DE102021214816A1

DE102021214816A1 - Verfahren und System zur Steuerung eines Stromnetzes

Info

Publication number: DE102021214816A1
Application number: DE102021214816.6A
Authority: DE
Inventors: Arvid Amthor; Michael Metzger; Stefan Niessen; Sebastian Schreck; Sebastian Thiem
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Stromnetzes mittels einer Netzsteuereinheit (6) und einer Steuervorrichtung (4) vorgeschlagen, wobei mehrere Energiesysteme zum Stromaustausch an dem Stromnetz angeschlossen sind, und jedes der Energiesysteme zur Steuerung seiner Anlagen (1) eine Steuereinheit (3) umfasst. Das Verfahren dient der lokalen Deckung eines Regelleistungsbedarfs, der durch die Netzsteuereinheit (6) bereitgestellt wird.Weiterhin betrifft die Erfindung ein System (10) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 15.
Zur Einhaltung der Systemstabilität (Netzfrequenz) von Stromnetzen ist das ständige Gleichgewicht von verbrauchter und bereitgestellter Leistung zu wahren. Um auf Schwankungen der Erzeugung und des Verbrauchs in Echtzeit reagieren zu können, werden Regelleistungskapazitäten vorgehalten, die verschieden schnell abgerufen werden können (Primär-, Sekundär- und Tertiärregelung).
Bisher wird die Regelleistung, insbesondere zur Primär- und Sekundärregelung, hauptsächlich von Großkraftwerken bereitgestellt, die schnell ihre Leistung hoch beziehungsweise runter regeln können.
Durch den zunehmenden Anteil volatiler, schwer vorhersagbarer Einspeisung erneuerbarer Energien, beispielsweise aus Windkraft und/oder Photovoltaikanlagen, sowie den Wegfall von thermischen Großkraftwerken (Kernkraft, Kohlekraft, Erdgas) erhöht sich der Bedarf an Regelleistung (Regelleistungsbedarf), die durch dezentrale Erzeuger beziehungsweise Verbraucher, beispielsweise Wärmepumpen, Elektrofahrzeuge und/oder Speicher, bereitgestellt werden muss. Erzeugung meint hierbei die Gewinnung einer bestimmten Energieform, das heißt die Umwandlung von Energieformen, beispielsweise zu elektrischer Energie (Stromerzeugung).
Grundsätzlich bilden sich hierbei im Wesentlichen zwei Herausforderungen aus. Zum einen bedarf der Abruf von Flexibilität durch mehrere tausend Kleinanlagen einer komplexeren Koordination verglichen mit dem Abruf von Regelleistung von wenigen Großkraftwerken. Zum anderen besteht beim Abruf von Flexibilität durch viele Kleinanlagen, die in den unteren Spannungsebenen angeschlossen sind, das Risiko, dass ein Abruf zu Netzengpässen im Verteilnetz und in den höheren Spannungsebenen führt. Fordert ein Übertragungsnetzbetreiber beispielsweise 100 Megawatt an positiver Regelleistung im Netzgebiet an, ohne beim Abruf auf die Lokalität der Anlagen zu achten, kann es passieren, dass zufällig alle Anlagen aus einem bestimmten Verteilnetzgebiet hochgefahren werden und es zu einer Spannungsbandverletzung und/oder thermischen Überlastung von Betriebsmitteln kommt.
Bisher wird versucht die genannten Schwierigkeiten durch Beschaffung von Regelleistung durch Übertragungsnetzbetreiber auf großflächigen Gebieten, beispielsweise TransnetBW in Baden-Württemberg, zu überwinden.
Weiterhin wird versucht Kleinanlagen durch Aggregatoren (Virtuelle Kraftwerke) zu bündeln, die dann am Regelleistungsmarkt handeln.
Allerdings eröffnen neuere Konzepte, wie beispielsweise lokale Energiemärkte, weitere Möglichkeiten die genannten Schwierigkeiten zu überwinden. Ein grundsätzlich lokaler Energiemarkt (Energiemarkt, Energiemarktplattform, Handelsplattform) ist beispielsweise aus dem Dokument EP 3518369 A1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung eines Stromnetzes bezüglich seines Regelleistungsbedarfs zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 15 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Stromnetzes mittels einer Netzsteuereinheit und einer Steuervorrichtung, wobei mehrere Energiesysteme zum Stromaustausch an dem Stromnetz angeschlossen sind, und jedes der Energiesysteme zur Steuerung seiner Anlagen eine Steuereinheit umfasst, ist wenigstens gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Übermitteln einer Maximalregelleistung und eines zugehörigen Zeitfensters für deren Bereitstellung innerhalb eines zukünftigen Zeitbereiches an die Steuervorrichtung durch jede Steuereinheit;
- Übermitteln eines Regelleistungsbedarfs durch die Netzsteuereinheit an die Steuervorrichtung für den zukünftigen Zeitbereich;
- Ermitteln von Sollregelleistungen zur Deckung des Regelleistungsbedarfs mittels einer mathematischen Optimierung durch die Steuervorrichtung, wobei die Optimierung wenigstens unter der Nebenbedingung erfolgt, dass die Sollregelleistung für jedes Energiesystem kleiner oder gleich seiner übermittelten Maximalregelleistung ist und innerhalb des zugehörigen Zeitfensters erfolgt; und
- Übermitteln der ermittelten Sollregelleistung an die Steuereinheit des jeweiligen Energiesystem; wobei
- die Sollregelleistung für die Steuerung der einen oder mehreren Anlagen des Energiesystems durch die Steuereinheit derart verwendet wird, dass die Sollregelleistung innerhalb des jeweiligen zugehörigen Zeitfensters durch die eine oder mehreren Anlagen des Energiesystems in das Stromnetz eingespeist wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine oder mehrere Funktionen, Merkmale und/oder Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer seiner Ausgestaltungen können computergestützt sein.
Aus struktureller Sicht definiert, insbesondere der IPCC Fifth Assessment Report (Annex I, Seite 1261), ein Energiesystem als: „Alle Komponenten, die sich auf die Erzeugung, Umwandlung, Lieferung und Nutzung von Energie beziehen“. Beispielsweise sind Wohngebäude, Bürogebäude, Campus sowie industrielle Anlagen Energiesysteme im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Energiesysteme umfassen typischerweise mehrere Anlagen, insbesondere energietechnische Anlagen, beispielsweise Energiewandlungsanlagen, Verbrauchsanlagen und/oder Speicheranlagen.
Als Anlagen (Betriebsmittel) kann das Energiesystem eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: Stromgeneratoren, Kraftwärmekopplungsanlagen, insbesondere Blockheizkraftwerke, Gasboiler, Dieselgeneratoren, Wärmepumpen, Kompressionskältemaschinen, Absorptionskältemaschinen, Pumpen, Fernwärmenetzwerke, Energietransferleitungen, Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen, Biomasseanlagen, Biogasanlagen, Müllverbrennungsanlagen, industrielle Anlagen, konventionelle Kraftwerke und/oder dergleichen.
Grundsätzlich können die Energiesysteme in Energienutzer beziehungsweise Energieverbraucher (Verbraucher), in Energiewandler beziehungsweise Energieerzeuger (Erzeuger) und in Prosumer, die Energie sowohl nutzen/verbrauchen als auch bereitstellen beziehungsweise gewinnen können, kategorisiert werden. Hierbei werden Energiewandler umgangssprachlich als Energieerzeuger bezeichnet, wobei sich der Begriff der Erzeugung auf die bereitgestellte Energieform, beispielsweise elektrischer Strom bei Stromerzeugern, bezieht.
Die Steuervorrichtung ist bezüglich der mehreren Energiesysteme eine zentrale Steuervorrichtung. Sie dient insbesondere zur Koordinierung/Steuerung der Energieaustausche beziehungsweise Leistungsaustausche zwischen den Energiesystemen. Besonders bevorzugt bildet die Steuervorrichtung eine Steuerungsplattform eines lokalen Energiemarktes aus. Durch einen lokalen Energiemarkt beziehungsweise der Steuervorrichtung können Energiesysteme lokal gewonnene Energie, insbesondere elektrische Energie (Strom), untereinander austauschen und handeln. Hierbei ermöglicht es der lokale Energiemarkt durch seine dezentrale technische Ausgestaltung die lokale gewonnene Energie effizient mit dem lokalen Energiebedarf beziehungsweise Energieverbrauch abzustimmen. Somit ist ein lokaler Energiemarkt besonders im Hinblick auf erneuerbare Energien, die typischerweise lokal gewonnen werden, und im Hinblick auf seinen Regelleistungsbedarf vorteilhaft.
Die Netzsteuereinheit, insbesondere eines Netzbetreibers, dient der grundsätzlichen Steuerung und gegebenenfalls Überwachung des Stromnetzes beziehungsweise seines Zustandes. Die Netzsteuereinheit stellt somit die Netzstabilität sicher.
Ein Stromnetz ist insbesondere ein elektrisches Versorgungsnetz mit einem festgelegten Netzgebiet, beispielsweise ein Mittel- oder Niederspanungsnetz. Das Stromnetz kann in ein übergeordnetes Stromnetz eingebunden sein.
Die Regelleistung kann Wirkleistung und/oder Blindleistung umfassen.
Die Maximalregelleistung ist die maximale Regelleistung, die das jeweilige Energiesystem innerhalb des zugehörigen Zeitfensters bereitstellen, das heißt in das Stromnetz einspeisen kann. Hierbei kann die eingespeiste Regelleistung positive und negative Werte aufweisen. Wird eine positive Regelleistung eingespeist, korrespondiert dies zu einer Leistungserhöhung beziehungsweise einem Lastabwurf. Wird eine negative Regelleistung eingespeist korrespondiert dies zu einer Leistungsverminderung beziehungsweise einer Lasterhöhung.
Das Übermitteln der genannten Daten/Informationen wird durch entsprechend ausgebildete Kommunikationsschnittstellen zwischen den Steuereinheiten, der zentralen Steuervorrichtung sowie der Netzsteuereinheit ermöglicht. Beispielsweise umfassen die Steuereinheiten hierzu sogenannte Edge Devices sowie Steuergeräte. Die Edge Devices dienen hierbei unter anderem der Kommunikation zwischen den genannten Vorrichtungen/Einheiten und die Steuergeräte der Ansteuerung der Anlagen. Im Hinblick auf einen lokalen Energiemarkt können die Steuereinheiten Bestandteil eines sogenannten Handelsagenten sein. Weiterhin können die Steuereinheiten auf weitere technische Parameter der Anlagen beziehungsweise des jeweiligen Energiesystems Zugriff haben, beispielsweise auf Sollleistungen, Leistungsänderungsgeschwindigkeiten, Betriebsstatus sowie historische Daten oder Messdaten. Dadurch können für verschiedene Anlagen eines Energiesystems, beispielsweise Biodieselgeneratoren, Elektrofahrzeuge, Energiespeicher und/oder Photovoltaikanlagen, Maximalregelleistungen mit ihren zugehörigen Zeitfenstern von der Steuereinheit an die zentrale Steuervorrichtung übermittelt werden.
Ein mathematisches Optimierungsverfahren beziehungsweise eine Optimierung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Minimierung oder Maximierung einer Zielfunktion, das heißt zur Extremalisierung einer Zielfunktion. Die Minimierung beziehungsweise Maximierung der Zielfunktion ist typischerweise äußerst komplex und kann daher lediglich numerisch erfolgen. Die Zielfunktion charakterisiert hierbei eine Eigenschaft oder eine Größe des Systems, beispielsweise die Gesamtkohlenstoffdioxidemissionen und/oder die Gesamtbetriebskosten. Die Zielfunktion weist Parameter und Variablen auf. Das Ergebnis der Optimierung sind die Werte der Variablen. Die Parameter sind fest und parametrisieren die für das System spezifische Zielfunktion. Vorliegend bilden die Sollregelleistungen Variablen der Zielfunktion aus. Weitere Variablen können vorgesehen sein. Typischerweise wird für die Optimierung kein exaktes Minimum oder Maximum der Zielfunktion erreicht, sondern es ist ausreichend diesem, beispielsweise durch ein Festlegen eines Schwellenwertes, hinreichend nahe zu kommen. Weiterhin erfolgt die Optimierung typischerweise unter einer Berücksichtigung mehrerer Nebenbedingungen.
Nebenbedingungen, Randbedingungen oder Zwangsbedingungen - hier zusammenfassend als Nebenbedingungen bezeichnet - sind insbesondere technische Bedingungen, Eigenschaften und/oder Relationen, die die Parameter und/oder Variablen des Optimierungsverfahrens erfüllen müssen. Diese können als Gleichung und/oder Ungleichung gegeben sein, und/oder explizit eine Menge von zulässigen Werten der Parameter und/oder zulässigen Werten der Variablen beschreiben.
Gemäß einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden eine Maximalregelleistung und ein zugehöriges Zeitfenster für deren Bereitstellung innerhalb eines zukünftigen Zeitbereiches an die Steuervorrichtung durch jede Steuereinheit übermittelt. Mit anderen Worten übermitteln die Steuereinheiten der Energiesysteme die Maximalregelleistung beziehungsweise die Maximalregelleistungen mit dem Zeitbereich ihrer möglichen Bereitstellung (zugehöriges Zeitfenster) an die Steuervorrichtung. Es können mehrere solcher Zeitfenster mit verschiedenen Maximalregelleistungen vorgesehen sein. Mit anderen Worten wird bevorzugt eine zeitlich über den zukünftigen Zeitbereich aufgelöste Maximalregelleistung an die zentrale Steuervorrichtung übermittelt. Im Hinblick auf einen lokalen Energiemarkt kann die Maximalregelleistung sowie ihr zugehöriges Zeitfenster zusammen mit einem Regelleistungsangebot an die zentrale Steuervorrichtung übermittelt werden. Hierbei kann zusätzlich eine Leistungsvergütung für den Abruf der bereitstellbaren Regelleistung an die Steuervorrichtung übermittelt werden. Weiterhin kann die Art der Regelleistung, das heißt ihr Vorzeichen, an die Steuervorrichtung übermittelt werden. Ein Regelleistungsangebot im Rahmen eines lokalen Energiemarktes, welches von den Steuereinheiten der Energiesysteme an die zentrale Steuervorrichtung übermittelt wird, ist somit durch die Maximalregelleistung, die Art der Regelleistung, den Zeitraum der möglichen Bereitstellung (Zeitfenster) sowie einer möglichen Leistungsvergütung für den Abruf der Regelleistung gekennzeichnet. Weiterhin können Anfahrgeschwindigkeiten [kW/min] und/oder Arbeitsvergütungen durch die Steuereinheiten an die zentrale Steuervorrichtung übermittelt werden. Das Übermitteln der Maximalregelleistung sowie ihres zugehörigen Zeitfensters beziehungsweise das Übermitteln der Angebote kann zeitlich (quasi)kontinuierlich, insbesondere innerhalb von 15-Minuten-Intervallen, erfolgen.
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Regelleistungsbedarf durch die Netzsteuereinheit an die Steuervorrichtung für den zukünftigen Zeitbereich übermittelt. Dadurch ist die zentrale Steuervorrichtung in Kenntnis über den innerhalb des zukünftigen Zeitbereiches erforderlichen Regelleistungsbedarf. Der zweite Schritt ist deshalb von Vorteil, da typischerweise nur der Netzbetreiber als Systemverantwortlicher und somit die Netzsteuereinheit in Kenntnis des Regelleistungsbedarfs ist. Hierbei wird der Regelleistungsbedarf zeitaufgelöst und bevorzugt zusätzlich ortaufgelöst und/oder netzknotenaufgelöst, beispielsweise an einem Transformator, sowie bezüglich seines Vorzeichens (positiver oder negativer Regelleistungsbedarfs) von der Netzsteuereinheit an die zentrale Steuervorrichtung übermittelt. Die Netzsteuereinheit ist weiterhin bevorzugt dazu ausgebildet, den Regelleistungsbedarf für den zukünftigen Zeitbereich zu ermitteln, das heißt eine Prognose zu erstellen. Insbesondere wird der Regelleistungsbedarf für den nächsten Tag berechnet beziehungsweise ermittelt. Hierzu können vergangene Optimierungsergebnisse der Steuerungsvorrichtung verwendet werden. Weiterhin kann die Netzsteuereinheit für Netzkoppelpunkte des Stromnetzes mit einem vorgelagerten beziehungsweise übergeordneten Stromnetz (Übertragungsnetzbetreiber) einen Regelleistungsbedarf des übergeordneten Stromnetzes in das zur Netzsteuereinheit zugehörige Stromnetz übernehmen.
Gemäß einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Sollregelleistungen zur Deckung des Regelleistungsbedarfs mittels einer mathematischen Optimierung durch die Steuervorrichtung ermittelt. Hierbei erfolgt die Optimierung unter der Nebenbedingung, dass die Sollregelleistung für jedes Energiesystem kleiner oder gleich seiner übermittelten Maximalregelleistung ist und innerhalb des zugehörigen Zeitfensters erfolgt. Mit anderen Worten sind die Sollregelleistungen, die dem Betrieb der Anlagen der Energiesysteme in Hinblick auf die wenigstens teilweise Deckung des Regelleistungsbedarfs zugrunde liegen, Variablen einer Zielfunktion der Optimierung. Die Zielfunktion wird bezüglich ihres Wertes minimiert oder maximiert, woraus die Sollregelleistung jedes Energiesystems beziehungsweise jeder teilnehmenden Anlage jeden Energiesystems ermittelt beziehungsweise bezüglich ihres Wertes ermittelt werden. Beispielsweise wird die Zielfunktion derart festgelegt, dass der Regelleistungsbedarf bestmöglich gedeckt wird. Weiterhin ist denkbar die Zielfunktion derart festzulegen, dass eine möglichst kostengünstige Deckung des Regelleistungsbedarfs erfolgt. Technisch maßgeblich ist jedoch die Deckung des (zeitabhängigen) Regelleistungsbedarfs mit möglichst wenig Ressourcen, das heißt eine möglichst energetisch effiziente lokale Deckung des Regelleistungsbedarfs. Das ermöglicht es beispielsweise, dass bevorzugt erneuerbarer Energien zur Deckung herangezogen werden. Diese sind insbesondere bezüglich ihres CO₂-Fußabdruckes (englisch: CO₂-Footprint) bevorzugt, wobei weitere Umwelt- und/oder Treibhausindikatoren heranziehbar sind. Beispielsweise wird somit die Zielfunktion durch die Gesamtkohlenstoffdioxidemissionen ausgebildet, sodass der Regelleistungsbedarfs mit einer minimaler Gesamtkohlenstoffdioxidemission gedeckt wird. Hierbei ist die Zielfunktion eine Linearkombination der Produkte zwischen den Sollregelleistungen (Variablen) und spezifischen Kohlenstoffdioxidemissionen [g/kW] beziehungsweise [g/kWh].
Die verwendete Nebenbedingung beziehungsweise verwendeten Nebenbedingungen des dritten Schrittes stellen sicher, dass das Ergebnis der Optimierung, das heißt die ermittelten Sollregelleistungen, die technischen Anforderungen und Ausgestaltungen der Energiesysteme und ihrer Anlagen berücksichtigt. Zum einen wird sichergestellt, dass ein Energiesystem nur dann eine von Null verschiedene Sollregelleistung zugewiesen bekommt, wenn diese im übermittelten Zeitfenster liegt. Zum anderen wird sichergestellt, dass die technische Maximalregelleistung, die das jeweilige Energiesystem im zugehörigen Zeitfenster maximal bereitstellen und einspeisen kann, ebenfalls nicht überschritten wird. Die Nebenbedingungen sowie das Übermitteln der hierzu erforderlichen Daten/Informationen stellt somit die Verknüpfung des Optimierungsergebnisses mit der physikalischen/technischen Realität sicher. Die übermittelten Maximalregelleistungen können näherungsweise Wirkleistungsbeschränkungen sein.
In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ermittelten Sollregelleistungen an die Steuereinheit des jeweiligen Energiesystem übermittelt. Dadurch ist die Steuereinheit in Kenntnis darüber, wann welche Regelleistung in das Stromnetz zur Deckung des Regelleistungsbedarfs einzuspeisen ist. Mit anderen Worten wird die Sollregelleistung für die Steuerung der einen oder mehrerer Anlagen des Energiesystems durch die Steuereinheit derart verwendet, dass die Sollregelleistung innerhalb des jeweiligen zugehörigen Zeitfensters durch die eine oder mehreren Anlagen des Energiesystems in das Stromnetz eingespeist wird. Die Sollregelleistungen bilden somit Sollwerte für die Steuerung/Regelung der Anlagen durch die Steuereinheit des jeweiligen Energiesystems aus. Mit anderen Worten gibt die Steuereinheit die Sollregelleistung an ein entsprechendes Steuergerät der Anlage weiter und/oder übermittelt die Sollregelleistungen beziehungsweise ein entsprechendes Signal an die Anlage, die dann die Regelleistung entsprechend ihrem Sollregelleistungswert in das Stromnetz einspeist. Insbesondere werden als Sollregelleistungen Wirkleistungssollwerte verwendet. Zur Deckung des Blindleistungsbedarfs kann das Verfahren alternativ oder ergänzend mit Blindleistungssollwerten durchgeführt werden. Die Leistungserbringung, das heißt die Bereitstellung beziehungsweise Einspeisung der gemäß den Sollregelleistungen vorgesehenen Regelleistung kann als fünfter Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen werden.
Das vorliegende Verfahren ermöglicht somit eine effiziente Einbindung von dezentralen Erzeugern zur Deckung des Regelleistungsbedarfs. Hierbei können Netzengpässe beziehungsweise Netzüberlastungen vorab verhindert werden. Insbesondere erfolgt ein vorteilhafter über das Stromnetz beziehungsweise die Energiesysteme verteilter Abruf der Regelleistung.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass über die zentrale Steuervorrichtung der Netzsteuereinheit und somit dem Netzbetreiber mehrere vorteilhaften Daten/Informationen bezüglich des Betriebes des Stromnetzes zur Verfügung gestellt werden kann. Beispielsweise übermittelt die zentrale Steuervorrichtung hierzu das Ergebnis der Optimierung ebenfalls an die Netzsteuereinheit. Dadurch kann festgestellt werden, an welchen Netzknoten des Stromnetzes noch zusätzlich Flexibilität, beispielsweise in Form von Energiespeichern, zugebaut werden sollte.
Weiterhin können ungenutzte Regelleistungskapazitäten im Verteilernetz verbessert erschlossen werden.
Zudem können durch die wenigstens teilweise dezentrale Deckung, das heißt lokale Deckung, des Regelleistungsbedarfs entsprechende Regelleistungskapazitäten von Großkraftwerken entfallen. Mit anderen Worten werden Großkraftwerke bezüglich der Bereitstellung von Regelleistung entlastet. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist hierbei, dass der Regelleistungsbedarf, soweit möglich, bereits lokal gedeckt wird, insbesondere im Rahmen eines lokalen Energiemarktes.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein vorteilhaftes Verfahren zur lokalen Regelleistungsdeckung bereit, welches lokale Energiesysteme über die zentrale Steuervorrichtung mit der Netzsteuereinheit zur Regelleistungsdeckung technisch verknüpft. Ein erfindungsgemäßes System weist somit drei Teilsysteme auf, nämlich die Energiesysteme, die bezüglich der Energiesysteme zentralen Steuervorrichtung sowie die Netzsteuereinheit des Netzbetreibers. Hierbei stellen die Energiesysteme beziehungsweise ihre Anlagen die jeweiligen Regelleistungen bereit, die zentrale Steuervorrichtung sammelt die Informationen aus den Energiesystemen hierzu ein und löst das Problem der bestmöglichen Regelleistungsallokation, und die Netzsteuereinheit stellt hierzu den mit dem Stromnetz assoziierten Regelleistungsbedarf und gegebenenfalls weitere Netzrandbedingungen und/oder die Netztopologie zur Verfügung.
Somit wirken gemäß dem vorliegenden Verfahren die Energiesysteme, die zentralen Steuervorrichtung und die Netzsteuereinheit zur Lösung des technischen Problems einer möglichst effizienten Regelleistungsdeckung durch dezentrale Erzeuger/Verbraucher/Prosumer synergetisch zusammen.
Das erfindungsgemäße System zur Steuerung eines Stromnetzes, umfasst eine Netzsteuereinheit zur Steuerung des Stromnetzes und zum Bereitstellen eines Regelleistungsbedarfs für einen zukünftigen Zeitbereich, mehrere Energiesysteme, die zum Stromaustausch an das Stromnetz angeschlossen sind, wobei jedes der Energiesysteme eine zur Steuerung seiner Anlagen ausgebildete Steuereinheit umfasst, sowie eine Steuervorrichtung die dazu ausgebildet ist, eine mathematische Optimierung zum Ermitteln von Sollregelleistungen zur Deckung des Regelleistungsbedarfs und für die Steuerung der Anlagen der Energiesysteme durchzuführen. Das erfindungsgemäße System ist dadurch gekennzeichnet, dass das System weiterhin dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen durchzuführen.
Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichwertige und gleichwirkende Vorteile und/oder Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Regelleistungsbedarf für wenigstens einen Teil der Netzknoten des Stromnetzes netzknotenaufgelöst übermittelt.
Mit anderen Worten stellt die Netzsteuereinheit einen wenigstens teilweise netzknotenaufgelösten Regelleistungsbedarf bereit. Hierzu wird für wenigstens einen Teil der Netzknoten des Netzes der Regelleistungsbedarf an diesen Netzknoten über den zukünftigen Zeitbereich bereitgestellt. Mit anderen Worten wird für jeden dieser Netzknoten ein zeitabhängiger Regelleistungsbereich bereitgestellt. Der Regelleistungsbedarf ist somit ortsaufgelöst (Netzknoten) und zeitaufgelöst. Die Zeitauslösung entspricht hierbei der zeitlichen Diskretisierung des zukünftigen Zeitbereiches. Beispielsweise wird der zukünftige Zeitbereich in 15-Minuten-Intervalle eingeteilt. Durch die Verwendung des netzknotenaufgelösten Regelleistungsbedarfs wird das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert, da die verschiedenen Regelleistungsanforderungen an den Netzknoten verbessert berücksichtigt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Optimierung ebenfalls netzknotenaufgelöst durchgeführt.
Dadurch ist die Optimierung vorteilhafterweise an die Netzknotenauflösung (Ortsauflösung) des übermittelten Regelleistungsbedarfes angepasst.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der netzknotenaufgelöste Regelleistungsbedarf durch die Netzsteuereinheit, insbesondere mittels einer Lastflussrechnung, ermittelt.
Es ist erforderlich, dass der Regelleistungsbedarf vorab für den zukünftigen Zeitbereich, beispielsweise den nächsten Tag, ermittelt wird. Mit anderen Worten muss der zeitliche Verlauf der Regelleistung für den beziehungsweise über den zukünftigen Zeitbereich ermittelt werden. Die Netzsteuereinheit hat vorteilhafterweise hierzu die erforderlichen Informationen, sodass vorteilhafterweise diese Regelleistungsbedarfsprognose durch die Netzsteuereinheit ermittelt wird. Hierzu können bevorzugt eine oder mehrere Lastflussrechnungen, besonders bevorzugt unterstützt durch neuronale Netze, verwendet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die ermittelten Sollregelleistungen zusätzlich an die Netzsteuereinheit übermittelt.
Vorteilhafterweise wird dadurch die Ermittlung des Regelleistungsbedarfs verbessert. Das ist deshalb der Fall, da die Netzsteuereinheit sinnbildlich durch die ermittelten Sollregelleistungen, die dann den tatsächlichen eingespeisten Regelleistungen zugrunde liegen, lernen kann. Zudem ist die Netzsteuereinheit dadurch in Kenntnis gesetzt, welches Energiesystem, zu welchem Zeitpunkt, welche Regelleistung in das Stromnetz einspeisen soll. Dadurch kann ein gezieltes Abrufen der Regelleistung durch die Netzsteuereinheit erfolgen, sodass vorteilhafterweise nicht erwartete Änderungen bezüglich des Regelleistungsbedarfs berücksichtigt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Optimierung unter der weiteren Nebenbedingung, dass Netzrandbedingungen des Stromnetzes eingehalten werden.
Hierzu werden die Netzrandbedingungen vorab der Optimierung bevorzugt von der Netzsteuereinheit an die Steuervorrichtung übermittelt. Näherungsweise können sich die Netzrandbedingungen lediglich auf die zulässigen Wirkleistungen beziehen. Dadurch wird die Optimierung vereinfacht und die Rechenzeit verkürzt. Weiterhin wird durch die Berücksichtigung der Netzrandbedingungen als Nebenbedingung der Optimierung sichergestellt, dass die ermittelten Sollregelleistungen und somit dann ebenfalls die tatsächlich eingespeisten Regelleistungen nicht zu einer Netzüberlastung führen. Mit anderen Worten werden dadurch Netzüberlastungen, die insbesondere in lokalen Netzen von Bedeutung sind, verhindert oder zumindest abgemildert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Regelleistungsbedarf dieselbe zeitliche Auflösung wie die Optimierung auf, insbesondere eine zeitliche Auflösung von 15 Minuten. Insbesondere wird die Optimierung in Zeitschritten von 15 Minuten wiederholt durchgeführt.
Dadurch ist der Regelleistungsbedarf beziehungsweise seine Prognose vorteilhafterweise auf die zeitliche Auflösung der Optimierung, die die Steuervorrichtung durchführt, abgestimmt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung übermittelt die Netzsteuereinheit zum Abrufen einer der Regelleistungen vorab ein Abrufsignal an die Steuereinheit des zughörigen Energiesystems.
Dadurch wird vorteilhafterweise nochmals prüfbar, ob der ermittelte Sollregelleistungsbedarf tatsächlich erforderlich ist. Somit kann auf Änderungen bezüglich des tatsächlichen Regelleistungsbedarfs gegenüber seiner Prognose reagiert werden. Mit anderen Worten wird die ermittelte Sollregelleistung nur dann abgerufen, wenn sie auch tatsächlich erforderlich ist. Das ist deshalb von Vorteil, da grundsätzlich der Regelleistungsbedarf zu minimieren ist.
Hierbei ist es bevorzugt, wenn das Abrufsignal über die Steuervorrichtung an die Steuereinheit übermittelt wird.
Mit anderen Worten wird dadurch vorteilhafterweise die zentrale Steuervorrichtung über den Abruf der jeweiligen Regelleistung in Kenntnis gesetzt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfassen eine oder mehrere Messeinheiten des jeweiligen Energiesystems Messdaten bezüglich der Bereitstellung und/oder Einspeisung der Regelleistung, und übermitteln diese an die Steuervorrichtung.
Dadurch hat die zentrale Steuervorrichtung vorteilhafterweise Kenntnis darüber, ob die ermittelte Sollregelleistung auch tatsächlich bereitgestellt und in das Stromnetz eingespeist wurde. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine nachträgliche Prüfung der Regelleistungseinspeisung. Mit anderen Worten wird dadurch sichergestellt, dass das jeweilige Energiesystem die im Rahmen eines lokalen Energiemarkts vereinbarte Regelleistung bereitgestellt/erzeugt hat und in das Stromnetz innerhalb des vereinbarten Zeitfenster eingespeist hat. Dies ermöglicht zudem eine Abrechnung der erbrachten Leistungen über die Steuervorrichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Zeitfenster eine Dauer von 1,5 Stunden, von einer Stunde oder von 15 Minuten auf.
Dadurch ist sichergestellt, dass ebenfalls die Zeitfenster der einzelnen Energiesysteme untereinander und auf die typischen Zeitskalen der Steuervorrichtung und/oder der Netzsteuereinheit abgestimmt sind. Insbesondere sind Zeitfenster von 15 Minuten von besonderem Vorteil. Hierbei können die Energiesysteme mittels ihrer Steuereinheiten ihre zeitabhängige Maximalregelleistung in einer zeitlichen Diskretisierung von 15 Minuten über den zukünftigen Zeitbereich, insbesondere den nächsten Tag, an die Steuervorrichtung übermitteln.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird als zukünftiger Zeitbereich der nächste Tag verwendet.
Mit anderen Worten ist der zukünftige Zeitbereich bevorzugt der nächste Tag. Dadurch erfolgt die Ermittlung der Sollregelleistungen vorteilhafterweise einen Tag im Voraus (englisch: Day Ahead). Alternativ oder ergänzend kann eine Ermittlung unter dem Tag (englisch: Intraday) vorgesehen sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Optimierung durch ein Extremalisieren einer Zielfunktion, wobei die Sollregelleistungen Variablen der Zielfunktion ausbilden, deren Werte durch das Extremalisieren der Zielfunktion ermittelt werden.
Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass eine im Hinblick der Zielfunktion möglichst effiziente Deckung des Regelleistungsbedarfs erfolgt. Quantifiziert beziehungsweise modelliert die Zielfunktion beispielsweise die Gesamtkohlenstoffdioxidemissionen, die mit der Bereitstellung der Regelleistungen assoziiert ist, so kann dadurch vorteilhafterweise eine möglichst CO₂-arme Deckung des Regelleistungsbedarfs erreicht werden.
Bevorzugt wird hierbei als Zielfunktion eine Linearkombination von Regelleistungsbedarf und den Sollregelleistungen verwendet, und diese Zielfunktion durch die Optimierung minimiert. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Zielfunktion Produktterme gebildet aus den Sollregelleistungen beziehungsweise ihren Variablen und zugehörigen Parametern umfasst. Als Parameter können spezifische Vergütungen vorgesehen sein. Bevorzugte Parameter sind die spezifischen Kohlenstoffdioxidemissionen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur schematisiert ein Verfahren und ein System gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente können in einer der Figuren oder in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein.
Die Figur zeigt ein System 10 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Die Pfeile in der Figur repräsentieren grundsätzlich das Übermitteln und/oder Empfangen von Daten/Informationen. Die vertikale Richtung der Figur entspricht im Wesentlichen einem groben möglichen zeitlichen Ablauf des Verfahrens.
Das System 10 umfasst wenigstens mehrere Energiesysteme, eine Steuervorrichtung 4 sowie eine Netzsteuereinheit 6. Die Energiesysteme umfassen eine oder mehrere Anlagen 1 zur Erzeugung/Bereitstellung von Regelleistung, eine oder mehrere Steuergeräte 2 zur Steuerung/Regelung der Anlagen 1 und Steuereinheiten 3 (Edge Device). Die Steuereinheiten 3 können die Steuergeräte 2 umfassen. Die Steuereinheiten 3 sind über die Steuergeräte 2 dazu ausgebildet, die Anlagen 1 des jeweiligen Energiesystems zu steuern oder zu regeln. In der Figur wird somit das Energiesystem beziehungsweise werden die Energiesysteme durch die Bezugszeichen 1, 2 und 3 repräsentiert.
Die Steuervorrichtung 4 ist bezüglich der Energiesysteme eine zentrale Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung 4 ist dazu ausgebildet, basierend auf Daten/Informationen der Energiesysteme eine mathematische Optimierung 101 durchzuführen. Dies erfolgt durch die Optimierungseinheit 5 der Steuervorrichtung 4. Die Steuerungsvorrichtung 4 liegt sinnbildlich zwischen den Energiesystemen und der Netzsteuereinheit 6. Die Steuerungsvorrichtung 4 bildet somit eine Schnittstelle zwischen den Energiesystemen und der Netzsteuereinheit 6, beispielsweise eines Netzbetreibers, aus.
Zunächst übermitteln die Anlagen 1 erfasste Messdaten bezüglich der Bereitstellung/Erzeugung von Regelleistung und/oder sonstiger Leistungen an die Steuergeräte 2 der Anlagen 1. Das Übermitten und/oder Erfassen der Messdaten durch die Steuergeräte 2 ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet. Die Steuergeräte 2 übermitteln die erfassten Messdaten weiter an die Steuereinheit 3. Das Übermitteln der Messdaten von den Steuergeräten 2 an die Steuereinheit 3 ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 23 gekennzeichnet. Somit ist die Steuereinheit 3 in Kenntnis der Messdaten bezüglich der Anlagen 1 desjeweiligen Energiesystems.
Die Steuereinheiten 3 ermitteln basierend auf den übermittelten Messdaten eine Maximalregelleistung sowie ein zugehöriges Zeitfenster, in welchem diese bereitstellbar ist, und übermitteln dies an die Steuervorrichtung 4. Dies ist mit dem Bezugszeichen 345 gekennzeichnet. Im Rahmen eines lokalen Energiemarktes erfolgt dies durch eine Erstellung eines Regelleistungsangebots zur Bereitstellung einer Regelleistung. Technisch ist ein solches wenigstens durch den maximalen Wert der Regelleistung (Maximalregelleitung), die innerhalb eines bestimmten Zeitfensters bereitgestellt werden kann, gekennzeichnet. Weitere technische Daten, beispielsweise Nennleistungen, Anlaufzeiten/-geschwindigkeiten und/oder sonstige mit dem Anlagen 1 technisch assoziierte Größen können zur Übermittlung an die Steuervorrichtung 4 vorgesehen sein, und gegebenenfalls ebenfalls Teil des Angebotes sein.
Die Netzsteuereinheit 6 übermittelt für einen zukünftigen Zeitbereich, insbesondere den nächsten Tag, einen Regelleistungsbedarf an die Steuervorrichtung 4. Dies ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 64 gekennzeichnet. Somit ist die Steuervorrichtung 4 ebenfalls in Kenntnis des zu erwartenden Regelleistungsbedarfs. Der Regelleistungsbedarf kann durch die Netzsteuereinheit 6 mittels einer oder mehreren Lastflussrechnungen, insbesondere für den nächsten Tag, berechnet beziehungsweise ermittelt werden. Der Regelleistungsbedarf ist über den nächsten Tag zeitabhängig und gegebenenfalls netzknotenaufgelöst. Zusammenfassend ist die Steuervorrichtung 4 sinnbildlich in Kenntnis darüber, welchen maximalen Beitrag die Energiesysteme zu welchen Zeiten zur Deckung der Regelleistung leisten können, und wie hoch der Regelleistungsbedarf zu welchem Zeitpunkt des zukünftigen Zeitbereiches ist. Diese über die zentrale Steuervorrichtung 4 zusammengeführten Daten/Information kann diese verwenden, um lokale Erzeuger/Verbraucher/Prosumer (Energiesysteme) zur Deckung der Regelleistung heranzuziehen. Hierzu führt die Steuervorrichtung 4 mittels ihrer Optimierungseinheit 5 eine Optimierung 101 durch. Das Bezugszeichen 100 deutet den Start der Optimierung 101 beziehungsweise des Optimierungsverfahrens 101 an.
Die Optimierung 101 erfolgt durch ein mathematisches Optimierungsverfahren, welches typischerweise numerisch, insbesondere computergestützt, durchgeführt wird. Die Optimierung beruht auf einer Zielfunktion. Die Variablen dieser Zielfunktion sind die zu ermittelnden Sollregelleistungen. Typischerweise wird die Zielfunktion mittels der Optimierung minimiert. Hierbei werden für die Variablen beziehungsweise für die Sollregelleistungen Werte bestimmt, die die Zielfunktion, das heißt ihren Wert, minimieren. Insbesondere wird dadurch eine möglichst CO₂-arme Deckung des Regelleistungsbedarfs ermöglicht. Weiterhin ist denkbar, dass eine möglichst hohe lokale Deckung des Regelleistungsbedarfs durch eine entsprechend ausgestaltete Zielfunktion erreicht wird. Grundsätzlich muss im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Regelleistungsbedarf nicht vollständig gedeckt werden. Dies ist auch nicht immer möglich. Dennoch kann durch eine entsprechende Zielfunktion versucht werden, eine möglichst hohe Deckung durch die lokalen Erzeuger/Verbraucher/Prosumer (Energiesystem) zu erreichen.
Für die Optimierung 101 ist es erforderlich, dass die technischen Randbedingungen beziehungsweise die technischen Möglichkeiten der Energiesysteme beziehungsweise ihrer Anlagen 1 berücksichtigt werden. Dies wird durch ein Übermitteln 45 der Maximalregelleistungen sowie der zugehörigen Zeitfenster an die Optimierungseinheit 5 der Steuervorrichtung 4 sichergestellt. Mit anderen Worten kann dadurch die Optimierung 101 die Maximalregelleistungen sowie ihre zugehörigen Zeitfenster als Nebenbedingungen berücksichtigen. Hierbei wird der Wertebereich der Sollregelleistungen durch ihre Maximalregelleistungen eingeschränkt.
Das Ergebnis der Optimierung 101 (Optimierungsergebnis) wird wenigstens durch die zeitabhängigen Sollregelleistungen gebildet. Das Optimierungsergebnis wird an die Steuervorrichtung 4 übermittelt. Dies ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet. Weiterhin wird die Netzsteuereinheit 6 ebenfalls über das Optimierungsergebnis unterrichtet, das heißt das Optimierungsergebnis wird ebenfalls an die Netzsteuereinheit 6 übermittelt. Dies ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 56 gekennzeichnet.
Die Steuervorrichtung 4 leitet das Optimierungsergebnis an die Steuereinheiten 3 der Energiesysteme weiter und/oder erstellt basierend auf dem Optimierungsergebnis bereits Betriebsfahrpläne für die Anlagen 1 der Energiesysteme. Dies ist durch das Bezugszeichen 354 gekennzeichnet.
Die an die Steuereinheiten 3 übermittelten Sollregelleistungen mit ihren zugehörigen Zeitfenstern (zeitabhängige Sollregelleistungen) und/oder die bereits erstellten Betriebsfahrpläne, werden durch die Steuereinheiten 3 an die jeweiligen Steuergeräte 2 übermittelt (siehe Bezugszeichen 32, 21). Die Steuergeräte 2 erzeugen hieraus entsprechende Steuersignale für die Anlagen 1, sodass die Regelleistung gemäß der ermittelten Sollregelleistung zum ermittelten Zeitpunkt beziehungsweise innerhalb des ermittelten Zeitfensters durch die jeweilige Anlage 1 bereitgestellt beziehungsweise in das Stromnetz eingespeist wird. Zum Abrufen der Regelleistungen kann vorab ein Abrufsignal der Netzsteuereinheit 6 vorgesehen sein. Dies ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 653 gekennzeichnet. Das Abrufsignal kann über die Optimierungseinheit 5 und somit über die Steuervorrichtung 4 übermittelt werden. Dadurch ist ebenfalls die Steuervorrichtung 4 darüber in Kenntnis, dass die ermittelten Sollregelleistungen tatsächlich abgerufen werden. Der Zeitraum der Leistungserbringung ist durch die Bezugszeichen 102 (Start) und 103 (Ende) symbolisiert. Die Leistungserbringung kann, wie bereits die Optimierung, wiederholt durchgeführt werden.
Nach dem Ende 103 der Leistungserbringung, das heißt der Einspeisung der jeweiligen Regelleistungen, kann eine Überprüfung 104 mittels einer Prüfeinheit 104 erfolgen. Hierbei wird überprüft, welche Regelleistung durch welches Energiesystem zu welchem Zeitpunkt beziehungsweise innerhalb welcher Zeitfenster tatsächlich erbracht, das heißt in das Stromnetz eingespeist wurde. Die Überprüfung 104 basiert hierbei auf Messdaten der Anlagen 1, die an die Prüfeinheit 104 übermittelt werden. Dies ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnet. Hierbei umfasst die zentrale Steuervorrichtung 4 die Prüfeinheit 104. Das ist deshalb vorteilhaft, da die Steuervorrichtung 4 alle wesentlichen Daten, wie beispielsweise die Sollregelleistungen vorliegen hat, und nach einer erfolgreichen Prüfung bereits den nächsten Zyklus des dargestellten Verfahrens einleiten kann. Dies ist besonders im Hinblick auf einen lokalen Energiemarkt von Vorteil.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Anlagen
2: Steuergerät
3: Steuereinheit
4: Steuervorrichtung
5: Optimierungseinheit
6: Netzsteuereinheit
10: System
12: Übermitteln Messdaten
14: Übermitteln Messdaten
21: Übermitteln Sollregelleistung
23: Übermitteln Messdaten
32: Übermitteln Sollregelleistung
45: Übermitteln Maximalregelleistung
54: Übermitteln Optimierungsergebnis
56: Übermitteln Optimierungsergebnis
64: Übermitteln Regelleistungsbedarf
100: Start Optimierung
101: Optimierung
102: Start Leistungserbringung
103: Ende Leistungserbringung
104: Prüfeinheit
345: Bestimmung Maximalregelleistung
354: Übermitteln Sollregelleistung
653: Abrufsignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3518369 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Stromnetzes mittels einer Netzsteuereinheit (6) und einer Steuervorrichtung (4), wobei mehrere Energiesysteme zum Stromaustausch an dem Stromnetz angeschlossen sind, und jedes der Energiesysteme zur Steuerung seiner Anlagen (1) eine Steuereinheit (3) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: - (345) Übermitteln einer Maximalregelleistung und eines zugehörigen Zeitfensters für deren Bereitstellung innerhalb eines zukünftigen Zeitbereiches an die Steuervorrichtung (4) durch jede Steuereinheit (3); - (64) Übermitteln eines Regelleistungsbedarfs durch die Netzsteuereinheit (6) an die Steuervorrichtung (4) für den zukünftigen Zeitbereich; - (101) Ermitteln von Sollregelleistungen zur Deckung des Regelleistungsbedarfs mittels einer mathematischen Optimierung durch die Steuervorrichtung (4), wobei die Optimierung (101) wenigstens unter der Nebenbedingung erfolgt, dass die Sollregelleistung für jedes Energiesystem kleiner oder gleich seiner übermittelten Maximalregelleistung ist und innerhalb des zugehörigen Zeitfensters erfolgt; - (354) Übermitteln der ermittelten Sollregelleistung an die Steuereinheit (3) des jeweiligen Energiesystem; wobei - die Sollregelleistung für die Steuerung der einen oder mehreren Anlagen (1) des Energiesystems durch die Steuereinheit (3) derart verwendet wird, dass die Sollregelleistung innerhalb des jeweiligen zugehörigen Zeitfensters durch die eine oder mehreren Anlagen (1) des Energiesystems in das Stromnetz eingespeist wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Regelleistungsbedarf für wenigstens einen Teil der Netzknoten des Stromnetzes netzknotenaufgelöst übermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Optimierung (101) ebenfalls netzknotenaufgelöst durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der netzknotenaufgelöste Regelleistungsbedarf durch die Netzsteuereinheit (6), insbesondere mittels einer Lastflussrechnung, ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Sollregelleistungen zusätzlich an die Netzsteuereinheit (6) übermittelt werden (56).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Optimierung (101) unter der weiteren Nebenbedingung erfolgt, dass Netzrandbedingungen des Stromnetzes eingehalten werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Regelleistungsbedarf dieselbe zeitliche Auflösung wie die Optimierung (101) aufweist, insbesondere eine zeitliche Auflösung von 15 Minuten.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Netzsteuereinheit (6) zum Abrufen einer der Regelleistungen vorab ein Abrufsignal an die Steuereinheit (3) des zughörigen Energiesystems übermittelt (653) .
Verfahren gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass das Abrufsignal über die Steuervorrichtung (4) an die Steuereinheit (3) übermittelt wird (653).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass eine oder mehrere Messeinheiten des jeweiligen Energiesystems Messdaten bezüglich der Bereitstellung und/oder Einspeisung der Regelleistung erfasst, und diese an die Steuervorrichtung (4) übermittelt (14).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Zeitfenster eine Dauer von 1,5 Stunden, von einer Stunde oder von 15 Minuten aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass als zukünftiger Zeitbereich der nächste Tag verwendet wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Optimierung (101) durch ein Extremalisieren einer Zielfunktion erfolgt, wobei die Sollregelleistungen Variablen der Zielfunktion ausbilden, deren Werte durch das Extremalisieren der Zielfunktion ermittelt werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass als Zielfunktion eine Linearkombination von Regelleistungsbedarf und den Sollregelleistungen verwendet wird, und diese Zielfunktion durch die Optimierung minimiert wird.
System (10) zur Steuerung eines Stromnetzes, umfassend eine Netzsteuereinheit(6) zur Steuerung des Stromnetzes und zum Bereitstellen eines Regelleistungsbedarf für einen zukünftigen Zeitbereich, mehrere Energiesysteme, die zum Stromaustausch an dem Stromnetz angeschlossen sind, wobei jedes der Energiesysteme eine zur Steuerung seiner Anlagen (1) ausgebildete Steuereinheit (3) umfasst, sowie eine Steuervorrichtung (4) die dazu ausgebildet eine mathematische Optimierung (100) zum Ermitteln von Sollregelleistungen zur Deckung des Regelleistungsbedarfs und für die Steuerung der Anlagen (1) der Energiesysteme zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass das System (100) weiterhin dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.