risiko dar und erfordert es daher, den Zielwert 18 bei der in 2 dargestellten Peak-Shaving-Methode mit einem entsprechenden Toleranzwert anzupassen, was Ressourcen verschenkt. Alternativ dazu kann eine Überdimensionierung der Energiespeichereinrichtung vorgesehen werden, was aber zu unerwünscht großen Anschaffungskosten führt.
Beschreibungen zur Peak-Shaving-Methode gemäß 2 finden auch sich in den Dokumenten DE 10 2017 211 690 A1 , US 8,761,949 B2 , US 8,774,976 B2 , US 9,002,531 B2 , US 9,568,901 B2 und US 2017/0310140 A1 . Ein Nachteil, der sich im Stand der Technik ergibt, besteht darin, dass der Energiespeicher stets maximal entladen wird, sodass die sogenannten Zyklierung (das heißt der Lade-Entlade-Hub) stets maximal ist. Dies verschleißt den Energiespeicher unnötig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Peak-Shaving-Steuerung bereitzustellen, mit der eine Speicherkapazität einer Energiespeichereinrichtung maximal effizient und dabei schonend genutzt wird.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern einer Leistungselektronik bereitgestellt, welche einen Leistungsfluss zwischen zumindest einer elektrischen Komponente einer elektrischen Anlage einerseits und einer elektrischen Energiespeichereinrichtung der Anlage andererseits einstellt oder festlegt. Als Anlage kann beispielsweise eine Produktionsanlage oder ein Gebäude oder ein Gebäudekomplex (beispielsweise mehrere Bürogebäude) zugrundegelegt sein. Als elektrische Komponente kann jeweils beispielsweise eine Produktionsmaschine oder eine Klimatisierungsanlage oder eine Beleuchtungsanlage zugrundegelegt sein. Das Verfahren geht davon aus, dass die Anlage an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen ist, aus welchem eine Leistungsaufnahme der Anlage erfolgt. Mit anderen Worten wird davon ausgegangen, dass die Anlage für die Leistungsaufnahme über zumindest einen elektrischen Anschluss an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossen ist. Ein solches Versorgungsnetz kann beispielsweise ein öffentliches Stromnetz sein. Ist die Leistungsaufnahme groß, so steigt entsprechend auch der Leistungspreis für die bezogene elektrische Leistung, das heißt für die Leistungsaufnahme. Um die Leistungsaufnahme gering zu halten, ist bei dem Verfahren durch eine Steuervorrichtung für zumindest ein vorbestimmtes Zeitfenster eine Peak-Shaving-Steuerung der Leistungselektronik vorgesehen. Beim Durchführen der Peak-Shaving-Steuerung wird die Leistungsaufnahme aus dem Versorgungsnetz unter oder auf einem Zielwert gehalten und hierzu ein den Zielwert überschreitender Leistungsanteil des Leistungsbedarfs der zumindest einen Komponente durch Einstellen eines Leistungsflusses aus der Energiespeichereinrichtung mittels der Leistungselektronik bereitgestellt.
Wie bereits ausgeführt, ist das Einstellen oder die Wahl des Zielwerts kritisch oder riskant.
Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass der Zielwert variabel einstellbar ausgestaltet ist, das heißt für jedes Zeitfenster neu eingestellt werden kann. Der Zielwert kann also beispielsweise eine Variable in einem Steuerprogramm der Steuervorrichtung sein, die während des Betriebs der Steuervorrichtung aktualisiert oder neu eingestellt werden kann. Durch die Steuervorrichtung wird hierzu vor oder zu Beginn jedes Zeitfensters jeweils eine Bedarfsprädiktion genutzt, welche einen zukünftigen Verlauf des Leistungsbedarfs der zumindest einen elektrischen Komponente der Anlage für das jeweils aktuelle Zeitfenster beschreibt. Es wird also geschätzt, welchen Leistungsbedarf die zumindest eine elektrische Komponente im Verlauf oder während des Zeitfensters haben wird. Auf der Grundlage der Bedarfsprädiktion wird ein Vorgabezielwert ermittelt, das heißt ein idealer Zielwert. Bei dem Vorgabezielwert ergibt sich für den Fall, dass sich die zumindest eine elektrische Komponente gemäß der Bedarfsprädiktion verhält, das heißt die Bedarfsprädiktion tatsächlich richtig ist, und für den Fall, dass die Peak-Shaving-Steuerung tatsächlich auf den Vorgabezielwert eingestellt wird, dass dann ein Ladezustand der Energiespeichereinrichtung am Ende des Zeitfensters auf einen vorbestimmten Minimalwert entladen ist. Mit anderen Worten wird der Vorgabezielwert in der Weise berechnet oder ermittelt, dass die Speicherkapazität der Energiespeichereinrichtung während des Zeitfensters maximal genutzt wird, sich also bis auf den Minimalwert entlädt und somit keine Speicherkapazität der Energiespeichereinrichtung ungenutzt bleibt.
Für den Fall, dass der Vorgabezielwert dann noch ein vorbestimmtes Bedarfskriterium erfüllt, wird der Zielwert für die Peak-Shaving-Steuerung für das aktuelle Zeitfenster auf den Vorgabezielwert eingestellt. Der Vorgabezielwert wird also nicht einfach als Zielwert übernommen, sondern es findet noch eine Prüfung eines Bedarfskriteriums statt, welches festlegt, in welchem Fall der Zielwert tatsächlich bis auf den Vorgabezielwert gesenkt werden soll. Anstatt den Zielwert genau auf den Vorgabezielwert einzustellen, kann auch vorgesehen sein, den Zielwert auf den Vorgabezielwert zuzüglich eines vorbestimmten Sicherheitswerts einzustellen, der beispielsweise in einem Bereich von 1 Prozent (1 %) bis 20 Prozent (20%) des Vorgabezielwerts liegen kann. Indem der Zielwert um den Sicherheitswert erhöht eingestellt wird, sinkt entsprechend der Leistungsfluss aus der Energiespeichereinrichtung und es bleibt eine Energiereserve erhalten.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass auf Grundlage der Nutzung der Bedarfsprädiktion für jedes Zeitfenster eine maximal mögliche Entladung der Energiespeichereinrichtung und damit eine effiziente Nutzung der Speicherkapazität der Energiespeichereinrichtung ermöglicht wird.
Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Wie bereits ausgeführt, wird durch das Bedarfskriterium die Notwendigkeit für den Vorgabezielwert beschrieben. In einer Ausführungsform wird hierzu für jedes vergangene Zeitfenster, welches innerhalb einer vorbestimmten Erfassungsphase liegt, ein jeweiliger tatsächlich in dem vergangenen Zeitfenster beobachteter Höchstwert der Leistungsaufnahme ermittelt. Bei der Erfassungsphase kann es sich um einen Zeitraum in einem Bereich von einem Monat bis einem Jahr handeln. Es kann sich hierbei um die bereits beschriebene Erfassungsphase zum Festlegen des Leistungspreises handeln. Aus jedem bereits vergangenen Zeitfenster innerhalb der Erfassungsphase wird ermittelt, welcher Höchstwert an Leistungsaufnahme aus dem Versorgungsnetz sich tatsächlich ergeben hat. Aus jedem Höchstwert wird dann der größte als Referenzzielwert ausgewählt oder ermittelt. Es wird also festgestellt, dass innerhalb der Erfassungsphase also schon ein Zeitfenster vorgekommen ist, bei welchem der besagte größte Höchstwert an Leistungsaufnahme stattgefunden hat oder vorgekommen ist, so ist dieser größte Höchstwert relevant für den Leistungspreis, der für die Erfassungsphase zu zahlen ist. Damit besteht kein Bedarf mehr, für das aktuelle Zeitfenster den Zielwert kleiner oder unter diesen größten Höchstwert, also den Referenzzielwert einzustellen, da der Leistungspreis für die aktuelle Erfassungsphase ohnehin nicht mehr gesenkt werden kann. Deshalb wird hier ein Bedarfskriterium geprüft, dass definiert, in welchem Fall der ermittelte Vorgabezielwert überhaupt als Zielwert verwendet werden soll. Das Bedarfskriterium umfasst entsprechend, dass der Vorgabezielwert größer als oder gleich dem Referenzzielwert sein muss, um verwendet zu werden. Nur dann ist das Bedarfskriterium erfüllt. Bei verletztem Bedarfskriterium, wenn also der Vorgabezielwert kleiner als der größte Höchstwert ist, wird als Zielwert der Referenzzielwert eingestellt. Mit anderen Worten wird ein geringeres Peak-Shaving oder ein geringerer Leistungsfluss für das aktuelle Zeitfenster eingestellt als mittels der Speicherkapazität der Energiespeichereinrichtung und gemäß der Bedarfsprädiktion möglich wäre. Dies sorgt für einen schonenden Betrieb der Energiespeichereinrichtung durch eine geringere Zyklierung.
Im Folgenden ist eine mögliche Berechnungsmethode für den Vorgabezielwert beschrieben. Hierzu sieht eine Ausführungsform vor, dass zum Ermitteln des Vorgabezielwerts zunächst eine Energiemenge ermittelt wird, die einer Differenz eines aktuellen Werts des Ladezustands der Energiespeichereinrichtung einerseits und dem vorbestimmten Minimalwert des Ladezustands entspricht. Es wird also ermittelt, welche Energiemenge für das aktuelle Zeitfenster in der Energiespeichereinrichtung überhaupt zur Verfügung steht. Für ein Integral, welches über das aktuelle Zeitfenster berechnet wird, also über der Zeit integriert wird, wird der Leistungsfluss der Energiespeichereinrichtung als inverser Verlauf des Leistungsbedarfs der zumindest einen elektrischen Komponente aber ohne den (noch unbekannten) Vorgabezielwert berechnet. Mit anderen Worten wird als Leistungsfluss der beschriebene Leistungsanteil zugrundegelegt, um welchen der Leistungsbedarf der zumindest einen Komponente den Vorgabezielwert überschreitet. In dem Integral ist dabei der Vorgabezielwert als unbekannte Variable zugrundegelegt oder behandelt. Für dieses Integral wird dann festgelegt, dass ein Ergebnis des Integrals die besagte Energiemenge ergeben muss, die in der Energiespeichereinrichtung bereitsteht oder verfügbar ist. Somit bleibt nur der Vorgabezielwert als unbekannte Variable übrig und es wird nach dem Vorgabezielwert mathematisch aufgelöst. Dies kann natürlich bereits eine vorgefertigte Berechnungsvorschrift sein, die in der Steuervorrichtung gespeichert sein kann. Diese Berechnung weist den Vorteil auf, dass sich eine analytische Lösung zum Berechnen des Vorgabezielwerts ergibt und somit weder eine aufwendigere und eventuell nur angenäherte iterative Berechnung noch eine Simulation notwendig ist. Aber auch solche Lösungen zum Auffinden des Zielwerts sind anwendbar.
Für den Fall, dass sich während eines aktuellen Zeitfensters herausstellt, dass die Bedarfsprädiktion inkorrekt war oder sich die zumindest eine elektrische Komponente der Anlage in Bezug auf ihren Leistungsbedarf nicht gemäß der Bedarfsprädiktion verhält, muss nach Möglichkeit dahingehend der Schaden oder ein Nachteil verringert werden, dass sich für das aktuelle Zeitfenster dennoch ein möglichst geringer Höchstwert der Leistungsaufnahme aus dem Versorgungsnetz ergibt. Hierzu sieht eine Ausführungsform vor, dass der Zielwert für die Peak-Shaving-Steuerung während des jeweiligen aktuellen Zeitfensters angepasst wird, falls ein tatsächlicher Verlauf des Leistungsbedarfs von der Bedarfsprädiktion um einen vorbestimmten Toleranzwert abweicht. Es findet dann also eine Neueinstellung des Zielwerts statt. Da die Bedarfsprädiktion sich als unzuverlässig erwiesen hat, kann dann an deren Stelle ein neuer Zielwert zugrundegelegt werden, beispielsweise ein vorbestimmter Standardwert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass verhindert werden kann, dass die Energiespeichereinrichtung den minimal erlaubten Ladezustand noch vor Ende des Zeitfensters erreicht und somit der Leistungsfluss noch vor Ende des Zeitfensters ganz unterbrochen werden müsste.
In der beschriebenen Weise kann ein Zeitfenster eine vorbestimmte Dauer von einer Stunde bis über vier Stunden oder bis zu einem ganzen Tag (24 Stunden) aufweisen. In einer Ausführungsform wird zwischen jeweils zwei Zeitfenstern der Ladezustand der Energiespeichereinrichtung durch Nachladen von Energie auf einen vorbestimmten Maximalladezustand gebracht. Mit anderen Worten wird die Energiespeichereinrichtung zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Zeitfenstern auf den Maximalladezustand nachgeladen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Vorgabezielwert (bei gegebener Bedarfsprädiktion) minimiert werden kann. Der Maximalladezustand sieht insbesondere das Vollladen vor. Für den Fall, dass ein Zeitfenster 24 Stunden dauert und sich daran ohne Unterbrechung das nächste Zeitfenster anschließt, wäre ein Nachladen, wie es bisher beschrieben wurde, nicht möglich. Zusätzlich oder alternativ kann deshalb vorgesehen werden, innerhalb des jeweiligen Zeitfensters das Nachladen während eines Zeitraums durchzuführen, in welchem der Leistungsbedarf kleiner als der Zielwert ist (Schwachlastphase). Dann ist ein Nachladen mit einer Ladeleistung möglich, die der Differenz aus dem Zielwert und dem Leistungsbedarf entspricht. Allgemein können Zeitfenster also auch unmittelbar aneinander anschließen. Ein Zeitfenster ist also im allgemeinsten Fall diejenige Zeiteinheit, für welche jeweils der Vorgabezielwert neu berechnet wird, unabhängig davon, ob das Zeitfenster unmittelbar an ein vorangegangenes Zeitfenster anschließt oder nicht.
In einer Ausführungsform wird die Bedarfsprädiktion auf der Grundlage eines beobachteten historischen Leistungsbedarfs der zumindest einen Komponente ermittelt. Es wird also über der Zeit hinweg der zeitliche Verlauf des Leistungsbedarfs beobachtet oder protokolliert und dann daraus die Bedarfsprädiktion ermittelt. Die Bedarfsprädiktion kann hierbei für ein aktuelles Zeitfenster die dann gegebene Tageszeit und/oder Jahreszeit und/oder den Wochentag und/oder eine Betriebsbedingung der zumindest einen Komponente berücksichtigen, um auf nur auf korrespondierende historische Daten des Leistungsbedarfs zurückzugreifen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Bedarfsprädiktion auf der Grundlage eines aktuellen Betriebsplans der zumindest einen Komponente ermittelt werden. Hierdurch kann beispielsweise auf eine aktuelle Auftragslage oder allgemein eine aktuelle Nutzungssituation der zumindest einen Komponente Rücksicht genommen werden.
In einer Ausführungsform wird als Energiespeichereinrichtung zumindest eine Batterie betrieben. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine jeweilige ausrangierte Traktionsbatterie oder Hochvolt-Batterie (Hochvolt - elektrische Spannung größer als 60 Volt) aus einem Kraftfahrzeug handeln (sogenannte Second-Life-Nutzung der Traktionsbatterie). Die Verwendung einer Batterie weist den Vorteil auf, dass der Leistungsfluss zuverlässig an eine Dynamik des Leistungsbedarfs der zumindest einen elektrischen Komponente in der Anlage angepasst werden kann. Zusätzlich oder alternativ zu zumindest einer Batterie können zum Speichern von Energie in der Energiespeichereinrichtung aber auch beispielsweise zumindest ein Pumpspeicherkraftwerk und/oder Brennstoffzellenkraftwerk und/oder zumindest ein Rotationsmassenspeicher bereitgestellt sein.
Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, ist durch die Erfindung auch eine Steuervorrichtung für eine Leistungselektronik einer elektrischen Energiespeichereinrichtung bereitgestellt. Die Steuervorrichtung kann eine Leistungselektronik steuern, die beispielsweise als ein elektrischer Stromrichter, insbesondere mit Wechselrichter-Funktion, ausgestaltet sein kann. Die Steuervorrichtung weist eine Recheneinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Recheneinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor aufweisen. Sie kann als Steuercomputer für die Leistungselektronik oder als Verbund aus mehreren Computern realisiert sein. Zum Betreiben der Recheneinrichtung kann ein Programmcode vorgesehen sein, welcher Instruktionen aufweist, die bei Ausführen durch die Recheneinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführen.
Die Erfindung umfasst auch die Kombination aus der elektrischen Energiespeichereinrichtung und der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung. Hierdurch ergibt sich ein erfindungsgemäßes Energiespeichersystem.
Die Erfindung umfasst schließlich auch eine Anlage mit zumindest einer elektrischen Komponente, die in zumindest einem Betriebszustand einen Leistungsbedarf aufweist, wobei in der Anlage auch ein Energiespeichersystem gemäß der Erfindung bereitgestellt ist.
Die Anlage kann in der beschriebenen Weise eine Produktionsanlage oder ein Gebäude oder einen Verbund mehrerer Gebäude aufweisen. Allgemein ist unter einer Anlage eine Anordnung zu verstehen, die über zumindest einen elektrischen Anschluss an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen werden kann und die ein anlageninternes elektrisches Netzwerk aufweist, an welches die zumindest eine elektrische Komponente der Anlage angeschlossen ist, die jeweils als elektrischer Verbraucher wirken kann.
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.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer ersten Peak-Shaving-Steuerung gemäß dem Stand der Technik;
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform einer Peak-Shaving-Steuerung gemäß dem Stand der Technik;
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage; und
4 ein Diagramm mit zeitlichen Verläufen von elektrischen Größen der Anlage von 3, während die Anlage gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird.

In den Figuren weisen funktionsgleiche Elemente jeweils dasselbe Bezugszeichen auf.
3 zeigt eine Anlage 20, bei der es sich beispielsweise um eine Produktionsanlage oder ein Gebäude oder einen Gebäudeverbund handeln kann. Die Anlage 20 kann über einen elektrischen Anschluss 21 an ein öffentliches Stromnetz oder Versorgungsnetz 22 angeschlossen sein. Hierdurch kann ein anlageninternes elektrisches Netzwerk 22' elektrische Energie mit dem Versorgungsnetz 22 austauschen, wodurch die beschriebene Leistungsaufnahme 10 zustande kommen kann. Mittels der Leistungsaufnahme 10 kann der besagte Leistungsbedarf 15 zumindest einer elektrischen Komponente 23 der Anlage gedeckt oder versorgt werden. Als Komponente 23 kann jeweils beispielsweise ein Klimatisierungssystem und/oder ein Produktionssystem und/oder ein Beleuchtungssystem vorgesehen sein, um nur mögliche Beispiele zu nennen.
Der Leistungsbedarf 15 muss nicht vollständig durch die Leistungsaufnahme 10 gedeckt sein. Für eine anlageninterne Leistungszufuhr kann eine Energiespeichereinrichtung 24 bereitgestellt sein, die beispielsweise zumindest eine wiederaufladbare elektrische Batterie, das heißt einen elektrischen Akkumulator, aufweisen kann. Ein Leistungsfluss 11 zwischen der Energiespeichereinrichtung 24 und der zumindest einen elektrischen Komponente 23 kann durch eine Leistungselektronik 26 gesteuert oder gestellt werden, die beispielsweise auf der Grundlage einer Transistorschaltung realisiert sein kann und beispielsweise als Stromrichter oder Wechselrichter ausgestaltet sein kann. Die Energiespeichereinrichtung 24 kann als ein Stationärspeicher in der Anlage 20 bereitgestellt sein. Die Leistungselektronik 26 kann durch eine Steuervorrichtung 27 gesteuert werden, die hierzu eine Recheneinrichtung 28 aufweisen kann, um zumindest einen Steuerbefehl oder zumindest ein Steuersignal 29 für die Leistungselektronik 26 erzeugen zu können. Die Steuervorrichtung 27 kann auf der Grundlage eines Computers oder eines Verbunds aus mehreren Computern realisiert sein. Auch das Nachladen von Energie in die Energiespeichereinrichtung 24 mit Energie aus dem Versorgungsnetz 22 und/oder aus der zumindest einen Komponente 23 (im Generatorbetrieb) kann über die Leistungselektronik 26 durch entsprechende Steuersignale 29 aus der Steuervorrichtung 27 erfolgen.
Die Energiespeichereinrichtung 24 kann Teil eines Energiespeichersystems 25 sein, das zudem die Leistungselektronik 26 und die Steuervorrichtung 27 umfassen kann.
Durch die Steuervorrichtung 27 kann eine Peak-Shaving-Steuerung 30 durchgeführt werden, um für die besagten Zeitfenster 13 die Leistungsaufnahme 10 zu reduzieren, indem der Leistungsfluss 11 aus der Energiespeichereinrichtung 24 hin zu der zumindest einen elektrischen Komponente 23 entsprechend eingestellt wird.
4 zeigt hierzu in derselben Weise wie in 1 und 2 über der Zeit t zeitliche Verläufe der Leistungsaufnahme 10 der Anlage aus dem Versorgungsnetz, des Leistungsflusses 11 aus der Energiespeichereinrichtung, den zeitlichen Verlauf des Ladezustands 12 der Energiespeichereinrichtung, ein Zeitfenster 13, innerhalb welchem ein Höchstwert 17 der Leistungsaufnahme 10 erfasst wird, und einen Leistungsbedarf 15 der zumindest einen elektrischen Komponente 23 der Anlage. Der Leistungsbedarf 15 stimmt in dem gezeigten Beispiel außerhalb des Zeitfensters 13 mit der Leistungsaufnahme 10, sodass er sich nur während des Zeitfensters 13 von der Leistungsaufnahme 10 unterscheidet.
In 4 werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie in den 1 und 2, um es zu erleichtern, korrespondierende elektrische Größen zu erkennen.
Die Steuervorrichtung 27 kann für die zumindest eine Komponente 23 eine Bedarfsprognose oder Bedarfsprädiktion 31 ermitteln, welche den Leistungsbedarf 15 vor dessen tatsächlichen jeweiligen Eintritt zu den unterschiedlichen Zeitpunkten über der Zeit t beschreibt. Vor oder zu Beginn des Zeitfensters 13 legt die Steuervorrichtung auf Grundlage der Bedarfsprädiktion 31 dann für das Zeitfenster 13 den Zielwert 18 für die Peak-Shaving-Steuerung fest. Ein Zeitfenster 13 ist ein Zeitabschnitt oder ein Zeitintervall, dessen Dauer beispielsweise in einem Bereich von 15 Minuten bis 3 Stunden liegen kann, um nur Beispiele zu nennen.
Zum Festlegen des Zielwerts 18 kann die Steuervorrichtung 27 auf der Grundlage ihrer Recheneinrichtung 28 das folgende Verfahren ausführen, für dessen Erläuterung auf 3 und 4 Bezug genommen wird.
Ausgehend von einem aktuellen Ladezustand 32 der Energiespeichereinrichtung 24 kann in einem Schritt S10 (siehe 3) auf der Grundlage der Bedarfsprädiktion 31 ein Vorgabezielwert 33 ermittelt werden, der als erste Schätzung oder potentieller Zielwert zugrundegelegt werden soll. Der Vorgabezielwert 33 kann berechnet werden, indem ausgehend von der Bedarfsprädiktion 31 für das Zeitfenster 13 der gesamte Energiebedarf der zumindest einen Komponente 23 berechnet wird. Sodann kann in einem Schritt S11 ermittelt werden, welche Energiemenge 34 in der Energiespeichereinrichtung 24 verfügbar ist, wenn die Energiespeichereinrichtung 24 von ihrem aktuellen Ladezustand 32 bis zu einem vorbestimmten Minimalwert 35 entladen wird. Der Minimalwert kann in einem Bereich von 0 Prozent (0%) bis 20 Prozent (20%) einer gesamten Speicherkapazität der Energiespeichereinrichtung 24 liegen. Bevorzugt wird für eine Minimierung des Vorgabezielwerts 33 der Ladezustand 32 vor jedem Zeitfenster 13 auf einen vorbestimmten Maximalladezustand L0 aufgeladen.
Nur die Differenz zwischen der Energiemenge 34 und der gemäß der Bedarfsprädiktion 31 für das Zeitfenster 13 benötigten Energiemenge muss dann als Leistungsaufnahme 10 aus dem Versorgungsnetz 22 bezogen werden. Dies kann während des Zeitfensters 13 als konstante Leistungsaufnahme 10 erfolgen, woraus sich der Wert für den Vorgabezielwert 33 ergibt.
In einem Schritt S12 kann dann geprüft werden, ob ein Bedarfskriterium 36 für den Vorgabezielwert 33 erfüllt ist, ob also ein derart niedriger Vorgabezielwert 33 als Zielwert 18 verwendet werden soll. Bei erfülltem Bedarfskriterium 36 kann für das Zeitfenster 13 der Vorgabezielwert 33 als Zielwert 18 zum Einstellen einer Regelung des Leistungsflusses 11 verwendet werden. Dann wird der Leistungsfluss 11 derart in seinem Wert oder zeitlichen Verlauf geregelt, dass ausgehend vom erfassten tatsächlichen Leistungsbedarf 15 die Leistungsaufnahme 10 auf den Zielwert 18 geregelt wird.
Liegt dagegen bereits aus einem vorangegangenen Zeitfenster 13, das zur selben Erfassungsphase gehört, ein Zeitfenster 13 vor, bei welchem sich ein Höchstwert 17 der Leistungsaufnahme 10 ergeben hat, der größer ist als der aktuelle Vorgabezielwert 33, so kann dieser Höchstwert als Zielwert 18 verwendet werden. Es handelt sich hierbei um den größten Höchstwert aus dem bisherigen Verlauf der aktuellen Erfassungsphase, der als Referenzzielwert R für das Bedarfskriterium 36 verwendet wird. Das Bedarfskriterium 36 für den aktuellen Vorgabezielwert 33 ist damit nicht erfüllt. Im in 4 dargestellten Fall ist der Referenzzielwert R kleiner als der aktuelle ermittelte Vorgabezielwert 33, weshalb das Bedarfskriterium 36 erfüllt ist und deshalb der Vorgabezielwert 33 als Zielwert 18 in dem veranschaulichten Beispiel übernommen wird. Wäre der Referenzwert R größer als der ermittelte Vorgabezielwert 33, dann wäre das Bedarfskriterium 36 nicht erfüllt und es würde der Referenzwert R verwendet.
4 zeigt, dass sich ausgehend vom selben Szenario, wie es auch den Beispielen von 1 und 2 zugrunde liegt, als Höchstwert 17 eine Leistung Pmax = 77 kW ergibt und hierbei der Ladezustand auf den Wert 8 Prozent (8%) gesenkt werden kann, also eine Energiemenge 34 der Energiespeichereinrichtung 24 entnommen wird, die größer ist als in den Fällen der 1 und der 2. Zugleich ergibt sich die niedrigste Leistungsaufnahme 10 mit dem Wert Pmax von 77 kW. Dies zeigt den Vorteil des beschriebenen Verfahrens.
Die Steuerungssoftware der Recheneinrichtung 28 zur Peak-Shaving-Steuerung von Lastgängen erhält somit eine Optimierung bei der Funktionserfüllung.
Alle gängigen Stationärspeicher mit implementiertem Peak-Shaving basieren im Wesentlichen auf eine der beiden nachfolgend genannten Methoden:

- Peak-Shaving mit statischer Leistungsabgabe (1)
- Peak-Shaving mit statischer Peak-Shaving-Grenze bei der Leistungsabgabe (2)

Stationäre Batteriespeicher werden daher beim Peak-Shaving leistungs- und kapazitätsseitig selten voll ausgeschöpft (eintretender betriebswirtschaftlicher Effekt: geringere Erlöse bzw. Einsparungen können durch den Batteriespeicher im laufenden Betrieb erbracht werden). Während des Peak-Shavings treten zudem Situationen auf, in denen der Speicher weiter einlädt, obwohl es betriebswirtschaftlich nicht sinnvoll ist (eintretende betriebswirtschaftliche Effekte: unnötige Zyklierung der Batteriezellen mit darausfolgender schnellerer Alterung, höhere laufende Stromkosten der Anlage aufgrund von Ineffizienzen bei Energiewandlung). Zudem muss der Batteriespeicher überdimensioniert werden, damit die Funktionalität des Peak-Shavings zu jeder Zeit gegeben ist und der Speicher nicht vorzeitig leer ist (eintretender betriebswirtschaftlicher Effekt: höhere anfängliche Investkosten mit längeren Amortisationszeiten).
Die durch die Steuervorrichtung 27 durchgeführte Peak-Shaving-Steuerung 30 führt zur optimierten Ausnutzung der Energiespeichereinrichtung 24:

- Peak-Shaving mit dynamischer Grenze (Zielwert 18) bei der Leistungsabgabe auf Basis der Bedarfsprädiktion 31. Die Bedarfsprädiktion 31 kann z.B. auf einem Algorithmus zur Zeitreihenprädiktion beruhen und/oder z.B. der Druckschrift DE 10 2017 211 690 A1 entnommen werden.

Dabei wird ein Matching zwischen der Lastgang-/Peak-Shaving-Prognose (Bedarfsprädiktion 31) und der Leistungs-/Energieprognose der Batterie (Energiemenge 34) durchgeführt. Die Leistungs-/Energieprognose der Batterie (z.B. zum Bestimmen der verfügbaren Energiemenge 34) kann z.B. auf einem Automotive-Prediktionsalgorithmus (Leistungs- und Energieprognosen analog den Prognosen zur Reichweitenangabe im Elektroauto in Abhängigkeit von Fahrertyp, Umgebungstemperatur, Batteriefüllstand) beruhen. Somit kann in allen Peak-Shaving-Zuständen die technische Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit viel präziser auf die energiewirtschaftliche Anforderung seitens Anwendungsfall bereitgestellt werden. Dabei wird betriebswirtschaftlich maximal sinnvoll die Energiespeichereinrichtung 24 eingesetzt, eine Speicherüberdimensionierung reduziert und unnötiges Zyklieren vermieden.
Details, welche das Grundprinzip näher spezifizieren sind in 4 veranschaulicht:

- höhere Entladeleistung (=tieferes Peak-Shaving)
- maximierte Ausnutzung der Batteriekapazität

Somit ist insgesamt durch das Beispiel gezeigt, wie für einen Stationärspeicher eine Peak-Shaving-Steuerung mit einer Dynamisierung des Zielwerts der Peak-Shaving-Grenze realisiert werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Leistungsaufnahme
11: Leistungsfluss
12: Ladezustands
13: Zeitfenster
14: Abgabewert
15: Leistungsbedarf
16: Verlauf
17: Höchstwert
18: Zielwert
19: Leistungsanteil
20: Anlage
21: Anschluss
22: Versorgungsnetz
22: Anlageninternes Netzwerk
23: Komponente
24: Energiespeichereinrichtung
25: Energiespeichersystems
26: Leistungselektronik
27: Steuervorrichtung
28: Recheneinrichtung
29: Steuersignal
30: Peak-Shaving-Steuerung
31: Bedarfsprognose
32: Ladezustand
33: Vorgabezielwert
34: Energiemenge
35: Minimalwert
36: Bedarfskriterium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017211690 A1 [0016, 0054]
US 8761949 B2 [0016]
US 8774976 B2 [0016]
US 9002531 B2 [0016]
US 9568901 B2 [0016]
US 2017/0310140 A1 [0016]

Claims

Verfahren zum Steuern einer Leistungselektronik (26), welche einen Leistungsfluss (11) zwischen zumindest einer elektrischen Komponente (23) einer elektrischen Anlage (20) einerseits und einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (24) der Anlage (20) andererseits einstellt, wobei die Anlage (20) an ein elektrisches Versorgungsnetz (22) angeschlossen ist und eine Leistungsaufnahme (10) der Anlage (20) aus dem Versorgungsnetz (22) erfolgt, wobei durch eine Steuervorrichtung (27) für zumindest ein vorbestimmtes Zeitfenster (13) eine Peak-Shaving-Steuerung (30) durchgeführt wird, bei welcher die Leistungsaufnahme (10) unter oder auf einem Zielwert (18) gehalten und hierzu ein den Zielwert (18) überschreitender Leistungsanteil (19) eines Leistungsbedarfs (15) der zumindest einen Komponente (23) durch Einstellen eines dem Leistungsanteil (19) entsprechenden Werts des Leistungsflusses (11) aus der Energiespeichereinrichtung (24) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielwert (18) variabel einstellbar ausgestaltet ist und durch die Steuervorrichtung (27) vor jedem oder zu Beginn jedes Zeitfensters (13) jeweils auf der Grundlage einer Bedarfsprädiktion (31), welche einen zukünftigen Verlauf des Leistungsbedarfs (15) der zumindest einen Komponente (23) für das jeweils aktuelle Zeitfenster (13) beschreibt, ein Vorgabezielwert (33) ermittelt wird, bei welchem für den Fall, dass sich die zumindest eine Komponente (23) gemäß der Bedarfsprädiktion (31) verhält und die Peak-Shaving-Steuerung (30) auf den Vorgabezielwert (33) eingestellt wird, ein Ladezustand (12) der Energiespeichereinrichtung (24) am Ende des Zeitfensters (13) auf einen vorbestimmten Minimalwert (35) entladen ist, und für den Fall, dass der Vorgabezielwert (33) ein vorbestimmtes Bedarfskriterium (36), welches einen Bedarf für den Vorgabezielwert (33) angibt, erfüllt, der Zielwert (18) für das aktuelle Zeitfenster (13) auf den Vorgabezielwert (33) oder auf den Vorgabezielwert (33) zuzüglich eines vorbestimmtes Sicherheitswerts eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für jedes vergangene Zeitfenster (13), welches innerhalb einer vorbestimmten Erfassungsphase liegt, ein jeweiliger tatsächlich in dem Zeitfenster (13) beobachteter Höchstwert (17) der Leistungsaufnahme (10) ermittelt wird und aus jedem Höchstwert (17) der größte als Referenzzielwert ausgewählt wird und das Bedarfskriterium (36) umfasst, dass der Vorgabezielwert (33) größer als oder gleich dem Referenzzielwert ist, und bei verletztem Bedarfskriterium der Zielwert (18) auf den Referenzzielwert eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Ermitteln des Vorgabezielwerts (33) eine Energiemenge (34), die einer Differenz eines aktuellen Werts (32) des Ladezustands (12) und dem vorbestimmten Minimalwert (35) entspricht, ermittelt wird und für ein Integral, welches über das aktuelle Zeitfenster (13) den Leistungsfluss (11) der Energiespeichereinrichtung (24) als inversen Verlauf des Leistungsbedarfs (15) ohne den Vorgabezielwert (33) angibt, festgelegt wird, das ein Ergebnis des Integrals die Energiemenge (34) ergeben muss, und nach dem Vorgabezielwert (33) mathematisch aufgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zielwert (18) während des jeweiligen aktuellen Zeitfensters (13) angepasst wird, falls ein tatsächlicher Verlauf des Leistungsbedarfs (15) von der Bedarfsprädiktion (31) um einen vorbestimmten Toleranzwert abweicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen jeweils zwei Zeitfenstern (13) der Ladezustand (12) der Energiespeichereinrichtung (24) durch Nachladen von Energie auf einen vorbestimmten Maximalladezustand (L0) gebracht wird und/oder während des jeweils aktuellen Zeitfensters das Nachladen während eines Zeitraums durchzuführen, in welchem der Leistungsbedarf (15) kleiner als der Zielwert (18) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bedarfsprädiktion (31) auf der Grundlage eines beobachteten historischen Leistungsbedarfs (15) der zumindest einen Komponente (23) und/oder auf der Grundlage eines aktuellen Betriebsplans der zumindest einen Komponente (23) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Energiespeichereinrichtung (24) zumindest eine Batterie und/oder zumindest ein Brennstoffzellenkraftwerk und/oder zumindest ein Pumpspeicherkraftwerk und/oder zumindest ein Rotationsmassenspeicher betrieben wird.
Steuervorrichtung (27) für eine Leistungselektronik (26) einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (24), wobei die Steuervorrichtung (27) eine Recheneinrichtung (28) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Energiespeichersystem (25) mit einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (24) und mit einer Steuervorrichtung (27) nach Anspruch 8.
Anlage (20) mit zumindest einer elektrischen Komponente (23), die in zumindest einem Betriebszustand einen Leistungsbedarf (15) aufweist, sowie mit einem Energiespeichersystem (25) nach Anspruch 9.