EP2559131A2 - Verfahren zur regelung der stabilität eines elektrischen versorgungsnetzwerks - Google Patents

Verfahren zur regelung der stabilität eines elektrischen versorgungsnetzwerks

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EP2559131A2
EP2559131A2 EP11721473A EP11721473A EP2559131A2 EP 2559131 A2 EP2559131 A2 EP 2559131A2 EP 11721473 A EP11721473 A EP 11721473A EP 11721473 A EP11721473 A EP 11721473A EP 2559131 A2 EP2559131 A2 EP 2559131A2
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energy
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exchange
stability
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    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the stability of an electrical supply network.
  • the method is preferably applicable to electrical supply networks to which in addition to conventional energy-generating plants, such as coal power plants, gas power plants or nuclear ⁇ energy plants, and energy generation plants are connected, which feed time varying electrical energy into the supply network ⁇ supply.
  • energy-generating plants such as coal power plants, gas power plants or nuclear ⁇ energy plants, and energy generation plants are connected, which feed time varying electrical energy into the supply network ⁇ supply.
  • These systems include, for example, wind turbines or solar energy systems.
  • a first device which is designed to exchange electrical energy with the supply network, determines via its geographical location a part of the supply network to which the first device for the energy connection is assigned.
  • the first device determines parameters for an intended energy exchange.
  • At least one second device associated with the same part of the supply network for energy exchange determines parameters for an intended energy exchange.
  • the first device takes the energy exchange, taking into account the parameters of the first and second device in such a way that the electrical stability of the part of the supply network is ensured.
  • the mode of operation of the exchange of parameters can be carried out in a similar way to the peer-to-peer communication known per se.
  • car-to-car communication may also be comparable to car-to-car communication, as used for example for networked warning systems between motor vehicles (cars).
  • Parameter sources for local optimization of a part of a network can be, for example, end consumers, network nodes and / or external data sources.
  • e-car electric motor vehicles
  • e-car determine the first parameter parameters
  • traffic control systems offer as external data sources, for example, traffic control systems. These allow the flow of traffic to estimate how many "e-cars" are traveling that might need electrical energy.
  • Weather forecasts also allow location-related statements about an expected traffic flow of "e-cars" in the form of an external database. For example, on public holidays or working days, the energy requirements of "e-cars” will change depending on the weather.
  • a customer forecasting system that estimates an expected energy requirement can also be used as an external database. Due to the decentralized approach no central control ⁇ unit is necessary, so that the network has an increased Robust ⁇ uniform and fast control dynamics.
  • the inventive process permits due to the dezentra ⁇ len approach also gradually introduce the method in existing networks ⁇ supply, so gradually equip these disadvantages. The invention will be explained with reference to a figure FIG 1 he ⁇ .
  • a first device Gl which is designed to exchange electrical energy Pel with a supply network VNW, determines its geographical position
  • An assignment of the first device is performed Gl to a part of the supply network TVNW VNW by means of the geographic location in a two-POS ⁇ th step.
  • the position determination can be done for example via GPS. It can also be effected via signals which are exchanged with a designated point of the supply network VNW via an electrical supply connection or connection cable.
  • the connecting cable is preferably used, which is provided for an intended energy exchange between the first device Gl and the supply network VNW.
  • the first device Gl determined parameter for a PARI beab ⁇ schreibten exchange of energy and transmits it to a designated Administrator VERW.
  • the Administrator VERW may be formed as a central unit of the GE ⁇ entire supply network VNW. Or it is provided as one of several decentralized units at an associated part of the utility network VNW. At least one second unit G2 which is the same part of the supply network TVNW zugeord ⁇ net for an exchange of energy, also determined in a further step, para- meter PAR2 for an intended energy exchange.
  • Steps are taken, which are used by the first device Gl to determine the parameter PARI.
  • the first device Gl assumes in a further step before the Ener ⁇ gienic taking into account the parameters of the first device PARI Gl and the parameter PAR2 the second unit G2 such that the electrical stability of the part of the supply network TVNW is ensured.
  • the evaluation of the electrical stability is ⁇ example as part of the Central Administration or by the decentralized management structure in the supply network VNW.
  • the first device could take over this functionality as a "requesting" device, provided that the required parameters for assessing the stability of the supply network part are transmitted to it.
  • Is determined by the Administrator or the part of the ERS th device is that the associated part of the Ver ⁇ sorgungsnetztechniks has sufficient electrical resources (eg Leis ⁇ tung) is available, then the first device performs the attached ⁇ desired energy exchange.
  • an e-car would be the first device in this case to recharge its deflated batteries.
  • an e-car will carry the desired energy from ⁇ exchange as the first device and its depleted batteries aufla- back to.
  • the e-car will not be the first device to carry out the desired energy exchange immediately and, if necessary, recharge its deflated batteries later.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Stabilität eines elektrischen Versorgungsnetzwerks. Ein erstes Gerät, das zum Austausch von elektrischer Energie mit dem Versorgungsnetzwerk ausgebildet ist, ermittelt über seinen geografischen Standort einen Teil des Versorgungsnetzwerks, zu dem das erste Gerät für den Energieanschluss zugeordnet ist. Das erste Gerät ermittelt Parameter für einen beabsichtigten Energieaustausch. Zumindest ein zweites Gerät, das dem gleichen Teil des Versorgungsnetzwerks für einen Energieaustausch zugeordnet ist, ermittelt Parameter für einen beabsichtigten Energieaustausch. Das erste Gerät nimmt den Energieaustausch unter Berücksichtigung der Parameter des ersten und des zweiten Geräts derart vor, dass die elektrische Stabilität des Teils des Versorgungsnetzwerks sichergestellt ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Regelung der Stabilität eines elektrischen Versorgungsnetzwerks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Stabilität eines elektrischen Versorgungsnetzwerks. Das Verfahren ist bevorzugt bei elektrischen Versorgungsnetzwerken anwendbar, an das neben herkömmlichen Energie-Erzeugungsanlagen, wie beispielsweise Kohlekraftwerke, Gaskraftwerke oder Atom¬ energieanlagen, auch Energie-Erzeugungsanlagen angeschlossen sind, die zeitlich variierend elektrische Energie ins Versor¬ gungsnetzwerk einspeisen. Zu diesen Anlagen gehören beispielsweise Windenergieanlagen oder Solarenergieanlagen.
Es ist beabsichtigt, in bestehende elektrische Versorgungs¬ netzwerke verstärkt erneuerbaren Energien einzuspeisen. Dieser Anteil wird derzeit durch die Nutzung von Solarenergie und/oder Windenergie gedeckt.
Zugleich soll der Betrieb von bisher benzin- bzw. dieselbetriebenen Kraftfahrzeugen in den nächsten Jahren bzw. Jahrzehnten verstärkt auf elektrische Energie umgestellt werden. Die dabei erfolgende Entnahme elektrischer Energie aus dem Versorgungsnetzwerk ist somit Verbraucherabhängig und damit zeitlich schwankend.
Durch die zeitlich variierende Einspeisung und Entnahme von elektrischer Energie ins Netzwerk kommt es zwangsläufig zu Stabilitätsproblemen hinsichtlich der Parameter Frequenz,
Phase, Pegel der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie .
Aus der US 2009/0281673 AI ist ein so genanntes "Smart Grid" bekannt, bei dem mit Hilfe einer über das Netz verteilter
"intelligence" der Netzzustand erfasst und kontrolliert wird und bei dem eine im Netz verteilte Energiespeicherung realisiert wird. Aus der WO 2009 014543 AI ist ein weiteres "Smart Grid" be¬ kannt, bei dem elektrische Leistung zwischen dem Netzwerk und einem Fahrzeug ausgetauscht wird.
Beide Druckschriften verwenden einen zentralen Regelungsansatz, um die Netzstabilität bezüglich der Frequenz bzw. der Leistung sicherzustellen. Dieser zentrale Regelungsansatz ist jedoch aufgrund der komplexen Regelungsstrukturen, die große Teile oder das gesamte Netz umgreifen, stark anfällig.
Auch können zeitlich schnell erfolgende Änderungen in Teilen des Netzes bzw. ein lokal begrenzter Verbraucherbedarf nicht entsprechend schnell erfasst und ausgeglichen bzw. ausgere¬ gelt werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbes- sertes Verfahren zur Regelung der Stabilität eines elektrischen Versorgungsnetzwerks anzugeben.
Diese Aufgabe wir durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen an- gegeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Stabilität eines elektrischen Versorgungsnetzwerks ermittelt ein erstes Gerät, das zum Austausch von elektrischer Energie mit dem Versorgungsnetzwerk ausgebildet ist, über seinen geografi- schen Standort einen Teil des Versorgungsnetzwerks, zu dem das erste Gerät für den Energieanschluss zugeordnet ist. Das erste Gerät ermittelt Parameter für einen beabsichtigten Energieaustausch. Zumindest ein zweites Gerät, das dem glei- chen Teil des Versorgungsnetzwerks für einen Energieaustausch zugeordnet ist, ermittelt Parameter für einen beabsichtigten Energieaustausch. Das erste Gerät nimmt den Energieaustausch unter Berücksichtigung der Parameter des ersten und des zwei- ten Geräts derart vor, dass die elektrische Stabilität des Teils des Versorgungsnetzwerks sichergestellt ist.
Im Hinblick auf den Stand der Technik wird mit Hilfe der vor- liegenden Erfindung ein ggf. verwendetes "Smart Grid" entlas¬ tet oder ganz ersetzt, da der benötigte zentrale Regelungs¬ aufwand minimiert wird.
Die Funktionsweise des Austauschs von Parametern kann ver- gleichbar zur an sich bekannten Peer-to-Peer-Kommunkation erfolgen .
Alternativ dazu kann sie auch vergleichbar zur car-to-car- Kommunikation erfolgen, wie sie beispielsweise für vernetzte Warnsysteme zwischen Kraftfahrzeugen (PKW's) verwendet wird.
Parameterquellen zur lokalen Optimierung eines Teils eines Netzwerks können beispielsweise Endverbraucher, Netzknotenpunkte und/oder auch externe Datenquellen sein.
Insbesondere für den Fall, dass elektrische Kraftfahrzeuge ("e-car") als erstes Gerät Parameter ermitteln, bieten sich als externe Datenquellen beispielsweise Verkehrsleitsysteme an. Diese erlauben über den Verkehrsfluss eine Abschätzung, wie viele "e-cars" unterwegs sind, die elektrische Energie benötigen könnten.
Auch Wetterprognosen erlauben in Form einer externen Datenbank ortsbezogene Aussagen über einen erwarteten Verkehrs- fluss von "e-cars". So wird sich beispielsweise an Feiertagen oder Werktagen der Energiebedarf von "e-cars" in Abhängigkeit vom Wetter verändern.
Auch ein Abnehmerprognosesystem, das einen erwarteten Ener- giebedarf abschätzt, kann als externe Datenbank Verwendung finden . Aufgrund des dezentralen Ansatzes ist keine zentrale Steuer¬ einheit notwendig, so dass das Netzwerk eine erhöhte Robust¬ heit und eine schnelle Regeldynamik aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt aufgrund des dezentra¬ len Ansatzes auch, das Verfahren in existierende Versorgungs¬ netze schrittweise einzuführen, diese also schrittweise nach- zurüsten . Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur FIG 1 er¬ läutert .
In einem ersten Schritt ermittelt ein erstes Gerät Gl, das zum Austausch von elektrischer Energie Pel mit einem Versor- gungsnetzwerk VNW ausgebildet ist, seinen geografischen
Standort POS.
Anhand des geografischen Standorts POS erfolgt in einem zwei¬ ten Schritt eine Zuordnung des ersten Geräts Gl zu einem Teil TVNW des Versorgungsnetzwerks VNW.
Die Positionsbestimmung kann beispielsweise über GPS erfolgen. Sie kann auch über Signale erfolgen, die mit einer dafür bestimmten Stelle des Versorgungsnetzwerk VNW über ein elekt- risches Versorgungs- zw. Anschlusskabel ausgetauscht werden.
Dabei wird bevorzugt das Anschlusskabel verwendet, das für einen beabsichtigten Energieaustausch zwischen dem ersten Gerät Gl und dem Versorgungsnetzwerk VNW vorgesehen ist.
Das erste Gerät Gl ermittelt Parameter PARI für einen beab¬ sichtigten Energieaustausch und übermittelt diese an eine dafür vorgesehene Verwaltungsstelle VERW. Die Verwaltungsstelle VERW kann als zentrale Einheit des ge¬ samten Versorgungsnetzwerk VNW ausgebildet sein. Oder sie ist als eine von mehreren dezentralen Einheiten an einem zugeordneten Teil des Versorgungsnetzwerks VNW vorgesehen. Zumindest ein zweites Gerät G2, das dem gleichen Teil des Versorgungsnetzwerks TVNW für einen Energieaustausch zugeord¬ net ist, ermittelt in einem weiteren Schritt ebenfalls Para- meter PAR2 für einen beabsichtigten Energieaustausch.
Die Ermittlung dieser Parameter PAR2 kann analog zu den
Schritten erfolgen, die seitens des ersten Geräts Gl zur Ermittlung der Parameter PARI verwendet werden.
Das erstes Gerät Gl nimmt in einem weiteren Schritt den Ener¬ gieaustausch unter Berücksichtigung der Parameter PARI des ersten Geräts Gl und der Parameter PAR2 des zweiten Geräts G2 derart vor, dass die elektrische Stabilität des Teils des Versorgungsnetzwerks TVNW sichergestellt ist.
Die Bewertung der elektrische Stabilität erfolgt beispiels¬ weise seitens der zentralen Verwaltungsstelle bzw. seitens der dezentralen Verwaltungsstelle des Versorgungsnetzwerks VNW .
Es ist jedoch auch möglich, die Bewertung der Stabilität von einem festzulegendem "Master" Gerät aus vorzunehmen. Das erste Gerät könnte als "anfragendes" Gerät diese Funktionalität übernehmen, sofern ihm die benötigten Parameter zur Beurteilung der Stabilität des Versorgungsnetzwerksteils übermittelt werden .
Wird seitens der Verwaltungsstelle oder auch seitens des ers- ten Geräts festgestellt, dass der zugeordnete Teil des Ver¬ sorgungsnetzwerks genügend elektrische Ressourcen (z.B. Leis¬ tung) zur Verfügung hat, dann nimmt das erste Gerät den ange¬ strebten Energieaustausch vor.
Beispielsweise würde ein e-car als erstes Gerät in diesem Fall seine entleerten Batterien wieder aufladen.
Wird jedoch seitens der Verwaltungsstelle oder auch seitens des ersten Geräts festgestellt, dass am zugeordneten Teil des Versorgungsnetzwerks bereits eine Vielzahl von anderen Gerä¬ ten (z.B. e-cars als zweite Geräte) angeschlossen sind und bereits Energie aus dem Teil des Versorgungsnetzwerks entneh¬ men, dann erfolgt eine Abschätzung mit Hilfe der zur Verfü- gung stehenden Parameter.
Falls es im Rahmen der Netzwerksressourcen noch möglich ist, wird ein e-car als erstes Gerät den angestrebten Energieaus¬ tausch vornehmen und seine entleerten Batterien wieder aufla- den.
Falls es im Rahmen der Netzwerksressourcen jedoch nicht mehr möglich ist, wird das e-car als erstes Gerät den angestrebten Energieaustausch nicht sofort vornehmen und ggf. erst später seine entleerten Batterien aufladen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung der Stabilität eines elektrischen Versorgungsnetzwerks ,
- bei dem ein erstes Gerät, das zum Austausch von elektrischer Energie mit dem Versorgungsnetzwerk ausgebildet ist, über seinen geografischen Standort einen Teil des Versorgungsnetzwerks ermittelt, zu dem das erste Gerät für den Energieanschluss zugeordnet ist,
- bei dem das erstes Gerät Parameter für einen beabsichtigten Energieaustausch ermittelt,
- bei dem zumindest ein zweites Gerät, das dem gleichen Teil des Versorgungsnetzwerks für einen Energieaustausch zugeordnet ist, Parameter für einen beabsichtigten Ener- gieaustausch ermittelt,
- bei dem das erste Gerät den Energieaustausch unter Berücksichtigung der Parameter des ersten und des zweiten Geräts derart vornimmt, dass die elektrische Stabilität des Teils des Versorgungsnetzwerks sichergestellt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Endverbraucher als erstes Gerät und/oder als zweites Gerät Parameter für den Energieaustausch ermittelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das zweite Gerät als Kraftwerksbestandteil Parameter für den Energieaustausch ermittelt .
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein elektrisch angetriebenes Automobil als erster und/oder zweiter
Verbraucher die Parameter für den Energieaustausch mit dem Versorgungsnetzwerk ermittelt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Gerät
und/oder das zweite Gerät zumindest einen der folgenden
Parameter ermittelt:
- die beabsichtigte auszutauschende Leistung des Geräts,
- die vorherrschende Frequenz im Versorgungsnetzwerk, - die zur Verfügung stehende Leistung im Versorgungsnetzwerk, und/oder
- die voraussichtliche Änderung der Leistung und der Fre¬ quenz im Versorgungsnetzwerk für den Fall des Energie- austausches.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Gerät mit dem zweiten Gerät und/oder mit dem Versorgungsnetz über eine angeschlossene Energieversorgungsleitung benötigte Parame- ter austauschen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Gerät mit dem zweiten Gerät und/oder mit dem Versorgungsnetz über ein Funkkommunikationsverfahren benötigte Parameter austau- sehen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das erste Gerät den
Energieaustausch unter zusätzlicher Berücksichtigung von Parametern eines Netzknotenpunkts des Versorgungsnetzes vornimmt, um die elektrische Stabilität des Teils des Ver¬ sorgungsnetzwerks sicherzustellen .
9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem seitens des Versorgungsnetzwerks basierend auf den ermittelten Parametern der Geräte Regeln zur Sicherung der Gesamtstabilität des
Versorgungsnetzwerks abgeleitet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem unter der Verwendung der Parameter eine lokale Regelung des Blind- und/oder Wirkleistungsanteils und/oder der Frequenz des Teils des
Versorgungsnetzwerks durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem elektrische Energie in das Versorgungsnetzwerk über angeschlossenen Kraftwerks- anlagen eingespeist wird, wobei als Kraftwerksanlagen insbesondere Atomenergieanlagen, Wasserkraftwerke, Dampf¬ kraftwerke und/oder Kraftwerke mit zeitlich vorhersehbare Energieleistung verwendet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem elektrische Energie in das Versorgungsnetzwerk über angeschlossenen Solarkraftwerke und/oder Windenergieanlagen eingespeist wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1,
- bei dem die Standortermittlung anhand eines Anschlus¬ ses, der zum Energieaustausch mit dem Versorgungsnetz- werk vorgesehen ist, erfolgt, oder
- bei dem die Standortermittlung mit Hilfe von GPS oder mit Hilfe von DGPRS oder mit einem GPS-basiertem System erfolgt .
EP11721473A 2010-05-19 2011-05-13 Verfahren zur regelung der stabilität eines elektrischen versorgungsnetzwerks Withdrawn EP2559131A2 (de)

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