DE102022133173A1 - Method for operating a large-scale storage system, computer program product and control device for carrying out such a method, large-scale storage system with such a control device and power grid with such a large-scale storage system - Google Patents

Method for operating a large-scale storage system, computer program product and control device for carrying out such a method, large-scale storage system with such a control device and power grid with such a large-scale storage system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines - insbesondere AC-gekoppelten - Großspeichersystems (3) mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene (5) zusammenschaltbaren Leistungseinheiten (7) an einem Stromnetz (1), wobei die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils mindestens eine Batterie (11) aufweisen und mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar sind, wobei mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) mit folgenden Schritten durchgeführt wird:
- Feststellen einer System-Leistungsanforderung an das Großspeichersystem (3);
- Gleichsetzen einer zu verteilenden Leistungsanforderung mit der System-Leistungsanforderung;
- Ermitteln eines jeweiligen Ladezustands für die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7);
- Verteilen der zu verteilenden Leistungsanforderung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) anhand der ermittelten Ladezustände und einer j eweiligen Kapazität der Leistungseinheiten (7), wobei für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils eine zugeteilte Leistungsanforderung bestimmt wird;
- Prüfen, ob eine in Schritt d) nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist;
- wenn die Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist und das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist, Gleichsetzen der zu verteilenden Leistungsanforderung mit der Rest-Leistungsanforderung, und Wiederholen der Schritte d) bis e);
- wenn die Rest-Leistungsanforderung nicht von null verschieden ist oder das Großspeichersystem (3) keine freie Kapazität aufweist, Beenden des Verteilungszyklus und Zuweisen der jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen an die Leistungseinheiten (7).

Figure DE102022133173A1_0000
The invention relates to a method for operating a large storage system (3) - in particular an AC-coupled one - with a plurality of power units (7) that can be connected to a power grid (1) via a common busbar (5), wherein the power units (7) of the plurality of power units (7) each have at least one battery (11) and can be operated with a separately assigned unit power, wherein at least one distribution cycle for distributing power to the plurality of power units (7) is carried out with the following steps:
- Determining a system performance requirement for the bulk storage system (3);
- Equating a power requirement to be distributed with the system power requirement;
- determining a respective state of charge for the plurality of power units (7);
- Distributing the power requirement to be distributed to the plurality of power units (7) based on the determined charge states and a respective capacity of the power units (7), wherein an allocated power requirement is determined for each of the power units (7) of the plurality of power units (7);
- checking whether a residual power requirement not distributed in step d) is different from zero and whether the large-scale storage system (3) still has free capacity;
- if the remaining power requirement is different from zero and the large-scale storage system (3) still has free capacity, equating the power requirement to be distributed with the remaining power requirement and repeating steps d) to e);
- if the remaining power requirement is not different from zero or the large storage system (3) has no free capacity, terminating the distribution cycle and assigning the respectively allocated power requirements to the power units (7).
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Großspeichersystems, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Großspeichersystem mit einer solchen Steuervorrichtung und ein Stromnetz mit einem solchen Großspeichersystem.The invention relates to a method for operating a large-scale storage system, a computer program product and a control device for carrying out such a method, a large-scale storage system with such a control device and a power grid with such a large-scale storage system.

Ein derartiges Großspeichersystem weist eine Mehrzahl an Leistungseinheiten auf, wobei jede Leistungseinheit mindestens eine Batterie aufweist. Im Betrieb des Großspeichersystems ergeben sich typischerweise verschiedene Ladezustände (States of Charge - SOC) für die Batterien der verschiedenen Leistungseinheiten. Dies ist nachteilig zum einen, weil die Leistungsfähigkeit - sowohl in Lade- als auch in Entladerichtung - des Großspeichersystems abhängig von den momentanen Differenzen in den Ladezuständen variieren kann, zum anderen weil sich die Lebensdauer der verschiedenen Batterien nicht gleichmäßig entwickelt. Um dieses Problem zu lösen, wird teilweise der Betrieb solcher Großspeichersysteme unterbrochen, um Ausgleichsladungen durchzuführen. Dies wiederum ist nachteilig, da das Großspeichersystem während der Durchführung einer Ausgleichsladung nicht zur Verfügung steht. Außerdem ist es möglich, dass solche Ausgleichsladungen, insbesondere als aktiver Ausgleich von einer Leistungseinheit in eine andere Leistungseinheit desselben Großspeichersystems, normativ oder rechtlich untersagt sein können, wenn die Verbindung der Leistungseinheiten über eine Mittelspannungsebene bereits im öffentlichen Stromnetz liegt.Such a large-scale storage system has a plurality of power units, with each power unit having at least one battery. During operation of the large-scale storage system, different states of charge (SOC) typically arise for the batteries of the various power units. This is disadvantageous on the one hand because the performance - both in the charging and discharging direction - of the large-scale storage system can vary depending on the current differences in the states of charge, and on the other hand because the service life of the various batteries does not develop evenly. To solve this problem, the operation of such large-scale storage systems is sometimes interrupted in order to carry out equalizing charges. This in turn is disadvantageous because the large-scale storage system is not available while an equalizing charge is being carried out. In addition, it is possible that such equalizing charges, in particular as active equalization from one power unit to another power unit of the same large-scale storage system, may be prohibited by regulation or law if the connection of the power units via a medium-voltage level is already in the public power grid.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Großspeichersystems, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, ein Großspeichersystem mit einer solchen Steuervorrichtung und ein Stromnetz mit einem solchen Großspeichersystem zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.The invention is therefore based on the object of creating a method for operating a large-scale storage system, a computer program product and a control device for carrying out such a method, a large-scale storage system with such a control device and a power grid with such a large-scale storage system, wherein the disadvantages mentioned are at least reduced, preferably do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims as well as the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben eines - insbesondere AC-gekoppelten - Großspeichersystems mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene zusammenschaltbaren Leistungseinheiten an einem Stromnetz geschaffen wird, wobei die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils mindestens eine Batterie aufweisen und mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar sind, wobei mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten mit folgenden Schritten - insbesondere in der nachstehenden Reihenfolge - durchgeführt wird: a) Feststellen einer System-Leistungsanforderung an das Großspeichersystem; b) Gleichsetzen einer zu verteilenden Leistungsanforderung mit der System-Leistungsanforderung; c) Ermitteln eines jeweiligen Ladezustands für die Mehrzahl an Leistungseinheiten; d) Verteilen der zu verteilenden Leistungsanforderung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten anhand der ermittelten Ladezustände und einer jeweiligen Kapazität der Leistungseinheiten, wobei für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils eine zugeteilte Leistungsanforderung bestimmt wird; e) Prüfen, ob eine in Schritt d) nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem noch freie Kapazität aufweist; f) wenn die Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist und das Großspeichersystem noch freie Kapazität aufweist, Gleichsetzen der zu verteilenden Leistungsanforderung mit der Rest-Leistungsanforderung, und Wiederholen der Schritte d) bis e) - wobei eine Ausführung oder Wiederholung der Schritte d) bis e) jeweils einen Durchlauf einer Leistungsverteilungsschleife des Verfahrens darstellt; g) wenn die Rest-Leistungsanforderung nicht von null verschieden ist oder das Großspeichersystem keine freie Kapazität aufweist, Beenden des Verteilungszyklus und Zuweisen der jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen an die Leistungseinheiten. Das Verfahren gewährleistet vorteilhaft in einfacher Weise möglichst gleichmäßige Ladezustände der einzelnen Leistungseinheiten und damit auch Batterien, wobei insbesondere eine maximale Leistungsfähigkeit des Großspeichersystems sowohl in Lade- als auch in Entladerichtung sichergestellt wird. Zugleich wird eine gleichmäßige Entwicklung der Lebensdauer der Batterien gewährleistet, wobei außerdem eine Leistung pro Batterie minimiert wird, was vorteilhaft zu einer verringerten Alterung der Batterien beiträgt. Weiterhin bedarf es vorteilhaft keiner nachteiligen oder nicht zulässigen Ausgleichsladungen. Insbesondere ist die Verfügbarkeit des Großspeichersystems erhöht.The object is achieved in particular by creating a method for operating a large-scale storage system - in particular an AC-coupled system - with a plurality of power units that can be connected to a power grid via a common busbar, wherein the power units of the plurality of power units each have at least one battery and can be operated with a separately assigned unit power, wherein at least one distribution cycle for distributing power to the plurality of power units is carried out with the following steps - in particular in the following order: a) determining a system power requirement for the large-scale storage system; b) equating a power requirement to be distributed with the system power requirement; c) determining a respective state of charge for the plurality of power units; d) distributing the power requirement to be distributed to the plurality of power units based on the determined states of charge and a respective capacity of the power units, wherein an allocated power requirement is determined for the power units of the plurality of power units; e) Checking whether a residual power requirement not distributed in step d) is different from zero and whether the large storage system still has free capacity; f) if the residual power requirement is different from zero and the large storage system still has free capacity, equating the power requirement to be distributed with the residual power requirement and repeating steps d) to e) - whereby an execution or repetition of steps d) to e) represents a run through of a power distribution loop of the method; g) if the residual power requirement is not different from zero or the large storage system has no free capacity, ending the distribution cycle and assigning the respectively allocated power requirements to the power units. The method advantageously ensures in a simple manner that the individual power units and thus also batteries are as uniformly charged as possible, whereby in particular maximum performance of the large storage system is ensured in both the charging and discharging directions. At the same time, a uniform development of the service life of the batteries is ensured, whereby power per battery is also minimized, which advantageously contributes to reduced aging of the batteries. Furthermore, there is no need for disadvantageous or impermissible equalization charges. In particular, the availability of the large-scale storage system is increased.

Unter einem Großspeichersystem wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Batteriespeicher-System verstanden, wobei jede Leistungseinheit des Großspeichersystems insbesondere eine Nennleistung von mindestens 30 kW, vorzugsweise mehr als 30 kW, und/oder eine Kapazität von mindestens 30 kWh, vorzugsweise mehr als 30 kWh, aufweist. Jede Leistungseinheit weist mindestens eine Batterie auf, wobei jede einzelne Batterie jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen, insbesondere elektrochemische Zellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, aufweist, die zur Darstellung einer bestimmten Spannung und/oder Leistung elektrisch miteinander in Reihe und/oder zueinander parallelgeschaltet sind. Insbesondere sind die einzelnen Batteriezellen insbesondere gruppenweise miteinander in Reihe geschaltet, wobei solche Gruppen von Batteriezellen ihrerseits zueinander parallelgeschaltet sind. Eine solche Gruppe von Batteriezellen, vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen, kann in bevorzugter Ausgestaltung eine Spannung von 600 V aufweisen. Weist eine Leistungseinheit eine Mehrzahl an Batterien auf, sind die Batterien der Leistungseinheit miteinander insbesondere über eine DC-Sammelschiene, das heißt eine Gleichspannungsschiene, zusammenschaltbar oder gekoppelt.In the context of the present technical teaching, a large-scale storage system is understood to mean in particular a battery storage system, wherein each power unit of the large-scale storage system has in particular a nominal power of at least 30 kW, preferably more than 30 kW, and/or a capacity of at least 30 kWh, preferably more than 30 kWh. Each power unit has at least one battery, wherein each individual battery has a plurality of battery cells, in particular electrochemical cells, at for example lithium-ion cells, which are electrically connected in series and/or in parallel to one another to represent a certain voltage and/or power. In particular, the individual battery cells are connected in series with one another, in particular in groups, with such groups of battery cells in turn being connected in parallel with one another. In a preferred embodiment, such a group of battery cells, preferably lithium-ion cells, can have a voltage of 600 V. If a power unit has a plurality of batteries, the batteries of the power unit can be connected or coupled to one another, in particular via a DC busbar, i.e. a direct current busbar.

Die gemeinsame Sammelschiene, über welche die Leistungseinheiten des Großspeichersystems miteinander zusammenschaltbar oder gekoppelt sind, ist insbesondere eine AC-Sammelschiene, das heißt eine Wechselspannungsschiene. Insbesondere auf diese Weise ist das Großspeichersystem als AC-gekoppeltes Großspeichersystem ausgebildet.The common busbar, via which the power units of the large storage system can be interconnected or coupled to one another, is in particular an AC busbar, i.e. an alternating voltage busbar. In this way in particular, the large storage system is designed as an AC-coupled large storage system.

Insbesondere ist das Großspeichersystem ein AC-gekoppeltes Großspeichersystem, wobei jede Leistungseinheit der Mehrzahl an Leistungseinheiten des Großspeichersystems ein DC-gekoppeltes Großspeichersystem ist.In particular, the large-scale storage system is an AC-coupled large-scale storage system, wherein each power unit of the plurality of power units of the large-scale storage system is a DC-coupled large-scale storage system.

Die verschiedenen Leistungseinheiten des Großspeichersystems können gleiche oder verschiedene Nennleistungen aufweisen. Alterativ oder zusätzlich können verschiedene Batterien einer Leistungseinheit gleiche oder verschiedene Kapazitäten aufweisen.The different power units of the large storage system can have the same or different nominal powers. Alternatively or additionally, different batteries of a power unit can have the same or different capacities.

Unter einem System-Leistungsanforderung wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere eine Leistungsanforderung durch das Stromnetz oder durch einen Betreiber des Stromnetzes verstanden. Die System-Leistungsanforderung kann dabei ein negatives oder positives Vorzeichen aufweisen, abhängig davon, ob elektrische Energie in das Großspeichersystem eingespeichert (per Konvention insbesondere negatives Vorzeichen) oder aus dem Großspeichersystem entnommen (per Konvention insbesondere positives Vorzeichen) werden soll.In the context of the present technical teaching, a system power requirement is understood to mean in particular a power requirement by the power grid or by an operator of the power grid. The system power requirement can have a negative or positive sign, depending on whether electrical energy is to be stored in the large-scale storage system (by convention, in particular a negative sign) or withdrawn from the large-scale storage system (by convention, in particular a positive sign).

Dass in Schritt a) die System-Leistungsanforderung festgestellt wird, bedeutet in einer Ausführungsform des Verfahrens, dass die System-Leistungsanforderung, insbesondere von einer Steuervorrichtung des Großspeichersystems, ermittelt wird. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die System-Leistungsanforderung, insbesondere durch die Steuervorrichtung des Großspeichersystems, empfangen, insbesondere von dem Stromnetz oder von dem Betreiber des Stromnetzes. Insbesondere weist in diesem Fall die Steuervorrichtung eine Schnittstelle auf, die eingerichtet ist, um die System-Leistungsanforderung von dem Stromnetz oder dem Betreiber des Stromnetzes zu empfangen.The fact that the system power requirement is determined in step a) means, in one embodiment of the method, that the system power requirement is determined, in particular by a control device of the large-scale storage system. In another embodiment of the method, the system power requirement is received, in particular by the control device of the large-scale storage system, in particular from the power grid or from the operator of the power grid. In particular, in this case the control device has an interface that is set up to receive the system power requirement from the power grid or the operator of the power grid.

Insbesondere wird in Schritt d) die jeweils zugeteilte Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten unter Berücksichtigung einer Gesamt-Kapazität der Mehrzahl an Leistungseinheiten bestimmt. Insbesondere wird für jede Leistungseinheit ein Verteilungsfaktor berechnet, der sich als Quotient der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit dividiert durch die Gesamtkapazität der Leistungseinheiten ergibt, wobei ein im aktuellen Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife bestimmter Anteil der zu verteilenden Leistung berechnet wird, indem die zu verteilende Leistungsanforderung mit dem jeweiligen Verteilungsfaktor multipliziert wird. Die einer jeweiligen Leistungseinheit jeweils zugeteilte Leistungsanforderung ergibt sich im aktuellen Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife insbesondere als Summe aus der im vorhergehenden Durchlauf für die jeweilige Leistungseinheit bestimmten zugeteilten Leistungsanforderung und dem im aktuellen Durchlauf bestimmten Anteil der zu verteilenden Leistung.In particular, in step d), the respectively allocated power requirement for the power units of the majority of power units is determined taking into account a total capacity of the majority of power units. In particular, a distribution factor is calculated for each power unit, which results as the quotient of the capacity of the respective power unit divided by the total capacity of the power units, whereby a share of the power to be distributed determined in the current run of the power distribution loop is calculated by multiplying the power requirement to be distributed by the respective distribution factor. The power requirement allocated to a respective power unit results in the current run of the power distribution loop in particular as the sum of the allocated power requirement determined in the previous run for the respective power unit and the share of the power to be distributed determined in the current run.

Insbesondere wird in Schritt e) die Rest-Leistungsanforderung als Differenz aus der zu verteilenden Leistungsanforderung und einer - in einer Ausführungsform nicht explizit berechneten - verteilten Leistungsanforderung berechnet. Insbesondere wird die Rest-Leistungsanforderung in einer Ausführungsform in Schritt d) implizit berechnet, indem nicht zugeteilte Leistungsbeträge aufsummiert werden. Dabei bedarf es vorteilhaft keiner expliziten Berechnung der verteilten Leistungsanforderung.In particular, in step e), the remaining performance requirement is calculated as the difference between the performance requirement to be distributed and a distributed performance requirement - which is not explicitly calculated in one embodiment. In particular, in one embodiment, the remaining performance requirement is calculated implicitly in step d) by adding up non-allocated performance amounts. This advantageously does not require an explicit calculation of the distributed performance requirement.

Insbesondere wird in Schritt e) geprüft, ob das Großspeichersystem noch freie Kapazität zur Erfüllung wenigstens eines Teils der Rest-Leistungsanforderung aufweist.In particular, in step e) it is checked whether the large-scale storage system still has free capacity to meet at least part of the remaining power requirement.

Insbesondere werden im Anschluss an Schritt g) - insbesondere in einem Schritt h) - die Leistungseinheiten mit den jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen als den separat zugeordneten Einheiten-Leistungen betrieben.In particular, following step g) - in particular in step h) - the performance units are operated with the respectively allocated performance requirements as the separately assigned unit performances.

Wo hier und im Folgenden von einer „Schleife“ die Rede ist, beispielsweise in Bezug auf die Leistungsverteilungsschleife, ist mit der Verwendung des Begriffs „Schleife“ keine Beschränkung auf eine bestimmte programmtechnische Umsetzung verbunden. Vielmehr kann eine solche Schleife in einer Ausführungsform programmtechnisch als Programmschleife im engeren Sinn umgesetzt sein; es ist aber in einer anderen Ausführungsform auch möglich, dass eine solche Schleife programmtechnisch rekursiv oder in anderer geeigneter Weise umgesetzt ist.Wherever a "loop" is mentioned here and in the following, for example in relation to the power distribution loop, the use of the term "loop" is not associated with a restriction to a specific program implementation. Rather, such a loop can be implemented in one embodiment as a program loop in the narrower sense; However, in another embodiment it is also possible for such a loop to be implemented recursively or in another suitable manner.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Leistungsverteilung nur betriebsbereite Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten einbezogen werden. Vorteilhaft wird auf diese Weise insbesondere gewährleistet, dass die System-Leistungsanforderung möglichst weitgehend, vorzugweise vollständig, erfüllt werden kann.According to a further development of the invention, it is provided that only operational power units of the majority of power units are included in the power distribution. In this way, it is advantageously ensured in particular that the system power requirement can be met as far as possible, preferably completely.

Insbesondere wird in einem Schritt c0) - insbesondere vor dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten geprüft, ob die jeweilige Leistungseinheit betriebsbereit ist. Insbesondere werden dann nur die betriebsbereiten Leistungseinheiten in die Leistungsverteilungsschleife einbezogen, das heißt die Leistungsverteilungsschleife läuft nur über die betriebsbereiten Leistungseinheiten. Insbesondere im Vergleich zu einer nachfolgend beschriebenen Ausgestaltung, bei der nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten Kapazitäten oder Leistungsanforderungen mit Betrag Null zugeordnet werden, ist der Rechenaufwand für das Verfahren gering.In particular, in a step c0) - in particular before determining the respective state of charge - it is checked for the power units of the majority of power units whether the respective power unit is ready for operation. In particular, only the power units that are ready for operation are then included in the power distribution loop, i.e. the power distribution loop only runs via the power units that are ready for operation. The computational effort for the method is low, in particular in comparison to an embodiment described below, in which non-operational power units are assigned capacities or power requirements with an amount of zero.

Alternativ oder zusätzlich wird in dem Schritt c0) oder in Schritt d) die Kapazität einer nicht betriebsbereiten Leistungseinheit gleich Null gesetzt. Insbesondere werden in diesem Fall alle Leistungseinheiten in die Leistungsverteilungsschleife einbezogen, wobei nicht betriebsbereite Leistungseinheiten implizit nicht berücksichtigt werden. In einer Ausgestaltung wird die Betriebsbereitschaft der Leistungseinheiten in jedem Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife, insbesondere in Schritt d), geprüft.Alternatively or additionally, in step c0) or in step d), the capacity of a non-operational power unit is set to zero. In particular, in this case, all power units are included in the power distribution loop, with non-operational power units implicitly not being taken into account. In one embodiment, the operational readiness of the power units is checked in each run of the power distribution loop, in particular in step d).

Insbesondere wird über die Berücksichtigung der Kapazität und/oder der Betriebsbereitschaft der einzelnen Leistungseinheiten gewährleistet, dass eine Wartung oder ein Ausfall einzelner Leistungseinheiten oder einer Komponente einer Leistungseinheit, beispielsweise einer Batterie, bei der Leistungsverteilung - insbesondere automatisch - berücksichtigt wird.In particular, by taking into account the capacity and/or operational readiness of the individual power units, it is ensured that maintenance or failure of individual power units or a component of a power unit, for example a battery, is taken into account in the power distribution - in particular automatically.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass - insbesondere in einem Schritt c1) insbesondere vor oder nach dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - für die Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils ein Leistungsgrenzwert ermittelt wird, wobei die zugeteilten Leistungsanforderungen für die Leistungseinheiten in Schritt d) jeweils zusätzlich in Abhängigkeit von dem zugeordneten Leistungsgrenzwert ermittelt werden. Vorteilhaft können auf diese Weise verschiedene Nennleistungen und/oder momentane oder systematische Beschränkungen, auch Alterungseffekte, der einzelnen Leistungseinheiten berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine Überlastung von Leistungseinheiten vermieden werden. Insbesondere können Leistungseinheiten ihre Leistung oder Kapazität über eine Rückmeldung des Leistungsgrenzwerts dynamisch einschränken, beispielsweise weil sie zu warm oder vollständig ge- oder entladen sind.According to a further development of the invention, it is provided that - in particular in a step c1), in particular before or after determining the respective state of charge - a power limit is determined for each of the plurality of power units, wherein the allocated power requirements for the power units in step d) are additionally determined in each case as a function of the assigned power limit. In this way, various nominal powers and/or momentary or systematic limitations, including aging effects, of the individual power units can advantageously be taken into account. In particular, overloading of power units can be avoided. In particular, power units can dynamically limit their power or capacity via feedback of the power limit, for example because they are too warm or completely charged or discharged.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand der ermittelten Ladezustände und der jeweiligen Kapazität der Leistungseinheiten jeweils eine vorläufige Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten bestimmt wird, wobei die vorläufige Leistungsanforderung jeweils mit dem zugeordneten Leistungsgrenzwert verglichen wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich der vorläufigen Leistungsanforderung gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert nicht überschreitet, und wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich dem zugeordneten Leistungsgrenzwert gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert - insbesondere betragsmäßig - überschreitet. Dies stellt eine besonders einfache Berücksichtigung des Leistungsgrenzwerts dar. Der Leistungsgrenzwert ist in einer Ausführungsform als Betrag festgelegt, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung betragsmäßig, das heißt ohne Berücksichtigung des Vorzeichens, mit dem Leistungsgrenzwert verglichen wird. In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, dass ein erster Leistungsgrenzwert für eine positive Leistungsanforderung verwendet wird, wobei ein zweiter, von dem ersten Leistungsgrenzwert verschiedener Leistungsgrenzwert für eine negative Leistungsanforderung verwendet wird. Vorteilhaft kann in diesem Fall ein verschiedenes Verhalten der Leistungseinheiten oder Batterien einerseits beim Einspeichern und andererseits beim Abgeben elektrischer Energie berücksichtigt werden. Dass die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten - je nach Vorzeichen ersten oder zweiten - Leistungsgrenzwert überschreitet, bedeutet aber auch in diesem Fall, dass die vorläufige Leistungsanforderung betragsmäßig größer ist als der zugeordnete erste oder zweite Leistungsgrenzwert.According to a further development of the invention, a provisional power requirement for the power units is determined based on the determined charge states and the respective capacity of the power units, wherein the provisional power requirement is compared with the assigned power limit, wherein the allocated power requirement is set equal to the provisional power requirement if the provisional power requirement does not exceed the assigned power limit, and wherein the allocated power requirement is set equal to the assigned power limit if the provisional power requirement exceeds the assigned power limit - in particular in terms of amount. This represents a particularly simple consideration of the power limit. In one embodiment, the power limit is defined as an amount, wherein the allocated power requirement is compared with the power limit in terms of amount, i.e. without taking the sign into account. In another embodiment, it is possible for a first power limit to be used for a positive power requirement, wherein a second power limit, different from the first power limit, is used for a negative power requirement. In this case, it is advantageous to take into account different behavior of the power units or batteries when storing and releasing electrical energy. The fact that the provisional power requirement exceeds the assigned - depending on the sign, first or second - power limit value also means in this case that the provisional power requirement is greater in magnitude than the assigned first or second power limit value.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Schritt d) anhand der ermittelten Ladezustände für die Leistungseinheiten der Mehrzahl an Leistungseinheiten jeweils ein Gewichtungsfaktor bestimmt wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung jeweils in Abhängigkeit des zugeordneten Gewichtungsfaktors bestimmt wird. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, verschiedene Ladezustände der Leistungseinheiten zu berücksichtigen und damit im Ergebnis einander anzugleichen.According to a further development of the invention, in step d) a weighting factor is determined based on the determined charge states for the power units of the plurality of power units, wherein the allocated power requirement is determined in each case as a function of the assigned weighting factor. This represents a particularly simple possibility of taking into account different charge states of the power units and thus aligning them with one another as a result.

Insbesondere wird der jeweilige Gewichtungsfaktor anhand der ermittelten Ladezustände im Vergleich zu einem mittleren Ladezustand der Mehrzahl an Leistungseinheiten bestimmt. In einer Ausführungsform wird der mittlere Ladezustand als arithmetisches Mittel der ermittelten Ladezustände berechnet. Alternativ ist es möglich, dass der mittlere Ladezustand als geometrisches Mittel oder als ein anderer Mittelwert der ermittelten Ladezustände berechnet wird.In particular, the respective weighting factor is determined based on the determined charge states in comparison to an average charge state of the majority of power units. In one embodiment, the average charge state is calculated as an arithmetic mean of the determined charge states. Alternatively, it is possible for the average charge state to be calculated as a geometric mean or as another average of the determined charge states.

In einer Ausführungsform wird der Vergleich mit dem mittleren Ladezustand vor der ersten Durchführung des Schritts d) durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird der Vergleich mit dem mittleren Ladezustand in jedem Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife, insbesondere in einem Schritt d1), durchgeführt.In one embodiment, the comparison with the average state of charge is carried out before the first execution of step d). In another embodiment, the comparison with the average state of charge is carried out in each run of the power distribution loop, in particular in a step d1).

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Schritt d) für die Leistungseinheiten jeweils folgende Teilschritte umfasst: d1) Ermitteln eines Differenz-Ladezustands als Differenz des ermittelten Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit zu dem mittleren Ladezustand; d2) Bestimmen des Verteilungsfaktors in Abhängigkeit der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit; d3) Bestimmen des Gewichtungsfaktors in Abhängigkeit des ermittelten Differenz-Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit, und d4) Bestimmen der zugeteilten Leistungsanforderung für die jeweilige Leistungseinheit in Abhängigkeit der zu verteilenden Leistungsanforderung, des Verteilungsfaktors und des Gewichtungsfaktors. Insbesondere wird dabei die zu verteilende Leistungsanforderung durch den Leistungsgrenzwert begrenzt. Vorteilhaft kann auf diese Weise einfach gewährleistet werden, dass die Leistung sowohl abhängig von den Kapazitäten als auch den Ladezuständen der jeweiligen Leistungseinheiten auf diese verteilt wird.According to a further development of the invention, step d) comprises the following sub-steps for each power unit: d1) determining a differential charge level as the difference between the determined charge level of the respective power unit and the average charge level; d2) determining the distribution factor depending on the capacity of the respective power unit; d3) determining the weighting factor depending on the determined differential charge level of the respective power unit, and d4) determining the allocated power requirement for the respective power unit depending on the power requirement to be distributed, the distribution factor and the weighting factor. In particular, the power requirement to be distributed is limited by the power limit value. In this way, it can be easily ensured that the power is distributed between the respective power units depending on both the capacities and the charge levels of the respective power units.

Insbesondere wird - wie oben bereits ausgeführt - der Verteilungsfaktor in Abhängigkeit der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit im Verhältnis zu der als Summe der Kapazitäten der Leistungseinheiten berechneten Gesamtkapazität, das heißt als Quotient der jeweiligen Kapazität dividiert durch die Gesamtkapazität, bestimmt.In particular, as already explained above, the distribution factor is determined as a function of the capacity of the respective power unit in relation to the total capacity calculated as the sum of the capacities of the power units, i.e. as the quotient of the respective capacity divided by the total capacity.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schritte a) bis g) in einem vorbestimmten Zeitintervall - insbesondere wiederholt, insbesondere periodisch - durchgeführt werden. Insbesondere kann auf diese Weise die Leistungsverteilung vorteilhaft zyklisch regelmäßig durchgeführt werden, insbesondere unabhängig davon, ob sich die System-Leistungsanforderung ändert. Insbesondere ist es möglich, dass sich ein Zustand des Großspeichersystems ändert, beispielsweise aufgrund veränderter Ladezustände, veränderter Betriebstemperaturen oder veränderter Beschränkungen der Leistungseinheiten, was gegebenenfalls eine Neuverteilung auch einer konstanten System-Leistungsanforderung nötig oder zumindest sinnvoll machen kann.According to a further development of the invention, steps a) to g) are carried out at a predetermined time interval - in particular repeatedly, in particular periodically. In particular, the power distribution can advantageously be carried out cyclically on a regular basis in this way, in particular regardless of whether the system power requirement changes. In particular, it is possible that a state of the large storage system changes, for example due to changed charge states, changed operating temperatures or changed restrictions of the power units, which may make a redistribution of even a constant system power requirement necessary or at least sensible.

Alternativ werden die Schritte a) bis g) auf ein Startsignal hin - insbesondere wiederholt - durchgeführt. Vorteilhaft kann die Leistungsverteilung auf diese Weise bedarfsabhängig durchgeführt werden, wodurch Ressourcen und insbesondere Rechenleistung und/oder Rechenzeit eingespart werden können.Alternatively, steps a) to g) are carried out - in particular repeatedly - upon a start signal. Advantageously, the power distribution can be carried out in this way depending on demand, which can save resources and in particular computing power and/or computing time.

Alternativ werden die Schritte a) bis g) bei einer Änderung der System-Leistungsanforderung - insbesondere wiederholt - durchgeführt. Vorteilhaft wird die Leistungsverteilung in diesem Fall nur dann durchgeführt, wenn sich die System-Leistungsanforderung tatsächlich ändert und damit die Notwendigkeit einer erneuten Verteilung der Leistung gegeben ist. In anderen Betriebssituationen, insbesondere bei konstanter System-Leistungsanforderung, kann dagegen Rechenleistung und/oder Rechenzeit eingespart werden.Alternatively, steps a) to g) are carried out - in particular repeatedly - if the system power requirement changes. Advantageously, in this case, the power distribution is only carried out if the system power requirement actually changes and there is therefore a need to redistribute the power. In other operating situations, in particular if the system power requirement remains constant, computing power and/or computing time can be saved.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Computerprogrammprodukt geschaffen wird, das maschinenlesbare Anweisungen umfasst, aufgrund derer ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Rechenvorrichtung, insbesondere einer Steuervorrichtung für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem, ausgeführt wird. In Zusammenhang mit dem Computerprogrammprodukt ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.The object is also achieved by creating a computer program product that includes machine-readable instructions on the basis of which a method according to the invention or a method according to one or more of the previously described embodiments is carried out when the computer program product is executed on a computing device, in particular a control device for a large storage system - in particular an AC-coupled one. In connection with the computer program product, in particular those advantages arise that were previously explained in connection with the method.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Steuervorrichtung für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem geschaffen wird, wobei die Steuervorrichtung mit einer Mehrzahl an Leistungseinheiten des Großspeichersystems wirkverbindbar, insbesondere wirkverbunden, und eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. In Zusammenhang mit der Steuervorrichtung ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren oder dem Computerprogrammprodukt erläutert wurden.The object is also achieved by creating a control device for a large-scale storage system - in particular an AC-coupled one - wherein the control device can be operatively connected to a plurality of power units of the large-scale storage system, in particular operatively connected, and is set up to carry out a method according to the invention or a method according to one or more of the previously described embodiments. In connection with the control device, in particular those advantages arise which have already been explained previously in connection with the method or the computer program product.

Insbesondere ist die Steuervorrichtung mit allen Leistungseinheiten des Großspeichersystems wirkverbindbar oder wirkverbunden.In particular, the control device is operatively connectable or operatively connected to all power units of the large storage system.

Insbesondere ist die Steuervorrichtung eine Rechenvorrichtung, auf der ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt oder ein Computerprogrammprodukt nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen installiert ist oder läuft.In particular, the control device is a computing device on which a computer program product according to the invention or a computer program product according to one or more of the previously described embodiments is installed or runs.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Großspeichersystem mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene zusammenschaltbaren Leistungseinheiten geschaffen wird, wobei das Großspeichersystem eine Steuervorrichtung aufweist, die mit den Leistungseinheiten wirkverbunden und eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. In Zusammenhang mit dem Großspeichersystem ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren, dem Computerprogrammprodukt oder der Steuervorrichtung erläutert wurden.The object is also achieved by creating a large storage system with a plurality of power units that can be interconnected via a common busbar, wherein the large storage system has a control device that is operatively connected to the power units and is set up to carry out a method according to the invention or a method according to one or more of the previously described embodiments. In connection with the large storage system, the advantages that have already been explained in connection with the method, the computer program product or the control device arise in particular.

Das Großspeichersystem ist insbesondere derart ausgestaltet, wie dies zuvor explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurde.The large-scale storage system is designed in particular as previously explained explicitly or implicitly in connection with the method.

Insbesondere weist das Großspeichersystem eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung oder eine Steuervorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf.In particular, the large storage system comprises a control device according to the invention or a control device according to one or more of the previously described embodiments.

Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Stromnetz geschaffen wird, das ein Wechselspannungsnetz und ein - insbesondere AC-gekoppeltes - erfindungsgemäßes Großspeichersystem oder ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist, wobei das Großspeichersystem mit dem Wechselspannungsnetz elektrisch verbunden ist. In Zusammenhang mit dem Stromnetz ergeben sich insbesondere diejenigen Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren, dem Computerprogrammprodukt, der Steuervorrichtung oder dem Großspeichersystem erläutert wurden.The object is finally also achieved by creating a power grid that has an alternating voltage network and a large storage system according to the invention - in particular an AC-coupled one - or a large storage system - in particular an AC-coupled one - according to one or more of the previously described embodiments, wherein the large storage system is electrically connected to the alternating voltage network. In connection with the power grid, the advantages that have already been explained in connection with the method, the computer program product, the control device or the large storage system arise in particular.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Stromnetzes mit einem Ausführungsbeispiel eines Großspeichersystems sowie einem Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung, und
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Großspeichersystems in Form eines Flussdiagramms.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
  • 1 a schematic representation of an embodiment of a power grid with an embodiment of a large storage system and an embodiment of a control device, and
  • 2 a schematic representation of an embodiment of a method for operating the large-scale storage system in the form of a flow chart.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Stromnetzes 1 mit einem Ausführungsbeispiel eines Großspeichersystems 3 sowie einem Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung 9. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a power grid 1 with an embodiment of a large storage system 3 and an embodiment of a control device 9.

Das Stromnetz 1 umfasst insbesondere ein Wechselspannungsnetz 2 und das - insbesondere ACgekoppelte - Großspeichersystem 3, wobei das Großspeichersystem 3 mit dem Wechselspannungsnetz 2 elektrisch verbunden ist.The power grid 1 comprises in particular an alternating voltage grid 2 and the - in particular AC-coupled - large storage system 3, wherein the large storage system 3 is electrically connected to the alternating voltage grid 2.

Das Großspeichersystem 3 weist eine Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene 5 zusammenschaltbaren Leistungseinheiten 7 auf, sowie außerdem die Steuervorrichtung 9, die mit den Leistungseinheiten 7 wirkverbunden und eingerichtet ist, um insbesondere ein im Folgenden näher beschriebenes Verfahren durchzuführen. Insbesondere ist die gemeinsame Sammelschiene 5 eine Wechselspannungsschiene.The large storage system 3 has a plurality of power units 7 that can be connected together via a common busbar 5, as well as the control device 9, which is operatively connected to the power units 7 and is set up in particular to carry out a method described in more detail below. In particular, the common busbar 5 is an AC voltage busbar.

Die Leistungseinheiten 7 weisen jeweils insbesondere einen Wechselrichter 8 und mindestens eine Batterie 11 - dargestellt sind jeweils beispielhaft drei Batterien 11 - auf, insbesondere jeweils eine Mehrzahl an Batterien 11, wobei bevorzugt jede Leistungseinheit 7 als DC-gekoppeltes Großspeichersystem ausgebildet und insbesondere mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar ist. Insbesondere sind die Batterien 11 einer Leistungseinheit 7 jeweils über eine Gleichspannungsschiene 10 zusammengeschaltet. Die Steuervorrichtung 9 ist insbesondere mit den Wechselrichtern 8 zu deren Ansteuerung wirkverbunden.The power units 7 each have in particular an inverter 8 and at least one battery 11 - three batteries 11 are shown as an example - in particular a plurality of batteries 11, wherein each power unit 7 is preferably designed as a DC-coupled large storage system and can be operated in particular with a separately assigned unit power. In particular, the batteries 11 of a power unit 7 are each connected together via a DC voltage rail 10. The control device 9 is in particular operatively connected to the inverters 8 for controlling them.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben des Großspeichersystems 3 an dem Stromnetz 1 in Form eines Flussdiagramms. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a method for operating the large storage system 3 on the power grid 1 in the form of a flow chart.

Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.Identical and functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols in all figures, so that reference is made to the preceding description in each case.

Im Rahmen des Verfahrens wird mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 mit folgenden Schritten durchgeführt:

  • Es wird a) einem ersten Schritt S 1 eine System-Leistungsanforderung Ps des Stromnetzes 1 an das Großspeichersystem 3 festgestellt; insbesondere wird die System-Leistungsanforderung Ps durch die Steuervorrichtung 9 ermittelt oder empfangen. Die System-Leistungsanforderung Ps ist vorzeichenbehaftet und weist per Konvention insbesondere ein negatives Vorzeichen auf, wenn elektrische Energie in das Großspeichersystem 3 eingespeichert werden soll (Laden), sowie ein positives Vorzeichen, wenn elektrische Energie aus dem Großspeichersystem 3 entnommen werden soll (Entladen). Dieselbe Vorzeichenkonvention wird auf alle hier betrachteten Leistungsbeträge angewendet.
As part of the method, at least one distribution cycle for distributing power to the plurality of power units 7 is carried out with the following steps:
  • a) in a first step S 1, a system power requirement Ps of the power grid 1 to the large storage system 3 is determined; in particular, the system power requirement Ps is determined or received by the control device 9. The system power requirement Ps is signed and by convention has a negative sign in particular when electrical energy is to be stored in the large storage system 3 (charging), and a positive sign if electrical energy is to be taken from the large storage system 3 (discharging). The same sign convention is applied to all power amounts considered here.

In einem zweiten Schritt S2 wird b) eine zu verteilende Leistungsanforderung Pa mit der System-Leistungsanforderung Ps gleichgesetzt. Außerdem wird c) ein jeweiliger Ladezustand SoC(LEi) für die Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 ermittelt. Die Leistungseinheiten 7 werden in 2 auch mit LE bezeichnet.In a second step S2, b) a power requirement P a to be distributed is set equal to the system power requirement Ps. In addition, c) a respective state of charge SoC(LE i ) is determined for the majority of power units 7. The power units 7 are divided into 2 also referred to as LE.

In einer Ausgestaltung wird vor der Ermittlung der Ladezustände SoC(LE;) geprüft, welche der Leistungseinheiten 7 betriebsbereit sind (Schritt c0), wobei nur den betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 ein Indexwert i zugewiesen wird. Die nachfolgenden Schritte werden dann nur noch für die betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 durchgeführt. In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch möglich, dass allen Leistungseinheiten 7 ein Indexwert i zugewiesen wird, wobei ebenfalls geprüft wird, welche der Leistungseinheiten 7 betriebsbereit sind (Schritt c0). Den nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 wird dann eine Kapazität K(LEi) von Null zugeordnet, wodurch sie bei der nachfolgenden Leistungsverteilung implizit unberücksichtigt bleiben.In one embodiment, before determining the charge states SoC(LE;), it is checked which of the power units 7 are ready for operation (step c0), whereby only the ready-to-use power units 7 are assigned an index value i. The following steps are then only carried out for the ready-to-use power units 7. In another embodiment, however, it is also possible for all power units 7 to be assigned an index value i, whereby it is also checked which of the power units 7 are ready for operation (step c0). The non-ready-to-use power units 7 are then assigned a capacity K(LE i ) of zero, whereby they are implicitly disregarded in the subsequent power distribution.

In dem zweiten Schritt S2 wird weiterhin für jede betriebsbereiten Leistungseinheit 7 oder für jede Leistungseinheit 7 die Kapazität K(LE;), das heißt insbesondere die elektrische Energie-Speicherfähigkeit, insbesondere in Einheiten von Kilowattstunden, ermittelt. Wie bereits ausgeführt es ist aber möglich, dass nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 eine Kapazität K(LEi) von Null zugeordnet wird.In the second step S2, the capacity K(LE;), that is to say in particular the electrical energy storage capacity, in particular in units of kilowatt hours, is determined for each operational power unit 7 or for each power unit 7. As already explained, however, it is possible that non-operational power units 7 are assigned a capacity K(LE i ) of zero.

Der einfacheren Darstellung wegen wird im Folgenden auf die explizite Erwähnung der zuvor erläuterten Möglichkeiten der Betrachtung nur betriebsbereiter Leistungseinheiten 7 oder alternativ aller Leistungseinheiten 7 - mit Zuweisung einer Kapazität K(LEi) von Null an die nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 - verzichtet, vielmehr wird nur allgemein auf „die Leistungseinheiten 7“ Bezug genommen. Wie ausgeführt, können aber stets die mit dem Index i bezeichneten Leistungseinheiten 7 entweder nur die betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 sein, oder aber alle Leistungseinheiten 7, wobei dann den nicht betriebsbereiten Leistungseinheiten 7 die Kapazität Null zugeordnet ist. Insbesondere kann die Betriebsbereitschaft der Leistungseinheiten 7 in jedem Durchlauf einer unten näher beschriebenen Leistungsverteilungsschleife geprüft werden.For the sake of simplicity, the previously explained options of considering only operational power units 7 or alternatively all power units 7 - with a capacity K(LE i ) of zero assigned to the non-operational power units 7 - are not explicitly mentioned below, but rather only general reference is made to "the power units 7". As explained, however, the power units 7 designated with the index i can always be either only the operational power units 7 or all power units 7, in which case the non-operational power units 7 are assigned a capacity of zero. In particular, the operational readiness of the power units 7 can be checked in each run of a power distribution loop described in more detail below.

Weiterhin wird in dem zweiten Schritt S2 für jede Leistungseinheit 7 - insbesondere vor oder nach dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - jeweils ein Leistungsgrenzwert Plim(LEi) ermittelt (Schritt c1). Bevorzugt weist der Leistungsgrenzwert Plim(LEi) abhängig von dem Vorzeichen der System-Leistungsanforderung Ps verschiedene Werte auf, um ein unterschiedliches Verhalten der Batterien 11 beim Laden und Entladen zu berücksichtigen.Furthermore, in the second step S2, a power limit value P lim (LE i ) is determined for each power unit 7 - in particular before or after determining the respective state of charge (step c1). The power limit value P lim (LE i ) preferably has different values depending on the sign of the system power requirement Ps in order to take into account different behavior of the batteries 11 during charging and discharging.

Weiterhin wird in dem zweiten Schritt S2 eine Gesamtkapazität Kges als Summe über die einzelnen Kapazitäten K(LEi) der Leistungsanordnung 7 berechnet; weiterhin werden eine Rest-Leistungsanforderung Pmiss, eine ausgeschöpfte Kapazität Klim und eine zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i - letztere für alle Leistungseinheiten 7 - gleich Null gesetzt.Furthermore, in the second step S2, a total capacity K total is calculated as the sum of the individual capacities K(LE i ) of the power arrangement 7; furthermore, a remaining power requirement P miss , an exhausted capacity K lim and an allocated power requirement P LE,i - the latter for all power units 7 - are set equal to zero.

Die zu verteilende Leistungsanforderung Pa wird nun anhand der ermittelten Ladezustände SoC(LE;) und der jeweiligen Kapazität K(LEi) auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 verteilt (Schritt d)), indem für die Leistungseinheiten 7 jeweils die zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i bestimmt wird, insbesondere unter Berücksichtigung der Gesamt-Kapazität Kges.The power requirement P a to be distributed is now distributed to the majority of power units 7 based on the determined charge states SoC(LE;) and the respective capacity K(LE i ) (step d)) by determining the allocated power requirement P LE,i for each of the power units 7, in particular taking into account the total capacity K ges .

Dies erfolgt insbesondere in der bereits erwähnten Leistungsverteilungsschleife, die mit einem dritten Schritt S3 startet, in dem der Wert des Index i als eine Laufvariable initialisiert, insbesondere gleich 0 gesetzt wird. Selbstverständlich ist grundsätzlich auch ein anderer Startwert für die Laufvariable beziehungsweise den Index i denkbar, beispielsweise 1. Die dann daraus gegebenenfalls resultierenden Anpassungen der Leistungsverteilungsschleife - insbesondere in einem siebzehnten Schritt S17 - sind offensichtlich und bedürfen daher keiner separaten Erläuterung.This takes place in particular in the power distribution loop already mentioned, which starts with a third step S3 in which the value of the index i is initialized as a running variable, in particular set to 0. Of course, another starting value for the running variable or the index i is also conceivable, for example 1. The adjustments to the power distribution loop that may then result from this - in particular in a seventeenth step S17 - are obvious and therefore do not require any separate explanation.

Vorzugsweise wird anhand der ermittelten Ladezustände SoC(LEi), insbesondere im Vergleich zu einem mittleren Ladezustand SoC(LE) der Mehrzahl an Leistungseinheiten 7, für die Leistungseinheiten 7 der Mehrzahl an Leistungseinheiten 7 jeweils ein Gewichtungsfaktor V; bestimmt, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i jeweils in Abhängigkeit des zugeordneten Gewichtungsfaktors V; bestimmt wird.Preferably, based on the determined charge states SoC(LE i ), in particular in comparison to an average charge state SoC(LE) the plurality of power units 7, a weighting factor V; is determined for each of the power units 7 of the plurality of power units 7, wherein the allocated power requirement P LE,i is determined in each case as a function of the assigned weighting factor V;.

Hierzu wird in einem vierten Schritt S4 insbesondere ein Differenz-Ladezustand ΔSoC(LE;) als Differenz des ermittelten Ladezustands SoC(LEi) der durch den aktuellen Wert der Laufvariablen i bezeichneten Leistungseinheit 7 zu dem mittleren Ladezustand SoC(LE) berechnet (Schritt d1)), wobei sich der mittlere Ladezustand SoC(LE) als insbesondere arithmetischer Mittelwert über alle Ladezustände SoC(LE) der Leistungseinheiten 7 ergibt.For this purpose, in a fourth step S4, a differential state of charge ΔSoC(LE;) is determined as the difference between the determined state of charge SoC(LE i ) of the power unit 7 designated by the current value of the running variable i and the average state of charge SoC(LE) calculated (step d1)), whereby the average state of charge SoC(LE) as an arithmetic mean value over all charge states SoC(LE) of the power units 7.

Der Vergleich mit dem mittleren Ladezustand SoC(LE), hier insbesondere die Berechnung der Differenz-Ladezustände ΔSoC(LE;), kann somit in jedem Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife vorgenommen werden, alternativ aber auch außerhalb der Leistungsverteilungsschleife vor einem ersten Durchlauf.The comparison with the average state of charge SoC(LE), here in particular the calculation of the difference states of charge ΔSoC(LE;), can thus be carried out in each run of the power distribution loop, but alternatively also outside the power distribution loop before a first run.

Außerdem wird in dem vierten Schritt S4 ein Verteilungsfaktor F; als Quotient der Kapazität K(LEi) der durch den aktuellen Wert der Laufvariablen i bezeichneten Leistungseinheit 7 dividiert durch die Gesamtkapazität Kges berechnet (Schritt d2)): F i = K ( LE i ) / K ges .

Figure DE102022133173A1_0001
In addition, in the fourth step S4, a distribution factor F; is calculated as the quotient of the capacity K(LE i ) of the power unit 7 designated by the current value of the control variable i divided by the total capacity K total (step d2)): F i = K ( LE i ) / K total .
Figure DE102022133173A1_0001

Die Berechnung und im Folgenden beschriebene Verwendung des Verteilungsfaktors F; hat vorteilhaft zur Folge, dass Leistungseinheiten 7 mit höherer Kapazität bei der Leistungsverteilung stärker berücksichtigt werden, das heißt mehr Leistung zugewiesen erhalten als Leistungseinheiten 7 mit geringerer Kapazität.The calculation and use of the distribution factor F; described below has the advantageous consequence that power units 7 with higher capacity are given greater consideration in the power distribution, i.e. they are allocated more power than power units 7 with lower capacity.

Insbesondere wird nun ein Gewichtungsfaktor V; in Abhängigkeit des ermittelten Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) der aktuellen Leistungseinheit 7 bestimmt (Schritt d3)). Die hier und im Folgenden erläuterte Berechnung und Verwendung des Gewichtungsfaktors V; führt dazu, dass bei negativer System-Leistungsanforderung Ps die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 stärker geladen werden, deren Ladezustände SoC(LE;) niedriger sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LE;), wobei die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 weniger stark geladen werden, deren Ladezustände SoC(LE;) höher sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LE;). Umgekehrt werden bei positiver System-Leistungsanforderung Ps die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 stärker entladen, deren Ladezustände SoC(LE;) höher sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LE;), wobei die Batterien 11 derjenigen Leistungseinheiten 7 weniger stark entladen werden, deren Ladezustände SoC(LE;) niedriger sind als der mittlere Ladezustand ΔSoC(LEi). Vorteilhaft führt insbesondere dies dazu, dass sich die Ladezustände der Leistungsanordnung 7 insgesamt angleichen.In particular, a weighting factor V; is now determined as a function of the determined differential state of charge ΔSoC(LE;) of the current power unit 7 (step d3)). The calculation and use of the weighting factor V; explained here and below means that, when the system power requirement Ps is negative, the batteries 11 of those power units 7 whose states of charge SoC(LE;) are lower than the average state of charge ΔSoC(LE;) are charged more strongly, whereby the batteries 11 of those power units 7 whose states of charge SoC(LE;) are higher than the average state of charge ΔSoC(LE;) are charged less strongly. Conversely, if the system power requirement Ps is positive, the batteries 11 of those power units 7 whose charge states SoC(LE;) are higher than the average charge state ΔSoC(LE;) are discharged more strongly, while the batteries 11 of those power units 7 whose charge states SoC(LE;) are lower than the average charge state ΔSoC(LE i ) are discharged less strongly. This advantageously leads in particular to the charge states of the power arrangement 7 being equalized overall.

In einem fünften Schritt S5 wird zur Berechnung des Gewichtungsfaktors V; zunächst das Vorzeichen der System-Leistungsanforderung Ps ausgewertet. Ist das Vorzeichen negativ (Laden), wird das Verfahren in einem sechsten Schritt S6 fortgesetzt. Ist das Vorzeichen positiv (Entladen), wird das Verfahren in einem siebten Schritt S7 fortgesetzt.In a fifth step S5, the sign of the system power requirement Ps is first evaluated to calculate the weighting factor V;. If the sign is negative (charging), the process continues in a sixth step S6. If the sign is positive (discharging), the process continues in a seventh step S7.

In dem sechsten Schritt S6 (Laden) wird das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) ausgewertet. Ist dieses positiv, wird in einem achten Schritt S8 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel: V i = 1 ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) .

Figure DE102022133173A1_0002
In the sixth step S6 (charging), the sign of the differential state of charge ΔSoC(LE;) is evaluated. If this is positive, the weighting factor V; is calculated in an eighth step S8 according to the following formula: V i = 1 ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) .
Figure DE102022133173A1_0002

Insoweit ist zu beachten, dass die Ladezustände SoC(LE;) und entsprechend auch der jeweilige Differenz-Ladezustand ΔSoC(LEi) als Prozent-Werte mit einem Wertebereich von 0 bis 100 angegeben werden. Leistungseinheiten 7 mit höherem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen kleineren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge weniger stark geladen.In this respect, it should be noted that the charge states SoC(LE;) and accordingly also the respective differential charge state ΔSoC(LE i ) are given as percentage values with a value range from 0 to 100. Power units 7 with a higher charge state SoC(LE;) than the mean value SoC(LE) thus receive a smaller weighting factor and are subsequently charged less strongly.

Ist das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) dagegen in dem sechsten Schritt S6 negativ, wird in einem neunten Schritt S9 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel, mit der Betragsfunktion abs: V i = 1 + ( abs ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) ) .

Figure DE102022133173A1_0003
If, however, the sign of the differential state of charge ΔSoC(LE;) is negative in the sixth step S6, the weighting factor V; is calculated in a ninth step S9 according to the following formula, with the absolute value function abs: V i = 1 + ( Section ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) ) .
Figure DE102022133173A1_0003

Leistungseinheiten 7 mit geringerem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen größeren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge stärker geladen.Power units 7 with lower state of charge SoC(LE;) than the average SoC(LE) thus receive a larger weighting factor and are subsequently loaded more heavily.

In dem siebten Schritt S7 (Entladen) wird ebenfalls das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) ausgewertet. Ist dieses positiv, wird in einem zehnten Schritt S10 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel: V i = 1 + ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) .

Figure DE102022133173A1_0004
In the seventh step S7 (discharging), the sign of the differential state of charge ΔSoC(LE;) is also evaluated. If this is positive, the weighting factor V; is calculated in a tenth step S10 according to the following formula: V i = 1 + ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) .
Figure DE102022133173A1_0004

Leistungseinheiten 7 mit höherem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen größeren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge stärker entladen.Power units 7 with higher state of charge SoC(LE;) than the average SoC(LE) thus receive a larger weighting factor and are subsequently discharged more heavily.

Ist das Vorzeichen des Differenz-Ladezustands ΔSoC(LE;) dagegen in dem siebten Schritt S7 negativ, wird in einem elften Schritt S 11 der Gewichtungsfaktor V; berechnet nach folgender Formel: V i = 1 ( abs ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) ) .

Figure DE102022133173A1_0005
If, however, the sign of the differential state of charge ΔSoC(LE;) is negative in the seventh step S7, the weighting factor V; is calculated in an eleventh step S 11 according to the following formula: V i = 1 ( Section ( Δ SoC ( LE i ) / 100 ) ) .
Figure DE102022133173A1_0005

Leistungseinheiten 7 mit geringerem Ladezustand SoC(LE;) als der Mittelwert SoC(LE) erhalten somit einen kleineren Gewichtungsfaktor und werden in der Folge weniger stark entladen.Power units 7 with lower state of charge SoC(LE;) than the average SoC(LE) thus receive a smaller weighting factor and are subsequently discharged less.

Gibt die Vorzeichen-Funktion (Signum-Funktion sgn) in dem fünften Schritt S5 dagegen 0 zurück - was bedeutet, dass die System-Leistungsanforderung Ps selbst gleich 0 ist, das Großspeichersystem 3 also weder geladen noch entladen werden soll -, wird das Verfahren in einem zwölften Schritt S12 fortgesetzt, in dem der Gewichtungsfaktor V; gleich 1 gesetzt wird.If, however, the sign function (signum function sgn) returns 0 in the fifth step S5 - which means that the system power requirement Ps itself is equal to 0, i.e. the large storage system 3 should neither be charged nor discharged - the method continues in a twelfth step S12. by setting the weighting factor V; equal to 1.

In einem dreizehnten Schritt S13 wird ein neuer Wert für die zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i berechnet, indem zu dem momentan gespeicherten Wert der zugeteilten Leistungsanforderung PLE,i - im ersten Durchlauf der Leistungsverteilungsschleife ist dieser Wert gleich dem Initialwert Null aus dem zweiten Schritt S2, in jedem weiteren Durchlauf entspricht dieser Wert dem zuletzt berechneten Wert der zugeteilten Leistungsanforderung PLE,i - das Produkt aus der zu verteilenden Leistungsanforderung Pa, dem Verteilungsfaktor Fi und dem Gewichtungsfaktor Vi addiert wird. Auf diese Weise wird insbesondere anhand der ermittelten Ladezustände SoC(LE;) und der jeweiligen Kapazität K(LEi) der Leistungseinheiten 7 die zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i jeweils als eine vorläufige Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten 7 bestimmt.In a thirteenth step S13, a new value for the allocated power requirement P LE,i is calculated by adding the product of the power requirement P a to be distributed, the distribution factor Fi, and the weighting factor Vi to the currently stored value of the allocated power requirement P LE,i - in the first run of the power distribution loop, this value is equal to the initial value zero from the second step S2, in each subsequent run this value corresponds to the last calculated value of the allocated power requirement P LE,i . In this way, the allocated power requirement P LE ,i is determined as a provisional power requirement for the power units 7, in particular on the basis of the determined charge states SoC(LE;) and the respective capacity K(LE i ) of the power units 7.

Die zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i für die aktuelle Leistungseinheit 7 wird demnach in Abhängigkeit der zu verteilenden Leistungsanforderung Pa, des Verteilungsfaktors F; und des Gewichtungsfaktors V; berechnet (Schritt d4)). Vorzugsweise wird die zu verteilende Leistungsanforderung PLE,i außerdem durch den Leistungsgrenzwert Plim(LEi) begrenzt, wie im Folgenden erläutert:

  • In einem vierzehnten Schritt S14 wird hierzu die in dem dreizehnten Schritt S13 ermittelte vorläufige Leistungsanforderung mit dem zugeordneten Leistungsgrenzwert Plim(LEi) verglichen. Ist die vorläufige Leistungsanforderung kleiner als der zugeordnete Leistungsgrenzwert Plim(LEi) oder erreicht diesen gerade, wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i implizit gleich der vorläufigen Leistungsanforderung gesetzt, indem keine weitere Maßnahme durchgeführt wird. Überschreitet dagegen die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert Piim(LEi), wird zunächst in einem fünfzehnten Schritt S15 der Wert der Rest-Leistungsanforderung Pmiss um die Differenz aus der vorläufigen Leistungsanforderung und dem zugeordneten Leistungsgrenzwert erhöht, und zugleich wird die ausgeschöpfte Kapazität Klim um die Kapazität K(LEi) der momentan betrachteten Leistungseinheit 7 erhöht. Sodann wird in einem sechzehnten Schritt S16 die zugeteilte Leistungsanforderung PLE,i gleich dem zugeordneten Leistungsgrenzwert Plim(LEi) gesetzt. Vorteilhaft wird auf diese Weise eine Überlastung der Leistungseinheiten 7 vermieden; zugleich wird mit dem Wert der Rest-Leistungsanforderung Pmiss Buch geführt über die nicht verteilten oder übrig gebliebenen Leistungsanteile, wobei über die Erhöhung der ausgeschöpften Kapazität Klim eine Information darüber bereitgestellt wird, ob noch leistungsbereite Leistungseinheiten 7 vorhanden sind.
The allocated power requirement P LE,i for the current power unit 7 is therefore calculated as a function of the power requirement P a to be distributed, the distribution factor F; and the weighting factor V; (step d4)). Preferably, the power requirement P LE,i to be distributed is also limited by the power limit value P lim (LE i ), as explained below:
  • In a fourteenth step S14, the provisional power requirement determined in the thirteenth step S13 is compared with the assigned power limit P lim (LE i ). If the provisional power requirement is less than the assigned power limit P lim (LE i ) or just reaches it, in the embodiment shown here the allocated power requirement P LE,i is implicitly set equal to the provisional power requirement by not taking any further measures. If, on the other hand, the provisional power requirement exceeds the assigned power limit P iim (LE i ), in a fifteenth step S15 the value of the remaining power requirement P miss is first increased by the difference between the provisional power requirement and the assigned power limit, and at the same time the exhausted capacity K lim is increased by the capacity K(LE i ) of the power unit 7 currently being considered. Then, in a sixteenth step S16, the allocated power requirement P LE,i is set equal to the assigned power limit value P lim (LE i ). This advantageously avoids overloading of the power units 7; at the same time, the value of the remaining power requirement P miss is used to keep a record of the undistributed or remaining power shares, with information being provided about whether there are still power units 7 available that are ready to perform by increasing the exhausted capacity K lim .

In dem siebzehnten Schritt S17 wird der Wert der Laufvariable beziehungsweise des Index i mit einer Gesamtzahl NLE der Leistungseinheiten 7 verglichen. Somit wird geprüft, ob die Leistungsverteilungsschleife bereits über alle Leistungseinheiten 7 gelaufen ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Wert der Laufvariable i in einem achtzehnten Schritt S18 um 1 inkrementiert, und das Verfahren wird mit dem neuen Wert der Laufvariablen i in dem vierten Schritt S4 fortgesetzt.In the seventeenth step S17, the value of the running variable or index i is compared with a total number N LE of the power units 7. This checks whether the power distribution loop has already run through all power units 7. If this is not the case, the value of the running variable i is incremented by 1 in an eighteenth step S18, and the method is continued with the new value of the running variable i in the fourth step S4.

Ist dagegen die Leistungsverteilungsschleife bereits für alle Leistungseinheiten 7 durchgelaufen, wird in einem neunzehnten Schritt S19 geprüft, ob die nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung Pmiss von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem 3 noch freie Kapazität zur Erfüllung wenigstens eines Teils der Rest-Leistungsanforderung Pmiss aufweist. Letzteres wird insbesondere geprüft, indem geprüft wird, ob die ausgeschöpfte Kapazität Klim noch kleiner ist als die Gesamtkapazität Kges, was nach der zuvor erläuterten Logik nichts anderes bedeutet, als dass noch nicht alle Leistungseinheiten 7 mit dem ihnen zugeordneten Leistungsgrenzwert Plim(LEi) betrieben werden und demnach noch Leistungseinheiten 7 existieren, die zusätzliche Leistung annehmen oder erfüllen können. Denn immer dann, wenn eine Leistungsdauer 7 mit dem ihr zugeordneten Leistungsgrenzwert Plim(LEi) betrieben wird, wird deren Kapazität K(LEi) in dem fünfzehnten Schritt S15 zu der ausgeschöpften Kapazität Klim addiert. Tritt also ein Zustand ein, in dem alle Leistungseinheiten 7 mit ihrem jeweiligen Leistungsgrenzwert Plim(LEi) betrieben werden, entspricht die ausgeschöpfte Kapazität Klim der Summe der einzelnen Kapazitäten K(LEi) und damit der Gesamtkapazität Kges.If, on the other hand, the power distribution loop has already run through for all power units 7, a nineteenth step S19 checks whether the undistributed remaining power requirement P miss is different from zero and whether the large storage system 3 still has free capacity to meet at least part of the remaining power requirement P miss . The latter is checked in particular by checking whether the exhausted capacity K lim is still smaller than the total capacity K ges , which according to the logic explained above means nothing other than that not all power units 7 are yet being operated with the power limit value P lim (LE i ) assigned to them and therefore there are still power units 7 that can accept or meet additional power. This is because whenever a power duration 7 is operated with the power limit value P lim (LE i ) assigned to it, its capacity K(LE i ) is added to the exhausted capacity K lim in the fifteenth step S15. If a situation occurs in which all power units 7 are operated at their respective power limit value P lim (LE i ), the exhausted capacity K lim corresponds to the sum of the individual capacities K(LE i ) and thus to the total capacity K total .

Sind beide in dem neunzehnten Schritt S19 geprüften Bedingungen kumulativ erfüllt, ist also die Rest-Leistungsanforderung Pmiss von null verschieden und weist das Großspeichersystem 3 noch freie Kapazität auf, wird in einem zwanzigsten Schritt S20 die zu verteilende Leistungsanforderung Pa mit der Rest-Leistungsanforderung Pmiss gleichgesetzt, und die Leistungsverteilungsschleife wird mit dem dritten Schritt S3 - zur Verteilung der Rest-Leistungsanforderung Pmiss - erneut gestartet.If both conditions checked in the nineteenth step S19 are cumulatively fulfilled, i.e. the remaining power requirement P miss is different from zero and the large storage system 3 still has free capacity, in a twentieth step S20 the power requirement P a to be distributed is equated with the remaining power requirement P miss , and the power distribution loop is restarted with the third step S3 - for distributing the remaining power requirement P miss .

Ist dagegen in dem neunzehnten Schritt S19 die Rest-Leistungsanforderung Pmiss nicht von null verschieden, oder weist das Großspeichersystem 3 keine freie Kapazität mehr auf, wird der Verteilungszyklus beendet, die jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen PLE,i werden den Leistungseinheiten 7 zugewiesen, und die Leistungseinheiten 7 werden in einem einundzwanzigsten Schritt S21 mit den jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen PLE,i als den separat zugeordneten Einheiten-Leistungen betrieben.If, however, in the nineteenth step S19 the remaining power requirement P miss is not different from zero, or the large storage system 3 no longer has any free capacity, the distribution cycle is terminated, the respectively allocated power requirements P LE,i are assigned to the power units 7, and the power units 7 are allocated to the respectively allocated power requirements P LE,i as the separately assigned unit services.

Das Verfahren wird insgesamt bevorzugt in einem vorbestimmten Zeitintervall, oder auf ein Startsignal hin, oder bei einer Änderung der System-Leistungsanforderung Ps erneut - insbesondere wiederholt, das heißt mehrfach - durchgeführt, das heißt nach dem einundzwanzigsten Schritt S21 erneut in dem ersten Schritt S1 begonnen.The method as a whole is preferably carried out again - in particular repeatedly, i.e. multiple times - in a predetermined time interval, or in response to a start signal, or in the event of a change in the system power requirement Ps, i.e. started again in the first step S1 after the twenty-first step S21.

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben eines - insbesondere AC-gekoppelten - Großspeichersystems (3) mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene (5) zusammenschaltbaren Leistungseinheiten (7) an einem Stromnetz (1), wobei die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils mindestens eine Batterie (11) aufweisen und mit einer separat zugeordneten Einheiten-Leistung betreibbar sind, wobei mindestens ein Verteilungszyklus zur Leistungsverteilung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) mit folgenden Schritten durchgeführt wird: - Feststellen einer System-Leistungsanforderung an das Großspeichersystem (3); - Gleichsetzen einer zu verteilenden Leistungsanforderung mit der System-Leistungsanforderung; - Ermitteln eines jeweiligen Ladezustands für die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7); - Verteilen der zu verteilenden Leistungsanforderung auf die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) anhand der ermittelten Ladezustände und einer j eweiligen Kapazität der Leistungseinheiten (7), wobei für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils eine zugeteilte Leistungsanforderung bestimmt wird; - Prüfen, ob eine in Schritt d) nicht verteilte Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist, und ob das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist; - wenn die Rest-Leistungsanforderung von null verschieden ist und das Großspeichersystem (3) noch freie Kapazität aufweist, Gleichsetzen der zu verteilenden Leistungsanforderung mit der Rest-Leistungsanforderung, und Wiederholen der Schritte d) bis e); - wenn die Rest-Leistungsanforderung nicht von null verschieden ist oder das Großspeichersystem (3) keine freie Kapazität aufweist, Beenden des Verteilungszyklus und Zuweisen der jeweils zugeteilten Leistungsanforderungen an die Leistungseinheiten (7).Method for operating a large-scale storage system (3) - in particular an AC-coupled one - with a plurality of power units (7) that can be connected to a power grid (1) via a common busbar (5), wherein the power units (7) of the plurality of power units (7) each have at least one battery (11) and can be operated with a separately assigned unit power, wherein at least one distribution cycle for distributing power to the plurality of power units (7) is carried out with the following steps: - Determining a system power requirement for the large-scale storage system (3); - Equating a power requirement to be distributed with the system power requirement; - Determining a respective charge state for the plurality of power units (7); - Distributing the power requirement to be distributed to the plurality of power units (7) based on the determined charge states and a respective capacity of the power units (7), wherein an allocated power requirement is determined for the power units (7) of the plurality of power units (7); - Check whether a remaining power requirement not distributed in step d) is different from zero and whether the large storage system (3) still has free capacity; - if the remaining power requirement is different from zero and the large storage system (3) still has free capacity, equate the power requirement to be distributed with the remaining power requirement and repeat steps d) to e); - if the remaining power requirement is not different from zero or the large storage system (3) has no free capacity, end the distribution cycle and assign the respectively allocated power requirements to the power units (7). Verfahren nach Anspruch 1, wobei - in die Leistungsverteilung nur betriebsbereite Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) einbezogen werden, wobei vorzugsweise in einem Schritt c0) insbesondere vor dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) geprüft wird, ob die jeweilige Leistungseinheit (7) betriebsbereit ist, und/oder wobei - in Schritt d) die Kapazität einer nicht betriebsbereiten Leistungseinheit (7) gleich Null gesetzt wird.Procedure according to Claim 1 , wherein - only operational power units (7) of the plurality of power units (7) are included in the power distribution, wherein preferably in a step c0), in particular before determining the respective state of charge for the power units (7) of the plurality of power units (7), it is checked whether the respective power unit (7) is operational, and/or wherein - in step d) the capacity of a non-operational power unit (7) is set equal to zero. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - insbesondere in einem Schritt c1) insbesondere vor oder nach dem Ermitteln des jeweiligen Ladezustands - für die Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils ein Leistungsgrenzwert ermittelt wird, wobei die zugeteilten Leistungsanforderungen für die Leistungseinheiten (7) in Schritt d) jeweils zusätzlich in Abhängigkeit von dem zugeordneten Leistungsgrenzwert ermittelt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein - in particular in a step c1), in particular before or after determining the respective state of charge - a power limit value is determined for each of the plurality of power units (7), wherein the allocated power requirements for the power units (7) in step d) are each additionally determined as a function of the assigned power limit value. Verfahren nach Anspruch 3, wobei anhand der ermittelten Ladezustände und der jeweiligen Kapazität der Leistungseinheiten (7) jeweils eine vorläufige Leistungsanforderung für die Leistungseinheiten (7) bestimmt wird, wobei die vorläufige Leistungsanforderung j eweils mit dem zugeordneten Leistungsgrenzwert verglichen wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich der vorläufigen Leistungsanforderung gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert nicht überschreitet, und wobei die zugeteilte Leistungsanforderung gleich dem zugeordneten Leistungsgrenzwert gesetzt wird, wenn die vorläufige Leistungsanforderung den zugeordneten Leistungsgrenzwert überschreitet.Procedure according to Claim 3 , wherein a provisional power requirement for the power units (7) is determined on the basis of the determined charge states and the respective capacity of the power units (7), wherein the provisional power requirement is compared with the assigned power limit, wherein the allocated power requirement is set equal to the provisional power requirement if the provisional power requirement does not exceed the assigned power limit, and wherein the allocated power requirement is set equal to the assigned power limit if the provisional power requirement exceeds the assigned power limit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Schritt d) anhand der ermittelten Ladezustände, insbesondere im Vergleich zu einem mittleren Ladezustand der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7), für die Leistungseinheiten (7) der Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) jeweils ein Gewichtungsfaktor bestimmt wird, wobei die zugeteilte Leistungsanforderung jeweils in Abhängigkeit des zugeordneten Gewichtungsfaktors bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein in step d) a weighting factor is determined for each of the power units (7) of the plurality of power units (7) on the basis of the determined charge states, in particular in comparison to an average charge state of the plurality of power units (7), wherein the allocated power requirement is determined in each case as a function of the assigned weighting factor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt d) für die Leistungseinheiten (7) jeweils folgende Teilschritte umfasst: d1) Ermitteln eines Differenz-Ladezustands als Differenz des ermittelten Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit (7) zu dem mittleren Ladezustand; d2) Bestimmen eines Verteilungsfaktors in Abhängigkeit der Kapazität der jeweiligen Leistungseinheit (7); d3) Bestimmen des Gewichtungsfaktors in Abhängigkeit des ermittelten Differenz-Ladezustands der jeweiligen Leistungseinheit (7), und d4) Bestimmen der zugeteilten Leistungsanforderung für die jeweilige Leistungseinheit (7) in Abhängigkeit der zu verteilenden Leistungsanforderung, des Verteilungsfaktors und des Gewichtungsfaktors, wobei vorzugsweise die zu verteilende Leistungsanforderung durch den Leistungsgrenzwert begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein step d) for the power units (7) comprises the following sub-steps: d1) determining a differential charge level as the difference between the determined charge level of the respective power unit (7) and the average charge level; d2) determining a distribution factor depending on the capacity of the respective power unit (7); d3) determining the weighting factor depending on the determined differential charge level of the respective power unit (7), and d4) determining the allocated power requirement for the respective power unit (7) depending on the power requirement to be distributed, the distribution factor and the weighting factor, wherein the power requirement to be distributed is preferably limited by the power limit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte a) bis g) - in einem vorbestimmten Zeitintervall, oder - auf ein Startsignal hin, oder - bei einer Änderung der System-Leistungsanforderung - insbesondere wiederholt - durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein steps a) to g) - are carried out in a predetermined time interval, or - in response to a start signal, or - in the event of a change in the system power requirement - in particular repeatedly. Computerprogrammprodukt, umfassend maschinenlesbare Anweisungen, aufgrund derer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Rechenvorrichtung, insbesondere einer Steuervorrichtung (9) für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem (3), ausgeführt wird.Computer program product comprising machine-readable instructions for carrying out a method according to one of the Claims 1 until 7 is carried out when the computer program product is executed on a computing device, in particular a control device (9) for a - in particular AC-coupled - large storage system (3). Steuervorrichtung (9) für ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem (3), wobei die Steuervorrichtung (9) mit einer Mehrzahl an Leistungseinheiten (7) des Großspeichersystems (3) wirkverbindbar und eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Control device (9) for a - in particular AC-coupled - large storage system (3), wherein the control device (9) is operatively connectable to a plurality of power units (7) of the large storage system (3) and is designed to carry out a method according to one of the Claims 1 until 7 to carry out. Großspeichersystem (3) mit einer Mehrzahl an über eine gemeinsame Sammelschiene (5) zusammenschaltbaren Leistungseinheiten (7), wobei das Großspeichersystem (3) eine Steuervorrichtung (9) aufweist, die mit den Leistungseinheiten (7) wirkverbunden und eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Large storage system (3) with a plurality of power units (7) which can be interconnected via a common busbar (5), wherein the large storage system (3) has a control device (9) which is operatively connected to the power units (7) and is set up to carry out a method according to one of the Claims 1 until 7 to carry out. Stromnetz (1), umfassend ein Wechselspannungsnetz (2) und ein - insbesondere AC-gekoppeltes - Großspeichersystem (3) nach Anspruch 10, wobei das Großspeichersystem (3) mit dem Wechselspannungsnetz (2) elektrisch verbunden ist.Power grid (1), comprising an alternating voltage network (2) and a - in particular AC-coupled - large storage system (3) according to Claim 10 , wherein the large storage system (3) is electrically connected to the alternating voltage network (2).
DE102022133173.3 2022-12-13 Method for operating a large-scale storage system, computer program product and control device for carrying out such a method, large-scale storage system with such a control device and power grid with such a large-scale storage system Pending DE102022133173A1 (en)

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