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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Bereitstellen von Echtzeit-Information und Prognose einer Leistungsregelung aufgrund von Netzengpässen wenigstens eines Stromnetzes.
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Die Leistungsregelung eines Stromnetzes, das beispielsweise ein Verteilnetz oder Übertragungsnetz sein kann, gewinnt zunehmend an Bedeutung, da der kontinuierliche Ausbau Erneuerbarer Energien insbesondere in Deutschland in zunehmendem Maße zu Netzengpässen vor allem auf dezentraler Ebene führt.
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Um diese Netzengpässe zu vermeiden, wird die fluktuierende Strombeaufschlagung des Stromnetzes aufgrund der volatilen Stromerzeugung der Erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen durch das sogenannte Einspeisemanagement geregelt bzw. gesteuert.
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Dabei werden je nach Netzbelastung gezielt und temporär diejenigen erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen abgeschaltet bzw. deren Einspeiseleistung gesenkt, die den höchsten Einfluss auf den jeweiligen Netzengpass haben.
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Die infolge des Einspeisemanagements hervorgerufenen Änderungen der Einspeiseleistungen in ein Stromnetz haben unmittelbare oder mittelbare Folgen auf den Strompreis, welcher beispielsweise am deutschen und europäischen Strommarkt gehandelt wird.
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Die Handelsteilnehmer, beispielsweise direktvermarktende Handelsteilnehmer, an diesen Strommärkten haben daher ein berechtigtes Interesse daran, über die zeitaktuelle oder die zeitlich zukünftige Entwicklung der Einspeiseleistung insbesondere erneuerbarer Stromerzeugungsanlagen in das Stromnetz informiert zu sein. Zu den Handelsteilnehmern können ferner auch Stromhändler ohne Direktvermarktung, Übertragungsnetzbetreiber oder Verteilnetzbetreiber gehören.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Systeme bekannt, mittels derer beispielsweise die Einspeiseleistung von erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen in ein Stromnetz steuerbar bzw. regelbar ist.
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So zeigt beispielsweise die
DE 10 2012 215 565 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Anlagenpools von Stromerzeugern, die eine fluktuierende, prognostizierbare Einspeiseleistung aufweisen, insbesondere von regenerativen Stromerzeugern, zur Bereitstellung einer negativen Regelleistung, insbesondere einer negativen Minutenreserve oder Sekundärreserve.
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Ferner zeigt die
DE 10 2010 006 142 A1 ein Energieportal zur Steuerung bzw. Regelung einer Energieeinspeisung aus einem Erzeugernetz in ein Energieverteilungsnetz unter der Berücksichtigung von Einspeisefaktoren, Erzeugernetzmessgrößen und Prognoseinformationen zur Steuerung bzw. Regelung von Betriebsparametern des Erzeugernetzes.
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Wünschenswert wäre jedoch insbesondere die Bündelung und Aufbereitung aller öffentlich zugänglichen Echtzeit-Daten des Einspeisemanagements der jeweiligen Netz- und/oder Stromerzeugungsanlagenbetreiber sowie deren Bereitstellung als Echtzeit-Informationen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise zu entwickeln, insbesondere dahingehend, dass das System eine verbesserte und aussagekräftigere Bereitstellung von Echtzeit-Informationen bezüglich einer Leistungsregelung eines Stromnetzes liefert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelost durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Danach ist ein System zum Bereitstellen von Echtzeit-Informationen bezüglich einer Leistungsregelung wenigstens eines Stromnetzes vorgesehen, wobei das Stromnetz wenigstens ein Übertragungsnetz und/oder wenigstens ein Verteilnetz aufweist und wobei das Stromnetz mit mehreren, insbesondere regenerativen oder erneuerbaren, Stromerzeugungsanlagen wirkverbunden ist, wobei das System wenigstens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von Echtzeit-Daten von wenigstens einer elektronischen Datenbank aufweist, die über ein Netzwerk mit der Empfangseinrichtung verbunden ist, wobei die Echtzeit-Daten einer Abschaltung und/oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen in Folge eines Einspeisemanagements des Stromnetzes zugeordnet sind, wobei das System ferner eine Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung zum Verarbeiten dieser Echtzeit-Daten aufweist, sodass diese als Echtzeit-Informationen verknüpfbar und/oder bereitstellbar sind.
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Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, Daten des Einspeisemanagements eines Stromnetzes in Folge eines Netzengpasses, beispielsweise eines Verteilnetzes, in Form von Informationen zu verknüpfen und/oder bereitzustellen. Dazu empfängt die Empfangseinrichtung über das Netzwerk die auf der elektronischen Datenbank bereitgestellten Daten und sendet diese weiter an die Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung, welche die Daten weiterverarbeitet. Die Daten sind zeitaktuelle Daten bezüglich der Abschaltung und/oder Herabregelung von konkreten, insbesondere regenerativen oder erneuerbaren, Stromerzeugungsanlagen durch das Einspeisemanagement des Stromnetzes in Folge von Netzengpässen. Die Daten können so mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung als Informationen für, insbesondere direktvermarktende, Handelsteilnehmer eines Strommarktes bereitgestellt werden. Für die Handelsteilnehmer eines Strommarkes sind diese Informationen von großer Bedeutung, da ihr Handeln am Strommarkt maßgeblich von der zeitlichen Strompreisentwicklung abhängt, die wiederum u. a. vom Einspeisemanagement des Stromnetzes beeinflusst wird. Mit Hilfe der bereitgestellten Informationen wird dem Handelsteilnehmer ein wirksames Werkzeug in die Hand gegeben, mittels welchem dieser in der Lage ist, sein Handeln am Strommarkt zu optimieren und so seine Marktposition zu stärken. Dem Handelsteilnehmer können zudem die Informationen in einer großen Vielfalt und nach seinen Wünschen maßgeschneidert, z. B. als Zeitreihe, bereitgestellt werden, wodurch sich das Handeln des Handelsteilnehmers am Strommarkt weiterhin optimieren lässt.
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Die Informationen können Echtzeit-Informationen sein und die Daten können Echtzeit-Daten sein. So können in diesem Fall beispielsweise die anlagengenauen Veröffentlichungen über das Netzengpassmanagement der Netzbetreiber mit einem Marktstammdatenregister sowie der momentanen, anlagengenauen Erzeugung von Wind, Solar und Biomasse kombiniert werden. Daraus ergibt sich für jede EE-Anlage die aktuell hervorgerufene Leistungsreduktion, welche anschließend über einen Zuordnungsalgorithmus zu beliebigen Regionen wie Regelzonen, Netzknoten oder Bilanzkreisen aggregiert werden kann.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist denkbar, dass die Informationen Prognose-Informationen sind und die Daten Prognose-Daten sind. Bei der Prognose hingegen ist das System nicht auf die Einsatz-Meldungen der Netzbetreiber oder sonstige elektronische Datenbanken der Netzbetreiber angewiesen. Das Fundamentalmodell der Prognose beinhaltet vorzugsweise ein Lastflussmodell, welches die Netzbelastung in der Zukunft berechnet (dazu wird ein Netzmodell, ein Lastmodell und ein anlagengenaues Stromerzeugungsmodell benötigt). In einem weiteren Schritt wird beispielsweise die Abschaltlogik des Netzbetreibers mit einem Engpassmanagement Algorithmus abgebildet.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Empfangseinrichtung über das Netzwerk mit mehreren, insbesondere dezentralen und öffentlich zugänglichen, elektronischen Datenbanken jeweiliger Betreiber des Stromnetzes und/oder der Stromerzeugungsanlagen verbunden ist. Die jeweiligen Betreiber des Stromnetzes und/oder der Stromerzeugungsanlagen veröffentlichen über entsprechende elektronische Datenbanken Echtzeit-Daten zum Einspeisemanagement des betroffenen Netzengpasses. Da das System über das Netzwerk, z. B. das Internet, mit diesen elektronischen Datenbanken verbunden ist, kann es die öffentlich verfügbaren Echtzeit-Daten verschiedenster Netzbereiche besonders einfach und vorteilhaft miteinander zu Echtzeit-Informationen verknüpfen. Dadurch ergibt sich eine möglichst große Basis an Echtzeit-Informationen, welche dem Handelsteilnehmer ein noch exakteres und umfangreicheres Bild über das Einspeisemanagement und daraus resultierenden Änderungen des Strompreises geben.
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Weiter ist vorstellbar, dass verschiedene Datenformate der Echtzeit-Daten von den jeweiligen elektronischen Datenbanken mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung in ein einheitliches Datenformat umwandelbar sind. Die Güte der Echtzeit-Daten der verschiedenen elektronischen Datenbanken kann durch Algorithmen, welche Plausibilitätschecks durchführen, erhöht werden. Die Datenformate der durch die jeweiligen Betreiber bereitgestellten Echtzeit-Daten variieren sehr stark und sollten daher vorteilhafterweise im Sinne einer effizienten Verknüpfung und Bereitstellung zunächst durch die Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung vereinheitlicht werden. Zudem verbessert sich durch das einheitliche Datenformat auch die Handhabung und die Aufbereitung der bereitgestellten Echtzeit-Informationen für den Handelsteilnehmer.
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Zudem ist denkbar, dass die Echtzeit-Daten einer zeitaktuellen Abschaltung und/oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen in Folge des Einspeisemanagements des Stromnetzes zugeordnet sind. Je genauer die Abschaltung und/oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen in Folge des Einspeisemanagements durch die Echtzeit-Daten abgebildet werden kann, desto besser und schneller kann der Handelsteilnehmer sein Handeln am Strommarkt beeinflussen. Daher ist es besonders vorteilhaft, die aus den Echtzeit-Daten verknüpften und bereitgestellten Echtzeit-Informationen so aktuell wie möglich bereitzustellen.
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Außerdem ist möglich, dass mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung die Echtzeit-Daten spezifischer Stromerzeugungsanlagen sowie deren spezifische zeitaktuelle Stromerzeugung mit weiteren Daten aus einem Marktstammdatenregister verknüpfbar sind. Diese Verknüpfung bietet insbesondere den Vorteil, dass für jede Stromerzeugungsanlage sehr einfach und eindeutig die durch das Einspeisemanagement auferlegte Leistungsbeschränkung bestimmt werden kann, und sich so noch detailliertere und verbesserte Echtzeit-Informationen bereitstellen lassen.
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Des Weiteren kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung die Echtzeit-Daten für jede beliebige Stromerzeugungsanlage in Folge des Einspeisemanagements bereitstellbar sind und mittels eines in der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung implementierten Zuordnungsalgorithmus für Regionen, wie Regelzonen, Netzknoten bzw. Bilanzkreise oder für ein individuell vorgegebenes Portfolio an potentiell betroffenen Stromerzeugungsanlagen miteinander verknüpfbar sind. Besonders vorteilhaft ist die individuelle und je nach Wunsch des Handelsteilnehmers implementierbare Verknüpfung der Echtzeit-Daten zu den entsprechenden Echtzeit-Informationen. Dadurch ist es möglich, möglichst effiziente und zielgerichtete Echtzeit-Informationen für die Handelsteilnehmer bereitzustellen.
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Darüber hinaus ist denkbar, dass die Echtzeit-Daten einer oder mehrerer spezifischer Stromerzeugungsanlagen mit Erzeugungszeitreihen dieser zugehörigen einen oder den mehreren Stromerzeugungsanlagen auf Basis von verschiedenen numerischen Wetterprognose-Modellen mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung verknüpfbar sind.
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Des Weiteren ist es möglich, dass Prognose-Daten einer zeitlich zukünftigen Abschaltung und/oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen in Folge des Einspeisemanagements des Stromnetzes bereitgestellt werden können. Die Bereitstellung von Prognose-Daten bietet dem Handelsteilnehmer neben den Echtzeit-Informationen ein weiteres Werkzeug, um sein Handeln am Strommarkt noch weiter zu optimieren. Die Prognose-Daten sind zeitaktuelle und abrufbare Daten bezüglich der zukünftigen Abschaltung und/oder Herabregelung von konkreten, insbesondere regenerativen oder erneuerbaren, Stromerzeugungsanlagen durch das Einspeisemanagement des Stromnetzes in Folge von Netzengpässen. Die Prognosehorizonte der Prognoseinformationen können sich dabei individuell auf die Handlungsstrategie des Handelsteilnehmers anpassen lassen, um so besonders vorteilhaft dessen Handeln am Strommarkt unterstützen. Die Prognosehorizonte der Prognoseinformationen können sich dabei von wenigen Stunden bis zu mehreren Tagen erstrecken.
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Zudem ist denkbar, dass die Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung zum Verarbeiten von modellbasierten Daten eingerichtet ist, sodass diese als Prognoseinformationen verknüpfbar und/oder bereitstellbar sind, und wobei die Prognose-Informationen einer zeitlich zukünftigen Abschaltung und/oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen in Folge des Einspeisemanagements des Stromnetzes zugeordnet sind. Die Prognose-Daten werden im Allgemeinen durch die jeweiligen Betreiber eines Stromnetzes dezentral bereitgestellt und können daher hinsichtlich der Verfügbarkeit und der Prognosegüte Schwankungen unterworfen sein. Daher ergeben sich durch eine zentrale Bereitstellung der Prognose-Informationen für den Handelsteilnehmer weitere Vorteile hinsichtlich der Prognosegüte sowie der regionalen Verfügbarkeit der Prognose-Informationen.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Prognose-Informationen mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung sowie mittels eines darin implementierten Lastflussmodells des Stromnetzes zur Berechnung dessen zeitlich zukünftiger Strombeaufschlagung bestimmbar sind, wobei ein Stromnetzmodell, ein Lastmodell sowie ein Stromerzeugungsmodell als Eingabeparameter für das Lastflussmodell vorgesehen sind. Für das Bereitstellen von Prognose-Informationen ist besonders wichtig und vorteilhaft, das Wissen darüber generieren zu können, wo und wann welche Last im Stromnetz anfällt und welche Beaufschlagung des Stromnetzes diese Belastung zur Folge hat. Da insbesondere die Eingabeparameter maßgeblich für die Verbesserung der Modellgüte verantwortlich sind, ist eine möglichst genaue Kenntnis dieser Parameter besonders wichtig, um die Modellgüte für das Bereitstellen der Prognose-Informationen zu verbessern.
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Ferner ist vorstellbar, dass Stromverbrauchszeitreihen auf der Grundlage des Lastmodells für Industrie-, Gewerbe- und Haushaltslast mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung bestimmbar sind, und Stromerzeugungszeitreihen auf der Grundlage des Stromerzeugungsmodells in Form von Stromerzeugungsvorhersagen für die Stromerzeugungsanlagen basierend auf verschiedenen numerischen Wetterprognosen sowie für weitere grundlastfähige Stromerzeugungsanlagen mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung bestimmbar sind. Sowohl das Lastmodell als auch Stromerzeugungsmodell bieten besonders für die realitätsnahe Umsetzung bzw. Berechnung einen sehr guten Kompromiss aus Modellkomplexität und zu erwartender Modellgüte. Im Übrigen können diese Modelle leicht durch zukünftige Implementierungen und Validierungen auf der Grundlage von Echtzeit-Informationen verbessert werden.
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Auch denkbar ist, dass die Prognose-Informationen mittels des in der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung implementierten Lastflussmodells auf der Grundlage derjenigen einen oder mehreren Stromerzeugungsanlagen bestimmbar sind, die einen maximalen knotenscharfen Einfluss auf einen Engpass des Stromnetzes aufweisen. Durch das Bestimmen des maximalen knotenscharfen Einflusses der jeweiligen Stromerzeugungsanlage wird es besonders effizient und einfach möglich, diejenige Stromerzeugungsanlage oder diejenigen Stromerzeugungsanlagen zu identifizieren, welche durch das zukünftige Einspeisemanagement abgeschaltet bzw. herabgeregelt werden.
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Die Auswahl derjenigen Stromerzeugungsanlagen, welche einen maximalen knotenscharfen Einfluss auf einen Engpass des Stromnetzes aufweisen, wird vorzugsweise mit einem Engpassmanagement-Algorithmus getroffen.
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Überdies ist möglich, dass mittels der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung die Prognose-Informationen für jede beliebige Stromerzeugungsanlage und beliebige Vorhersagehorizonte in Folge des Einspeisemanagements bereitstellbar sind und mittels eines in der Verarbeitungs- und/oder Recheneinrichtung implementierten Zuordnungsalgorithmus für Regionen, wie Regelzonen, Netzknoten bzw. Bilanzkreise oder für ein individuell vorgegebenes Portfolio an potentiell betroffenen Stromerzeugungsanlagen miteinander verknüpfbar sind. Besonders vorteilhaft ist die individuelle und je nach Wunsch des Handelsteilnehmers implementierbare Verknüpfung der Prognosedaten zu den entsprechenden Prognoseinformationen. Somit können möglichst effizient und zielgerichtet Prognoseinformationen für den/die Handelsteilnehmer bereitgestellt werden. Die Vorhersagehorizonte können beliebige Zeiträume abdecken. Dabei kann es sich um Bereiche von beispielsweise Minuten, Stunden oder auch wenigen Tagen handeln.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems zum Bereitstellen von Echtzeit-Informationen;
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2 eine schematische Darstellung eines in der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung implementierten Lastflussmodells des Stromnetzes;
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3 eine schematische Darstellung zweier mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung und des Lastflussmodells bestimmten Engpässe des Stromnetzes; und
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4 eine schematische Darstellung von Stromerzeugungsanlagen, die einen maximalen knotenscharfen Einfluss auf die beiden in 3 dargestellten Netzengpässe haben.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems 10 zum Bereitstellen von Echtzeit-Informationen bezüglich einer Leistungsregelung eines Stromnetzes 12.
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Das Stromnetz 12 weist ein Übertragungsnetz 12 oder ein Verteilnetz 12 auf.
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Ferner ist das Stromnetz 12 mit mehreren regenerativen oder erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen 14 wirkverbunden.
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Das System 10 weist eine Empfangseinrichtung 16 auf.
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Ferner sind hier drei elektronische Datenbanken 18 vorgesehen, die über ein Netzwerk 20 mit der Empfangseinrichtung 16 verbunden sind.
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Denkbar ist aber auch, dass pro Stromnetz 12 eine einzige Datenbank 18, zwei oder auch mehrere Datenbanken 18 vorgesehen ist.
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Zudem weist das System 10 eine Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 auf, die mit der Empfangseinrichtung 16 verbunden ist.
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Ferner weist das System 10 ein elektronisches Marktstammregister 24 auf, das ebenfalls über das Netzwerk 20 mit der Empfangseinrichtung 16 verbunden ist.
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Die Funktion des Systems 10 lässt sich folgendermaßen beschreiben:
Das System 10 weist eine Empfangseinrichtung 16 zum Empfangen von Echtzeit-Daten von mehreren elektronischen Datenbanken 18 auf.
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Die Echtzeit-Daten sind einer Abschaltung oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen 14 in Folge eines Einspeisemanagements des Stromnetzes 12 zugeordnet.
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Die elektronischen Datenbanken 18 sind über jeweilige nicht näher in 1 dargestellte Datenschnittstellen an verschiedenen Punkten mit dem Stromnetz 12 verbunden.
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Mittels der Datenschnittstellen können die Echtzeit-Daten des Stromnetzes 12 an die elektronischen Datenbanken 18 übertragen werden.
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Die elektronischen Datenbanken 18 sind dezentral und öffentlich zugänglich und sind dem jeweiligen Betreiber des Stromnetzes 12 oder der Stromerzeugungsanlagen 14 zugeordnet.
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Wie vorstehend erläutert, weist das System 10 ferner die Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 zum Verarbeiten dieser Echtzeit-Daten auf, so dass diese als Echtzeit-Informationen verknüpfbar oder bereitstellbar sind.
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Die Echtzeit-Daten sind nach dem Verarbeiten durch die Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 als Echtzeit-Informationen direktvermarktenden Handelsteilnehmern eines Strommarkts oder Stromnetzbetreibern bereitstellbar.
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Da die Bereitstellung der Echtzeit-Daten mittels der elektronischen Datenbanken 18 dezentral durch die jeweiligen Netzbetreiber erfolgt, variieren das Datenformat, die Datengüte und die Frequenz der Bereitstellung.
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Dabei sind die verschiedenen Datenformate der Echtzeit-Daten von den jeweiligen elektronischen Datenbanken 18 mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 in ein einheitliches Datenformat umwandelbar und fehlerhafte Daten mittels Plausibiliätschecks zu entfernen.
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Die Echtzeit-Daten sind dabei einer zeitaktuellen Abschaltung oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen 14 in Folge des Einspeisemanagements des Stromnetzes 12 zugeordnet.
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Ferner sind mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 die Echtzeit-Daten spezifischer Stromerzeugungsanlagen 14 sowie deren spezifische zeitaktuelle Stromerzeugung mit weiteren Daten aus einem Marktstammdatenregister 24 verknüpfbar.
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Diesbezüglich kann mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 eine Hochrechnung der verfügbaren Echtzeit-Informationen auf unterschiedliche Bilanzierungsebenen (z. B. regional, überregional oder national) des Stromnetzes erfolgen.
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Beispielsweise ist es so möglich, diese Echtzeit-Informationen über das Einspeisemanagement für Deutschland zu generieren.
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Dies kann anhand einer graphischen Darstellung dieser Echtzeit-Informationen in Form einer Karte des Stromnetzes 12 bzw. des Verteilnetzes oder Verbundnetzes sein, in welcher die engpassbehafteten Bereiche des Stromnetzes visualisiert werden.
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Weitere graphische Darstellungen, z. B. eine Zeitreihe in Form von zwei- oder dreidimensionalen Schaubildern der Abschaltung oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen sind ebenfalls denkbar.
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Zudem sind mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 die Echtzeit-Informationen für jede beliebige Stromerzeugungsanlage 14 in Folge des Einspeisemanagements bereitstellbar.
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Dies erlaubt eine Bereitstellung der Echtzeit-Informationen bezüglich des Einspeisemanagements auf geographisch detaillierterer Ebene, z. B. für Umspannwerke oder einzelne Stromerzeugungsanlagen.
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Zusätzlich sind die Echtzeit-Daten mittels eines in der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 implementierten Zuordnungsalgorithmus für Regionen, wie Regelzonen, Netzknoten bzw. Bilanzkreise oder für ein individuell vorgegebenes Portfolio an potentiell betroffenen Stromerzeugungsanlagen 14 miteinander verknüpfbar.
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Die Echtzeit-Daten einer oder mehrerer spezifischer Stromerzeugungsanlagen 14 sind zudem mit Erzeugungszeitreihen dieser zugehörigen einen oder den mehreren Stromerzeugungsanlagen 14 auf Basis von verschiedenen numerischen Wetterprognose-Modellen mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 verknüpfbar.
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Die Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 stellt so eine Validierungsbasis bereit, mit deren Hilfe modellbasierte Erzeugungszeitreihen bzw. Zeitreihen für die Herabregelung einer oder mehrerer Stromerzeugungsanlagen 14 optimiert werden können.
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Neben der Bereitstellung der Echtzeit-Informationen, welche der zeitaktuellen Abschaltung oder Herabregelung von erneuerbaren oder regenerativen Stromerzeugungsanlagen zugeordnet sind, können durch das System auch Prognose-Daten für zukünftige Abschaltungen oder Herabregelungen bereitgestellt werden.
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Die durch das System 10 bereitgestellten Informationen können also Echtzeit-Informationen sein und die Daten können Echtzeit-Daten sein. So können in diesem Fall beispielsweise die anlagengenauen Veröffentlichungen über das Netzengpassmanagement der Netzbetreiber mit einem Marktstammdatenregister sowie der momentanen, anlagengenauen Erzeugung von Wind, Solar und Biomasse kombiniert werden. Daraus ergibt sich für jede EE-Anlage die aktuell hervorgerufene Leistungsreduktion, welche anschließend über einen Zuordnungsalgorithmus zu beliebigen Regionen wie Regelzonen, Netzknoten oder Bilanzkreisen aggregiert werden kann.
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Alternativ und/oder zusätzlich ist denkbar, dass die durch das System 10 bereitgestellten Informationen Prognose-Informationen sind und die Daten Prognose-Daten sind. Bei der Prognose hingegen ist das System 10 nicht auf die Einsatz-Meldungen der Netzbetreiber oder sonstige elektronische Datenbanken der Netzbetreiber angewiesen. Das Fundamentalmodell der Prognose beinhaltet vorzugsweise ein Lastflussmodell, welches die Netzbelastung in der Zukunft berechnet (dazu wird ein Netzmodell, ein Lastmodell und ein anlagengenaues Stromerzeugungsmodell benötigt). In einem weiteren Schritt wird beispielsweise die Abschaltlogik des Netzbetreibers mit einem Engpassmanagement Algorithmus abgebildet.
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Die Daten sind dabei in Form von Prognosedaten einer zeitlich zukünftigen Abschaltung oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen 14 in Folge des Einspeisemanagements des Stromnetzes 12 zugeordnet.
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Diese Informationen in Form von Prognosen sind ebenfalls einer zeitlich zukünftigen Abschaltung oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen 14 in Folge des Einspeisemanagements des Stromnetzes 12 zugeordnet.
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Die Grundlage für eine möglichst genaue Bereitstellung von modellbasierten Prognoseinformationen ist das Verständnis dafür, wo und wann welche zukünftige Strombeaufschlagung bzw. -belastung des Stromnetzes auftreten wird.
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Hierzu sind die Prognoseinformationen mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 sowie mittels eines darin implementierten Lastflussmodells des Stromnetzes 12 zur Berechnung dessen zeitlich zukünftiger Strombeaufschlagung bestimmbar.
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2 zeigt eine derartige schematische graphische Darstellung eines in der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 implementierten Lastflussmodells des Stromnetzes 12.
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Diesbezüglich sind ein Stromnetzmodell, ein Lastmodell sowie ein Stromerzeugungsmodell (beispielsweise Wind- und Solarerzeugung) als Eingabeparameter für das Lastflussmodell vorgesehen.
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Das Stromnetzmodell bildet beispielsweise ein typisches Verteilnetzgebiet ab, das häufig von Einspeisemanagement-Maßnahmen betroffen ist.
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Besonders wichtig ist die Kenntnis der Topologie des Verteilnetzgebietes sowie den darin umfassten technischen Systemen wie Umspannwerke und Leitungen.
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Ein derartiges Verteilnetzgebiet ist beispielsweise das Verteilnetz eines regionalen Energieversorgers in Norddeutschland, das aufgrund der Anbindung zu diversen erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen in Form von z. B. OnShore-Windparks von Einspeisemanagement-Maßnahmen am häufigsten in Deutschland betroffen ist.
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Dieses Szenario ist allerdings exemplarisch zu verstehen und kann auch auf andere Regionen, Länder, Subkontinente bzw. Kontinente übertragen werden.
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Das Lastmodell bildet den Stromverbrauch der mit dem Stromnetz, wie z. B. das zuvor genannte Verteilnetz, verbundenen elektrischen Lasten (z. B. Industrie oder Haushalte) ab.
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Ausgehend von Standardlastprofilen auf Gemeindekreisebene kann eine Regionalisierung auf das gesamte Stromnetz durch eine Netzinfrastruktur nach Voronoi (vgl. „Joswig, M., Theobald, T., „Algorithmische Geometrie – Polyedrische und algebraische Methoden", Springer, ISBN 978-3-8348-9440-3, 2008.”) nach geringster Entfernung vorgenommen werden.
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Auf der Grundlage des Lastmodells für Industrie-, Gewerbe- und Haushaltslast sind so mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 Stromverbrauchszeitreihen bestimmbar.
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Für die möglichst exakte Bereitstellung von Prognoseinformationen sind neben der Bestimmung der Stromverbrauchszeitreihen zudem die Bestimmung von Stromerzeugungszeitreihen notwendig.
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Die Stromerzeugungszeitreihen für Solar-Erzeugungsanlagen und/oder Windenergieanlagen sind demnach auf der Grundlage des Stromerzeugungsmodells in Form von Stromerzeugungsvorhersagen für die Stromerzeugungsanlagen 14 basierend auf verschiedenen numerischen Wetterprognosen, die jeweils optimiert und miteinander kombiniert werden können, sowie für weitere grundlastfähige Stromerzeugungsanlagen mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 bestimmbar.
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Grundlastfähige Stromerzeugungsanlagen sind beispielsweise Biogas- oder Biomasseanlagen bzw. Wasser-, Kohle- oder Kernkraftwerke.
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Zusätzlich zu dem Verständnis darüber, wo und wann welche zukünftige Strombeaufschlagung bzw. -belastung des Stromnetzes auftreten wird, ist für die Bereitstellung der Prognoseinformationen das Wissen nötig, welche und wie viele Stromerzeugungsanlagen über welchen Zeitraum im Rahmen des Einspeisemanagements des Stromnetzes herabgeregelt oder abgeschaltet werden.
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Daher sind die Prognoseinformationen mittels des in der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 implementierten Lastflussmodells auf der Grundlage derjenigen einen oder mehreren Stromerzeugungsanlagen 14 bestimmbar, die einen maximalen knotenscharfen Einfluss auf einen Engpass des Stromnetzes 12 aufweisen. Die Auswahl derjenigen Stromerzeugungsanlagen, welche einen maximalen knotenscharfen Einfluss auf einen Engpass des Stromnetzes aufweisen, wird mit einem Engpassmanagement-Algorithmus getroffen.
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3 zeigt diesbezüglich eine schematische Darstellung zweier mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 und des Lastflussmodells bestimmten Engpässe des Stromnetzes 12.
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Die Stromerzeugungsanlagen 14 mit dem maximalen knotenscharfen Einfluss sind so von der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 bestimmbar und können beispielsweise in einem graphisch implementierten Netzmodell als Prognoseinformationen visualisiert werden.
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4 zeigt diesbezüglich eine schematische Darstellung derjenigen Stromerzeugungsanlagen 14 mit einem maximalen knotenscharfen Einfluss auf die beiden in 3 dargestellten Netzengpässe.
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Weitere graphische Darstellungen, z. B. eine Zeitreihe in Form von zwei- oder dreidimensionalen Schaubildern der prognostizierten Abschaltung oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen z. B. innerhalb eines Verteilnetzes sind ebenfalls denkbar.
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Geographisch detailliertere Informationen über die prognostizierte Abschaltung oder Herabregelung der Stromerzeugungsanlagen 14 können durch das System 10 ebenfalls bereitgestellt werden.
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So sind mittels der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 die Prognoseinformationen für jede beliebige Stromerzeugungsanlage 14 in Folge des Einspeisemanagements bereitstellbar.
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Zusätzlich sind die Prognoseinformationen mittels eines in der Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung 22 implementierten Zuordnungsalgorithmus für Regionen, wie Regelzonen, Netzknoten bzw. Bilanzkreise oder für ein individuell vorgegebenes Portfolio an potentiell betroffenen Stromerzeugungsanlagen 14 miteinander verknüpfbar.
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Da der Großteil der Einspeisemanagement-Maßnahmen im zuvor beispielhaft beschriebenen Verteilnetz stattfinden, ist durch den Zuordnungsalgorithmus ausgehend von der Prognoseinformationen für dieses Verteilnetz bestimmbar, welche zukünftigen Einspeisemanagement-Maßnahmen z. B. in Deutschland bzw. im subkontinentalen, kontinentalen oder weltweiten Maßstab zu erwarten sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 12
- Stromnetz
- 14
- Stromerzeugungsanlagen
- 16
- Empfangseinrichtung
- 18
- elektronische Datenbank
- 20
- Netzwerk
- 22
- Verarbeitungs- oder Recheneinrichtung
- 24
- Marktstammdatenregister
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012215565 A1 [0008]
- DE 102010006142 A1 [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Joswig, M., Theobald, T., „Algorithmische Geometrie – Polyedrische und algebraische Methoden”, Springer, ISBN 978-3-8348-9440-3, 2008 [0077]
