EP2837077A1 - Energiesteuerung - Google Patents

Energiesteuerung

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Publication number
EP2837077A1
EP2837077A1 EP12735804.2A EP12735804A EP2837077A1 EP 2837077 A1 EP2837077 A1 EP 2837077A1 EP 12735804 A EP12735804 A EP 12735804A EP 2837077 A1 EP2837077 A1 EP 2837077A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
allocation
component
network monitoring
monitoring component
network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12735804.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Bamberger
Silvio Becher
Dagmar Beyer
Jan-Gregor Fischer
Clemens Hoffmann
Steffen Lamparter
Michael Metzger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2837077A1 publication Critical patent/EP2837077A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S50/00—Market activities related to the operation of systems integrating technologies related to power network operation or related to communication or information technologies
    • Y04S50/10—Energy trading, including energy flowing from end-user application to grid

Definitions

  • the invention relates to a method and devices for energy control and to a corresponding system.
  • the invention enables efficient allocation of electrical energy.
  • the increasing feed-in of regenerative fluctuating energies at the distribution grid level can lead to network bottlenecks that can only be compensated for by a significant expansion of the grid infrastructure or by maintaining high balancing energy levels. Both the network expansion and the Provision of balancing power would be extremely expensive, contrary to the host ⁇ -scientific and sustainable operation of renewable energy.
  • the transmission network unlike in the distribution network, short-term changes in supply and demand play no or only a subordinate role and thus remain largely unconsidered;
  • the transmission network is typically relatively easily divided into separate zones, whereas distribution networks are more closely meshed and it is difficult to divide them into independent zones.
  • the network monitoring component provides an audited allocation of the allocation component based on the feasibility of the allocation
  • the components mentioned here may be hardware or software units.
  • the components can be located in the form of programs in different or in a common hardware. It is also possible for each of the components mentioned to be implemented in one or more physical units; For example, the components may be partially or fully distributed out ⁇ supplies its corresponding communication links and to exchange data with each other () have. For example, the components may exchange data over a communications network, such as the Internet.
  • Such an agent is, for example, a process or a component, in particular a software program that runs on a hardware or is executable.
  • the bids include at least one buy bid and / or at least one sell bid.
  • the Zutei ⁇ development component ermit- the allocation of electric energy telt is based on the statutes and based on Minim ⁇ least one of the following factors, which are determined by the network monitoring component:
  • the allocation can be adjusted by the allocation component, whereby the network monitoring component can again check whether the adapted allocation complies with predetermined parameters (eg network capacity, etc.). So ⁇ with the method can be performed iteratively until you find a suitable allocation.
  • predetermined parameters eg network capacity, etc.
  • At least one bid is provided by at least one agent.
  • the agent is e.g. a component for which the above statements also apply with regard to possible exemplary implementations.
  • the agent determines an allocation requirement for at least one locally connected device.
  • a next development is that is performed by the agent, the power control of the at least one locally ⁇ closed device.
  • the locally connected device may be an energy generator (eg a wind turbine, a solar system, a power plant, etc.), energy storage (eg a battery, a pumped storage, etc.) or a consumer.
  • the connected device may be partially act as energy ⁇ supplier and partly as a consumer (eg in Fal ⁇ le an energy store, the load in a first operating mode from the power grid, and in a second operating mode providing the power supply line voltage).
  • One embodiment is that the power control is performed based on an arbitration notification provided by the arbitration component. Such an allocation notification can be evaluated and implemented by the agent accordingly.
  • An additional embodiment is that
  • an adjustment of the allocation in the allocation component is performed.
  • unit ei ⁇ ner apparatus for power control to a processing which is set up such that
  • an allocation of the electrical energy can be determined based on bids of at least one agent
  • the device is a distribution component . Furthermore, the above object is achieved by means of a device for energy control with a processing unit which is set up such that
  • the device is a network monitoring component. Furthermore, a system for power control is proposed for achieving the above object
  • a network monitoring component which is the Zutei ⁇ lung providable, wherein the network monitoring component, a feasibility of the allocation is prüf ⁇ bar and wherein the network monitoring component an approved allocation of the allocation component can be provided,
  • the system comprises at least one agent, wherein at least one bid on the Minim ⁇ least providable an agent.
  • the presented solution further comprises a Computerpro ⁇ program product which results, directly in a digital memory Computer is loadable, comprising program code parts which are adapted to perform steps of the method described herein.
  • a computer-readable storage medium e.g. any memory comprising computer-executable instructions (e.g., in the form of program code) adapted for the computer to perform steps of the method described herein.
  • Fig.l is a schematic flow diagram of a Energyzutei ⁇ development method, divided into the components agents, allocation component and network monitoring component.
  • the components are by way of example of a described Ener ⁇ giezuschreibsbacters (in the context of a method for Ener ⁇ gie penetrateung), are taken into account by means of which already at the current procurement network bottlenecks and allows logical and physical separation of network ⁇ control and energy allocation simultaneously.
  • An agent (Personal Energy Agent) is a component that takes for a network connection in the distribution functions of information collection, processing and -weitergäbe regarding energy allocation and exchange of information with the allocation component reali ⁇ Siert. It does not have to be represented by an agent every junction in the United ⁇ subnet. Of the Agent determines the allocation requirement for locally managed devices and controls them according to the allocation result.
  • an allocation component (balancing master") coordi ⁇ ned supply the Energyerzeu by market-based method and energy extraction within the distribution network.
  • the agents share the allocation component with their energy requirements or the planned energy production along with an appreciation or cost.
  • the allocation component receives (only) information from an access point which is also provided with an agent.
  • Agent monitors a network state, aggregates (e.g., available) measurements and network parameters, and estimates the current network state or load of network resources, and, in particular, checks the allocation component allocations for network edge constraints.
  • the network control component is optional, as it performs in particular ⁇ sondere a downstream monitoring of Netzrandbe ⁇ conditions.
  • the transport capacity-based allocation takes place, for example, in a higher-level control loop and is overwritten by the network control component if necessary.
  • An energy demand determination or a power generation determination takes place on the basis of an operating state of locally managed devices, the result of prognosis ⁇ procedures and / or load or generation profiles.
  • the result of energy demand calculation are purchase bids for energy, which indicate quantity and maximum price (according to the estimate) for a given period.
  • Result of the power generation calculation are sales deals on energy, indicating for a given period amount and minimum price (according to the generation cost ⁇ ). Bids such as sales bids are sent by the agent to the allocation component.
  • Input e.g. Weather forecasts as
  • the received purchase bids and offers sale are detected in egg ⁇ nem appropriate data storage, comprises the possibly not yet allotted bids from previous processing steps ⁇ .
  • the amount of previously unapproved bids is made tangible for later processing steps .
  • the network monitoring component calculates, based on the already existing allocation, the power flow to be expected at the given time of the allocation. It transmits the allocation component, standing still for Availability checked ⁇ supply line capacities in the distribution system, and so-called Power Transfer Distribution Factors (PTDFs).
  • PTDFs Power Transfer Distribution Factors
  • the allocation component creates a provisional front ⁇ allocation based on the prices and quantities in ⁇ formation of the previously allocated bids of the agents. Two variants can be distinguished:
  • the allocation component incrementally expands the existing allocation by the most economically meaningful allocation of a bid with one or more offers to sell.
  • This preliminary allocation is supplied to the further processing ⁇ steps. As soon as a final decision on the admissibility of the preliminary allocation, determining the next econometric ⁇ mixing most appropriate allocation is made.
  • the allocation component extends the existing allocation by all possible bid / offer pairs.
  • the total amount of provisional allocations will be validated in one step, and the set of allowable allocations will be adopted as an existing allocation.
  • the allocation can be performed taking into account the ⁇ still available line capacities as well as the PTDFs.
  • the result of this allocation ⁇ He represents, for example, the end ⁇ valid allotment result.
  • the network monitoring component communicates to the allotment component information on line line violations and which allocations are affected. The adjustments of the allocations then take place in the allocation component itself.
  • Adjustment of the provisional allocation vectors on the basis of the price information The allocation component uses the price information transmitted by the agents and the allocation vectors validated by the network monitoring component (or the information on capacity violations) to calculate a new, economically reasonable allocation. Thus, for the portion of the provisional allocation that the network component has removed from the allocation due to capacity violations, a new matching buyer / seller pair is searched for according to the pricing information. The new provisional Zutei ⁇ development in turn is transmitted with the existing allocation vectors to the power control component that performs a re-examination.
  • (9) Local adaptive power control The agent controls the power generation or power consumption of its (locally) managed devices according to the allocation that it has in the allocation averaging the allocation component Sustainer ⁇ th has.
  • FIG. 1 shows a schematic flow diagram of such an energy allocation method, subdivided into the components agent 101, allocation component 102 and network monitoring component 103.
  • the agent 101 carries out an energy requirement determination 104 and determines a result from this as a purchase offer 105 (with parameters quantity and maximum price) to the allocation component 102.
  • the agent 101 performs a power generating Determined ⁇ lung 106, from which it transmits a bid auction 107 determines (with Parame ⁇ tern amount and minimum amount) and development component to the grant date 102nd
  • Step 111 an initial allocation procedure is performed by the allocation component 102 based on the Preisin ⁇ formations.
  • Step 111 results in existing and provisional allocation vectors 112;
  • allocations 108 existing by the allocation component 102 can be predefined in the form of producer vector and / or consumer vector.
  • the existing allocations 108 can be transmitted to the network monitoring component 103 and stored there in one
  • Step 118 may be used for the initial power flow calculation. This step 118 results in available transfer capacity. activities and PTDFs which optionally can be found riding ⁇ turn to step 111th
  • the existing and provisional allocation vectors 112 are transmitted to the network monitoring component 103 and used there as part of a power flow calculation 120. Subsequently, in the network monitoring component 103, a validation of the line capacities is carried out in a step 121. The result of step 121 results in adjusted allocation vectors 122 that are validated according to predetermined capacity limits; Alternatively, a capacity violation can also be determined.
  • the allocation component 102 checks whether the provisional allocation is equal to the adjusted allocation or whether the capacity is not violated (eg exceeded). If the query is answered in the negative 114, branches to a step 113, it is performed an adjustment of the provisional division vectors on the basis of price information is to ⁇ by the allocation component 102.
  • Allocation method based on the volume and price information (allocation component): The allocation algorithm works iteratively from all elements of the purchase bid list and the sale ⁇ commanded list.
  • buy bid-> quantity_neu buy bid-> quantity_old - allotment-> quantity
  • sales offer-> quantity_neu sales offer-> quantity_old - allotment-> quantity
  • Power flow calculation (network monitoring component): The power flux calculation method (with parameters existing allocations provisional allocation) based on the sliding ⁇ monitoring the power balance ⁇ Vi ⁇ V k ⁇ (G ik cose ik + B ik sine ik where
  • P i is a fed power into a node i
  • V l is a voltage in a node i
  • the approach presented here enables a Energyzutei ⁇ averaging method, the fit already at the current sourcing Netzeng- taken into account and at the same time allowing or taken into account and a logical phy ⁇ forensic separation of network monitoring component and Energyzu ⁇ distribution.
  • the approach adopts capacity constraints, without the allocation component having to have information about the network topology.
  • the presented Energyzugnacsver ⁇ drive allows economically efficient control actions, it can be used dispersed to an energy allocation and network monitoring by the local energy market handenen actors upstream allocation component to allow Netzschreibwachungskompo ⁇ nent and agents.
  • the presented approach enables a separation of the network monitoring component and the allocation component or an independent design of network control sections and the electricity market.
  • multiple network sections can be covered by an allocation component.
  • the energy allocation process meets regulatory requirements and is therefore ver ⁇ reversible for practice.
  • the presented energy allocation method can be used as a continuous or periodic Zuannonsverfah ⁇ ren and thus supports all common energy market mechanisms.
  • an energy allocation method which already takes into account network bottlenecks during power procurement and at the same time allows a logical and physical separation of network control and energy allocation. This he will ⁇ ranges by an allocation component and a Netzschreibwa- separately from each other tasks relating to the allocation of energy perceived and over predetermined
  • Interfaces exchange information or intermediate statuses regarding the allocation before it is actually used for energy control. This allows adaptive Ener ⁇ gieêtung of energy sources and consumers and the flexible implementation of a number of requirements of a modern power distribution.

Abstract

Es wird ein Energiezuteilungsverfahren vorgeschlagen, das bereits bei der Strombeschaffung Netzengpässe berücksichtigt und gleichzeitig eine logische und physische Trennung von Netzkontrolle und Energiezuteilung ermöglicht. Dies wird erreicht, indem eine Zuteilungskomponente und eine Netzüberwachungskomponente getrennt voneinander Aufgaben betreffend die Zuteilung der Energie wahrnehmen und über vorgegebene Schnittstellen Informationen bzw. Zwischenstände betreffend die Zuteilung austauschen, ehe diese tatsächlich zur Energiesteuerung umgesetzt wird. Dies erlaubt eine adaptive Energiesteuerung von Energiequellen und Verbrauchern sowie die flexible Umsetzung einer Vielzahl von Anforderungen eines modernen Energieverteilnetzes.

Description

Beschreibung
EnergieSteuerung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Energiesteuerung sowie ein entsprechendes System. Die Erfindung ermöglicht eine effiziente Zuteilung elektrischer Energie . Die zunehmende Einspeisung regenerativer fluktuierender Energien auf Verteilnetz-Ebene kann zu Netzengpässen führen, die nur durch einen signifikanten Ausbau der Netzinfrastruktur oder durch Vorhalten hoher Regelenergiebestände kompensiert werden können. Sowohl der Netzausbau als auch das Vorhalten von Regelenergie verursacht erhebliche Kosten, die dem wirt¬ schaftlichen und nachhaltigen Betrieb erneuerbarer Energien entgegenstehen .
Die Liberalisierung der Strommärkte verlangt eine Entkopplung der verschiedenen Rollen im Strommarkt. So werden Funktionalitäten für den Netzbetrieb von der Energieerzeugung und - lieferung getrennt durch verschiedene Akteure angeboten. Ins¬ besondere wird durch eine gesetzlich vorgeschriebene Trennung von Netzbetrieb und Strombelieferung eine optimale Netzfüh- rung bei maximaler ökonomischer Effizienz erschwert. Beispielsweise kümmert sich der Verteilnetzbetreiber um die Leitungsbeschränkungen in dem Verteilnetz (z.B. durch Lastreduktion im Notfall) , hat aber keinen Einfluss auf die Zuteilung von Energie in den Strommärkten.
Um eine reibungslose Integration fluktuierender Einspeisung auf Verteilnetzebene zu ermöglichen, können lokale Strommärkte eingeführt werden, welche eine effiziente Zuteilung von Einspeise- und Verbrauchsrechten sicherstellen. Während auf Übertragungsnetzebene Kapazitätsbeschränkungen große Beachtung finden, gehen Ansätze für Verteilnetze davon aus, dass die Netzkapazitäten in ausreichender Menge vorhanden sind oder ein Netzmanagement durch Regelenergieeinsatz während des Betriebes stattfindet.
Ein expliziter Handel von Stromübertragungsrechten ist be- kannt : So werden zusätzlich zur marktbasierten Koordinierung der Zuteilung von Strom explizit Übertragungsrechte erworben, d.h. es werden an einem zweiten Markt die freien Kapazitäten der Übertragungsleitungen verkauft. Auch ist eine implizite Berücksichtigung von Übertragungslei- tungskapazitäten in der Zuteilung bekannt ( Pool-basierte Strommärkte, zonenbasierte Preisbildung) : In einem solchen Marktmodell werden bereits bei der Zuteilungsermittlung im Strommarkt die Übertragungsnetzbegrenzungen mitberücksich- tigt. Dies kann für den gesamten Netzbereich erfolgen (Nodal Pricing) oder für einzelne in sich homogenen Netzbereichen, die als Kupferplatte abstrahiert werden (Zonal Pricing) . Be¬ dingung ist hierbei, dass der Strommarktbetreiber und der Übertragungsnetzbetreiber ein und derselbe Akteur sind und Informationen aus beiden Bereichen kombinieren kann. Dieser Ansatz wird unter anderem angewendet in den USA (PJM Inter- connection, ERCOT, New York, New England) und in Neuseeland.
Derartige Zuteilungsverfahren können im Verteilnetzbereich jedoch nicht problemlos eingesetzt werden, weil
- im Verteilnetzbereich bisher keine marktbasierte Zuteilung erfolgt (die Koordination der Zuteilung erfolgt mittels langfristiger Erzeugungspläne und Last¬ profile) ;
- im Verteilnetz kein Akteur ein vollständiges Wissen über die Netztopologie und Auslastung sowie die aktu¬ ellen Zuteilungswünsche der Erzeuger und Verbraucher hat ;
- im Übertragungsnetz anders als im Verteilnetz kurz- fristige Veränderungen in Angebot und Nachfrage keine oder nur eine untergeordnete Rolle spielen und somit größtenteils unberücksichtigt bleiben; - das Übertragungsnetz anders als das Verteilnetz typischerweise relativ einfach in voneinander getrennte Zonen eingeteilt wird, Verteilnetze hingegen enger vermascht sind und eine Einteilung in unabhängige Zo- nen schwierig ist.
Grundsätzlich besteht also das Problem, dass in Verteilnetzen eine strikte Trennung von Netzkontrollkomponente und Markt¬ komponente eingehalten werden soll. Dies macht bestehende An- sätze für Verteilnetze untauglich, da zentrale regulatorische Vorgaben nicht eingehalten werden, jedoch auch eine vollständige Überdeckung der Gebiete bzgl. Netzkontrolle und Marktzu¬ ständigkeit gegeben sein muss. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend ge¬ nannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine effi¬ ziente Lösung für ein Energiezuteilungsverfahren für ein Verteilnetz anzugeben. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesonde¬ re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Energiesteue- rung vorgeschlagen,
- bei dem von einer Zuteilungskomponente basierend auf Geboten eine Zuteilung der elektrischen Energie ermittelt wird,
- bei dem die Zuteilung einer Netzüberwachungskomponen- te bereitgestellt wird,
- bei dem von der Netzüberwachungskomponente eine Mach¬ barkeit der Zuteilung geprüft wird,
- bei dem von der Netzüberwachungskomponente basierend auf der Machbarkeit der Zuteilung eine geprüfte Zu- teilung der Zuteilungskomponente bereitgestellt wird,
- bei dem basierend auf der geprüften Zuteilung eine Energiesteuerung veranlasst wird. Die hier vorgestellte Lösung ist anwendbar für unterschiedli¬ che Energienetze, z.B. Stromnetze, Wärmenetze oder Gasnetze.
Bei den hier erwähnten Komponenten kann es sich um Hard- oder Softwareeinheiten handeln. Insbesondere können die Komponenten in Form von Programmen in unterschiedlicher oder in einer gemeinsamen Hardware verortet sein. Auch ist es möglich, dass je eine der genannten Komponenten in einer oder in mehreren physischen Einheiten realisiert sind; beispielsweise können die Komponenten teilweise oder vollständig verteilt ausge¬ führt sein und entsprechende Kommunikationsverbindungen zum Datenaustausch (miteinander) aufweisen. Beispielsweise können die Komponenten Daten über ein Kommunikationsnetzwerk, z.B. das Internet, austauschen. Diese Ausführungen für die Kompo- nenten gelten auch für die nachstehend erläuterten Agenten. Bei einem solchen Agenten handelt es sich z.B. um einen Pro- zess oder eine Komponente, insbesondere ein Software- Programm, das auf einer Hardware abläuft oder ablauffähig ist .
Es wird demnach ein Energiezuteilungsverfahren vorgestellt, das z.B. bereits bei der Strombeschaffung Netzengpässe be¬ rücksichtigt und gleichzeitig eine logische und physische Trennung von Netzkontrolle und Energiezuteilung ermöglicht. Der vorgestellte Ansatz erfüllt insbesondere die folgenden Anforderungen :
- Belohnung kurzfristiger Reaktionen auf Veränderungen in Bezug auf
- Angebot und Nachfrage und/oder
- Netztopologie
- Bevorzugung von Zuteilungen, die eine Verbesserung der Netzauslastung ermöglichen
- Transparenz des Zuteilungsverfahrens (dabei soll mög¬ lichst ein unerwünschtes strategisches Verhalten der verhindert werden)
- Anwendbarkeit des Zuteilungsverfahrens für den gesam¬ ten Netzbereich (z.B. soll eine Aufteilung in einzelne homogene Bereiche vermieden werden) - Unterstützung von kontinuierlichen Zuteilungsverfahren: Vorzugsweise sollen jederzeit (oder nahezu je¬ derzeit) Kauf- oder Verkaufsanfragen bearbeitet werden, ohne diese zu sammeln und dann zu bestimmten Zeitpunkt gemeinsam abzuarbeiten
- Beachtung regulatorischer Vorschriften zur Trennung von Netzbetrieb und Energiebelieferung
Eine Weiterbildung ist es, dass die Gebote mindestens ein Kaufgebot und/oder mindestens ein Verkaufsgebot umfassen.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass von der Netzüberwa¬ chungskomponente die Machbarkeit der Zuteilung geprüft wird, indem von der Netzüberwachungskomponente eine Validierung von belegten Leitungskapazitäten, insbesondere basierend auf ei¬ ner Leistungsflussberechnung, durchgeführt wird.
Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass von der Zutei¬ lungskomponente die Zuteilung der elektrischen Energie ermit- telt wird basierend auf den Geboten und basierend auf mindes¬ tens einem der folgenden Faktoren, die von der Netzüberwachungskomponente bestimmt werden:
- einer Leistungsflussberechnung,
- verfügbaren Kapazitäten,
- Leistungstransfer-Verteil-Faktoren .
Auch ist es eine Weiterbildung, dass
- basierend auf der geprüften Zuteilung die Energie¬ steuerung veranlasst wird, indem von der Zuteilungs- komponente eine Bedingung geprüft wird, ob die ge¬ prüfte Zuteilung der Netzüberwachungskomponente der Zuteilung der Zuteilungskomponente entspricht und/oder die Kapazität des Netzes nicht gefährdet ist,
- bei dem die geprüfte Zuteilung von der Zuteilungskomponente übernommen wird, falls die Bedingung zu¬ trifft, - bei dem eine Anpassung der Zuteilung erfolgt, falls die Bedingung nicht zutrifft.
Die Anpassung der Zuteilung kann durch die Zuteilungskompo- nente erfolgen, wobei durch die Netzüberwachungskomponente wiederum geprüft werden kann, ob die angepasste Zuteilung vorgegebene Parameter (z.B. Netzkapazität, etc.) einhält. So¬ mit kann das Verfahren iterativ durchgeführt werden bis eine passende Zuteilung gefunden ist.
Ferner ist es eine Weiterbildung, dass mindestens ein Gebot von mindestens einem Agenten bereitgestellt wird.
Bei dem Agenten handelt es sich z.B. um eine Komponente, für die auch die vorstehenden Ausführungen im Hinblick auf mögliche beispielhafte Realisierungen gelten.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung wird von dem Agenten ein Zuteilungsbedarf für mindestens ein lokal angeschlos- senes Gerät ermittelt.
Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass von dem Agenten die Energiesteuerung des mindestens einen lokal ange¬ schlossenen Geräts durchgeführt wird.
Bei dem lokal angeschlossenen Gerät kann es sich um einen Energieerzeuger (z.B. ein Windturbine, eine Solaranlage, ein Kraftwerk, etc.), Energiespeicher (z.B. eine Batterie, einen Pumpspeicher etc.) oder um einen Verbraucher handeln. Insbe- sondere kann das angeschlossene Gerät teilweise als Energie¬ lieferant und teilweise als Verbraucher agieren (z.B. im Fal¬ le eines Energiespeichers, der in einem ersten Betriebsmodus aus dem Energienetz geladen und in einem zweiten Betriebsmodus dem Energienetz Energie bereitstellt) .
Eine Ausgestaltung ist es, dass die Energiesteuerung basierend auf einer Zuteilungsbenachrichtigung, die von der Zuteilungskomponente bereitgestellt wird, durchgeführt wird. Eine solche Zuteilungsbenachrichtigung kann von dem Agenten entsprechend ausgewertet und umgesetzt werden. Eine zusätzliche Ausführungsform besteht darin, dass
- von der Netzüberwachungskomponente die geprüfte Zu¬ teilung der Zuteilungskomponente bereitgestellt wird,
- basierend auf der geprüften Zuteilung eine Anpassung der Zuteilung in der Zuteilungskomponente durchge- führt wird.
Eine alternative Ausgestaltung ist es, dass
- von der Netzüberwachungskomponente die geprüfte Zu¬ teilung der Zuteilungskomponente bereitgestellt wird, - basierend auf der geprüften Zuteilung eine Anpassung der Zuteilung in der Netzüberwachungskomponente durchgeführt wird.
Hierbei sei angemerkt, dass die Schritte des Verfahrens grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können .
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelöst mittels ei¬ ner Vorrichtung zur Energiesteuerung mit einer Verarbeitungs- einheit, die derart eingerichtet ist, dass
- basierend auf Geboten von mindestens einem Agenten eine Zuteilung der elektrischen Energie ermittelbar ist,
- die Zuteilung einer Netzüberwachungskomponente be- reitstellbar ist,
- von der Netzüberwachungskomponente eine geprüfte Zu¬ teilung empfangbar ist,
- basierend auf der geprüften Zuteilung eine Energie¬ steuerung veranlassbar ist.
Insbesondere handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Zu¬ teilungskomponente . Ferner wird die obige Aufgabe gelöst anhand einer Vorrichtung zur Energiesteuerung mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass
- eine Zuteilung von einer Zuteilungskomponente emp- fangbar ist,
- eine Machbarkeit der Zuteilung überprüfbar ist,
- basierend auf der Machbarkeit der Zuteilung eine ge¬ prüfte Zuteilung der Zuteilungskomponente be¬ reitstellbar ist, wobei basierend auf der geprüften Zuteilung eine Energiesteuerung veranlassbar ist.
Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Netzüberwachungskomponente . Weiterhin wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ein System zur Energiesteuerung vorgeschlagen
- mit einer Zuteilungskomponente anhand derer basierend auf Geboten eine Zuteilung der elektrischen Energie ermittelbar ist,
- mit einer Netzüberwachungskomponente, der die Zutei¬ lung bereitstellbar ist, wobei von der Netzüberwachungskomponente eine Machbarkeit der Zuteilung prüf¬ bar ist und wobei von der Netzüberwachungskomponente eine geprüfte Zuteilung der Zuteilungskomponente be- reitstellbar ist,
- wobei basierend auf der geprüften Zuteilung eine
Energiesteuerung veranlassbar ist.
Eine Weiterbildung ist es, dass das System mindestens einen Agenten aufweist, wobei mindestens ein Gebot von dem mindes¬ tens einem Agenten bereitstellbar ist.
Die vorstehend gemachten Ausführungen betreffend das Verfahren gelten entsprechend auch für die Vorrichtungen sowie das System.
Die hier vorgestellte Lösung umfasst ferner ein Computerpro¬ grammprodukt, das direkt in einen Speicher eines digitalen Computers ladbar ist, umfassend Programmcodeteile, die dazu geeignet sind, Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen .
Weiterhin wird das oben genannte Problem gelöst mittels eines computerlesbaren Speichermediums, z.B. eines beliebigen Speichers, umfassend von einem Computer ausführbare Anweisungen (z.B. in Form von Programmcode), die dazu geeignet sind, dass der Computer Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchführt .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig.l ein schematisches Flussdiagram eines Energiezutei¬ lungsverfahrens, unterteilt in die Komponenten Agent, Zuteilungskomponente und Netzüberwachungskomponente.
Nachfolgend werden beispielhaft die Komponenten eines Ener¬ giezuteilungsverfahrens (im Rahmen eines Verfahrens zur Ener¬ giesteuerung) beschrieben, anhand dessen bereits bei der Strombeschaffung Netzengpässe berücksichtigt werden und das gleichzeitig eine logische und physische Trennung von Netz¬ kontrolle und Energiezuteilung ermöglicht.
(a) Ein Agent ("Personal Energy Agent") ist eine Komponente, die für einen Netzanschluss im Verteilnetz Aufgaben der Informationserhebung, -Verarbeitung und -weitergäbe bezüglich der Energiezuteilung übernimmt sowie den Informationsaustausch mit der Zuteilungskomponente reali¬ siert. Es muss nicht jede Anschlussstelle in dem Ver¬ teilnetz durch einen Agenten repräsentiert sein. Der Agent ermittelt den Zuteilungsbedarf für lokal verwalte te Geräte und steuert sie entsprechend des Zuteilungser gebnisses .
(b) Eine Zuteilungskomponente ("Balancing Master") koordi¬ niert mittels marktbasierter Verfahren die Energieerzeu gung und Energieentnahme innerhalb des Verteilnetzes. Die Agenten teilen der Zuteilungskomponente ihren Energiebedarf bzw. die geplante Energieerzeugung mit zusammen mit einer Wertschätzung bzw. Kosten. Vorzugsweise erhält die Zuteilungskomponente (nur) von einer An¬ schlussstelle Informationen, die auch mit einem Agenten versehen ist.
(c) Eine Netzüberwachungskomponente ("Network Transport
Agent") überwacht einen Netzzustand. Sie aggregiert (z.B. verfügbare) Messwerte sowie Netzparameter und schätzt hieraus den momentanen Netzzustand bzw. eine Be lastung der Netzbetriebsmittel und prüft insbesondere die Zuteilungen der Zuteilungskomponente auf die Einhai tung der Netzkapazitätsrandbedingungen.
(d) Eine Netzkontrollkomponente ("Area Administrator")
greift ein, sobald ein kritischer Netzzustand erreicht wird. Mögliche Aktionen umfassen eine Lastabwurf, eine Erhöhung/Verringerung der Einspeisung, ein Zuschalten/Abschalten von Erzeugern, eine Einspeisung von Blindleistung oder eine Änderungen in der Netztopologie Die Netzkontrollkomponente ist optional, da sie insbe¬ sondere eine nachgelagerte Überwachung der Netzrandbe¬ dingungen durchführt. Die transportkapazitätsbasierte Zuteilung erfolgt beispielsweise in einem überlagerten Regelkreis und wird von der Netzkontrollkomponente bei Bedarf überschrieben.
Nachfolgend wird ein beispielhafter Ablauf des Energiezutei¬ lungsverfahrens dargestellt: (1) Eine Energiebedarfsermittlung bzw. eine Energieerzeugungsermittlung erfolgt auf Basis eines Betriebszustands lokal verwalteter Geräte, des Ergebnisses von Prognose¬ verfahren und/oder Last- bzw. Erzeugungsprofilen. Ergebnis der Energiebedarfsermittlung sind Kaufgebote für Energie, die für einen gegebenen Zeitraum Menge und maximalen Preis (entsprechend der Wertschätzung) angeben. Ergebnis der Energieerzeugungsermittlung sind Verkaufsangebote für Energie, die für einen gegebenen Zeitraum Menge und minimalen Preis (entsprechend der Erzeugungs¬ kosten) angeben. Kaufgeböte wie Verkaufsgebote werden von dem Agenten an die Zuteilungskomponente übermittelt.
- Akteur: Agent
- Input (Eingangsgröße): z.B. Wetterprognosen als
Grundlage für die Vorhersage von Erzeugung und Verbrauch
- Output (Ausgangsgröße) : Kaufgebote (Menge, maximaler Preis) , Verkaufsgebot (Menge, minimaler Preis)
(2) Erfassung der Gebote als nicht zugeteilte Gebote: Die eingegangen Kaufgebote und Verkaufsgebote werden in ei¬ nem geeigneten Datenspeicher erfasst, der ggf. auch noch nicht zugeteilte Gebote aus früheren Verarbeitungs¬ schritten umfasst. Die Menge der bisher nicht zugeteil¬ ten Gebote wird für spätere Bearbeitungsschritte zu¬ greifbar gemacht.
- Akteur: Zuteilungskomponente
- Input: Kaufgeböte, Verkaufsgebote, nicht zugeteilte Gebote (Orderbook)
- Output: nicht zugeteilte Gebote
(3) Optional: Initiale Leistungsflussberechnung: Die Netzüberwachungskomponente berechnet auf Grund der bereits bestehenden Zuteilung den Leistungsfluss , der zu dem gegebenen Zeitpunkt der Zuteilung zu erwarten ist. Sie übermittelt der Zuteilungskomponente die noch zur Verfü¬ gung stehenden Leitungskapazitäten in dem Verteilnetz, sowie sogenannte Leistungstransfer-Verteil-Faktoren ("Power Transfer Distribution Factors", PTDFs) .
- Akteur: Netzkontrollkomponente
- Input: bestehende Zuteilungsvektoren
- Output: zur Verfügung stehende Leitungskapazitäten im
Verteilnetz, PTDFs
Zuteilungsverfahren auf Basis der Mengen- und Preisinformation: Die Zuteilungskomponente erstellt eine vor¬ läufige Zuteilung basierend auf der Preis- und Mengenin¬ formation der bisher nicht zugeteilten Gebote der Agenten. Hierbei können zwei Varianten unterschieden werden:
(i) die Zuteilungskomponente erweitert die bestehende Zuteilung inkrementell durch die aus ökonomischer Sicht sinnvollste Zuteilung eines Kaufgebots mit einem oder mehreren Verkaufsgeboten. Diese vorläufige Zuteilung wird den weiteren Bearbeitungs¬ schritten zugeführt. Sobald über die Zulässigkeit der vorläufigen Zuteilung abschließend entschieden wurde, erfolgt die Ermittlung der nächsten ökono¬ misch am sinnvollsten Zuteilung.
(ii) die Zuteilungskomponente erweitert die bestehende Zuteilung um alle möglichen Kaufgebot- bzw. Verkaufsgebot-Paare . Die gesamte Menge der vorläufigen Zuteilungen wird in einem Schritt validiert und die Menge der zulässigen Zuteilungen wird als bestehende Zuteilung übernommen.
Optional: Wurde die initiale Leistungsflussberechnung gemäß (3) durchgeführt, kann die Zuteilung unter Berück¬ sichtigung der noch zur Verfügung stehenden Leitungskapazitäten sowie der PTDFs durchgeführt werden. Das Er¬ gebnis dieser Zuteilung stellt beispielsweise das end¬ gültige Zuteilungsergebnis dar.
- Akteur: Zuteilungskomponente
- Input: Kaufgeböte, Verkaufsgebote, bestehende Zutei¬ lungsvektoren, optional Leitungskapazitäten. - Output: bestehende und vorläufige Zuteilungsvektoren
(5) Leistungsflussberechnung: Die vorläufigen Zuteilungen, kombiniert mit den bestehenden Zuteilungen, ergeben die Grundlage zur Bestimmung der Netzauslastung zu einem gegebenen Zeitpunkt.
- Akteur: Netzüberwachungskomponente
- Input: bestehende und vorläufige Zuteilungsvektoren
- Output: Leistungsfluss
(6) Validierung gemäß Leitungskapazitäten: Die aus ökonomischer Sicht sinnvollste Zuteilung wird entsprechend der Leitungskapazitäten validiert. Da die notwendigen netzspezifischen Informationen in der Netzüberwachungskomponente vorliegen, erfolgt die Validierung vorzugsweise dort. Auf Basis des Leistungsflusses und der bekannten Leitungskapazitäten werden Verletzungen der Leitungsbegrenzung ermittelt. Für das weitere Vorgehen bestehen zwei Alternativen:
(i) Die vorläufigen Zuteilungen werden bereits in der Netzüberwachungskomponente angepasst, d.h. die zu¬ geteilte Menge wird verringert, so dass die Lei¬ tungskapazitäten nicht überschritten werden. Diese veränderte, verletzungsfreie Zuteilung wird zurück an die Zuteilungskomponente übermittelt.
(ii) Die Netzüberwachungskomponente übermittelt an die Zuteilungskomponente Informationen über Verletzungen der Leitungsgrenzen, und welche Zuteilungen davon betroffen sind. Die Anpassung der Zuteilungen erfolgt dann in der Zuteilungskomponente selbst.
- Akteur: Netzüberwachungskomponente
- Input: Leistungsfluss
- Output: angepasste vorläufige Zuteilungsvektoren, die zusammen mit den bereits bestehenden Zuteilungen einen Leistungsfluss erzeugen, der innerhalb der Kapa¬ zitätsgrenzen liegt (alternativ: Kapazitätsverletzungen) (7) Anpassung der vorläufigen Zuteilungsvektoren auf Basis der Preisinformation: Die Zuteilungskomponente verwendet die von den Agenten übermittelten Preisinformationen und die von der Netzüberwachungskomponente validierten Zu¬ teilungsvektoren (bzw. der Informationen über Kapazitätsverletzungen) , um eine neue, ökonomisch sinnvolle Zuteilung zu berechnen. Somit wird für den Teil der vorläufigen Zuteilung, den die Netzkomponente aufgrund von Kapazitätsverletzungen aus der Zuteilung entfernt hat, gemäß den Preisinformationen ein neues passendes Käufer/Verkäufer-Paar gesucht. Die neue vorläufige Zutei¬ lung wird wiederum mit den bestehenden Zuteilungsvektoren an die Netzkontrollkomponente übermittelt, die eine erneute Überprüfung durchführt.
- Akteur: Zuteilungskomponente
- Input: angepasste Zuteilungsvektoren (alternativ: Ka- pazitätsVerletzungen)
- Output: validierte vorläufige Zuteilungsvektoren
(8) Übernahme als bestehende Zuteilung: Konnten eine oder mehrere vollständige oder teilweise Zuteilungen zwischen Verkaufs- und Kaufgeboten hergestellt werden, die keine Leitungsbegrenzungen verletzt, übernimmt die Zuteilungs¬ komponente die entsprechenden Zuteilungen in die Menge der intern gespeicherten bestehende Zuteilungen. Bereits bestehende Zuteilungen bleiben vorzugsweise unverändert. Konnte nur eine teilweise Zuteilung erfolgen, werden die entsprechenden Kauf- und Verkaufsgebote angepasst. Zu¬ sätzlich benachrichtigt die Zuteilungskomponente die be¬ teiligten Agenten durch den Versand von Zuteilungsbenachrichtigungen .
- Akteur: Zuteilungskomponente
- Input: validierte vorläufige Zuteilungsvektoren
- Output: Zuteilungsbenachrichtigung
(9) Lokale adaptive Energiesteuerung: Der Agent steuert die Energieerzeugung bzw. den Energieverbrauch seiner (lokal) verwalteten Geräte gemäß der Zuteilung, die er in der Zuteilungsmittelung der Zuteilungskomponente erhal¬ ten hat .
• Akteur: Agent
• Input: Zuteilungsbenachrichtigung
· Output: nicht erforderlich
Fig.l zeigt ein schematisches Flussdiagram eines solchen Energiezuteilungsverfahrens, unterteilt in die Komponenten Agent 101, Zuteilungskomponente 102 und Netzüberwachungskom- ponente 103.
Der Agent 101 führt eine Energiebedarfsermittlung 104 durch und ermittelt ein Ergebnis hieraus als Kaufangebot 105 (mit Parametern Menge und maximaler Preis) an die Zuteilungskompo- nente 102.
Weiterhin führt der Agent 101 eine Energieerzeugungsermitt¬ lung 106 durch, woraus er ein Verkaufsgebot 107 (mit Parame¬ tern Menge und minimaler Preis) bestimmt und an die Zutei- lungskomponente 102 übermittelt.
Die Zuteilungskomponente 102 erfasst in einem Schritt 110 die Gebote als noch nicht zugeteilte Gebote (Orderbook) , umfas¬ send bereits existierende nicht zugeteilte Gebote 109 sowie die Kaufgebote 105 und die Verkaufsgebote 107.
In einem Schritt 111 erfolgt ein initiales Zuteilungsverfahren durch die Zuteilungskomponente 102 auf Basis der Preisin¬ formationen. Aus dem Schritt 111 ergeben sich bestehende und vorläufige Zuteilungsvektoren 112; vorab können von der Zuteilungskomponente 102 bestehende Zuteilungen 108 in Form von Erzeugervektor und/oder Verbrauchervektor vorgegeben sein.
Optional können die bestehenden Zuteilungen 108 an die Netz- Überwachungskomponente 103 übermittelt und dort in einem
Schritt 118 zur initialen Leistungsflussberechnung verwendet werden. Dieser Schritt 118 ergibt verfügbare Transferkapazi- täten sowie PTDFs, die wiederum dem Schritt 111 optional be¬ reitgestellt werden können.
Die bestehenden und vorläufigen Zuteilungsvektoren 112 werden an die Netzüberwachungskomponente 103 übermittelt und dort im Rahmen einer Leistungsflussberechnung 120 eingesetzt. Nachfolgend wird in der Netzüberwachungskomponente 103 in einem Schritt 121 eine Validierung der Leitungskapazitäten durchgeführt. Das Ergebnis des Schrittes 121 ergibt angepasste Zu- teilungsvektoren 122, die gemäß vorgegebener Kapazitätsgrenzen validiert sind; alternativ kann auch eine Kapazitätsverletzung ermittelt werden.
In einer Abfrage 114 überprüft die Zuteilungskomponente 102, ob die vorläufige Zuteilung gleich der angepassten Zuteilung ist bzw. ob die Kapazität nicht verletzt (z.B. überschritten) ist. Ist die Abfrage 114 zu verneinen, wird zu einem Schritt 113 verzweigt, es erfolgt eine Anpassung der vorläufigen Zu¬ teilungsvektoren auf Basis der Preisinformationen durch die Zuteilungskomponente 102. Ist die Abfrage 114 zu bejahen, er¬ folgt in einem Schritt 115 der Zuteilungskomponente 102 die Übernahme als bestehende Zuteilung, es wird eine Zuteilungs¬ benachrichtigung 116 an den Agenten 101 übermittelt, dort erfolgt in einem Schritt 117 eine lokale eine adaptive Energie- Steuerung.
Beispiel :
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für die Abläufe in der Zuteilungskomponente und der Netzüberwachungskomponente angegeben, wonach eine Verifikation jeder einzelnen möglichen Zuteilung (jedes einzelnes Käufer/Verkäufer-Paares) stattfin¬ det. Je nach eingesetztem Marktmechanismus sind weitere Aus¬ führungen möglich.
Erfassung der Gebote als nicht zugeteilte Gebote (Zuteilungs¬ komponente) : Die Speicherung der Kauf- und Verkaufsgebote er¬ folgt in zwei getrennten Datenstrukturen (Kaufgebotsliste, Verkaufsgebotsliste) . Die Elemente beider Datenstrukturen sind nach der Preisinformation der Gebote sortiert. Kaufgebö¬ te werden hierbei absteigend sortiert, Verkaufsgebote werden aufsteigend sortiert.
Alle Algorithmen der Zuteilungskomponente können auf die Da¬ tenstrukturen zugreifen.
Zuteilungsverfahren auf Basis der Mengen- und Preisinformation (Zuteilungskomponente) : Der Zuteilungsalgorithmus arbeitet iterativ alle Elemente der Kaufgebotsliste und der Verkaufs¬ gebotsliste ab.
Methode für das Zuteilungsverfahren (in Pseudo-Code- Notation) : for all Kaufgebote in Kaufgebotsliste do
Kaufgebot: Kaufgebot->Preis == maximaler Kaufgebot- >Preis in Kaufgebotsliste
for all Verkaufsgebot in Verkaufsgebotsliste do
if Kaufgebot->Preis >= Verkaufsgebot->Preis :
(1) bilde vorläufige Zuteilung mit Inhalt
• Kaufgebot->Agent
• Verkaufsgebot->Agent
• min (Kaufgebot->Menge, Verkaufsgebot->Menge)
(2) Kapazitätsgrenzen berücksichtigende Zuteilung = Rufe auf:
• Leistungsflussberechnung (bestehende Zuteilungen, vorläufige Zuteilung)
• verändertes Kauf-/Verkaufsgebot = Rufe auf:
• AnpassungZuteilungsvektoren (Kapazitätsgrenzen berücksichtigende Zuteilung)
(3) if verändertes Kaufgebot->Menge == 0 : break end if
eise break end if
end for
end for Anpassung der vorläufigen Zuteilungsvektoren auf Basis der Preisinformation (Zuteilungskomponente) : Da in diesem Ausführungsbeispiel die Validierung der Kapazitätsgrenzen durch die Leistungsflussberechnung für genau eine Zuteilung Käu- fer/Verkäufer durchgeführt wird, kann die die Kapazitätsgrenzen berücksichtigende Zuteilung in diesem Schritt direkt übernommen werden. Die ökonomische Effizienz wird durch die iterative Bestimmung der Zuteilung garantiert. Methode AnpassungZuteilungsvektoren (Kapazitätsgrenzen berücksichtigende Zuteilung) in Pseudo-Code-Notation : if Kapazitätsgrenzen berücksichtigende Zuteilung ->Menge > 0 :
(1) übermittle Zuteilungsbenachrichtigung an Kaufgebot-
>Agent und Verkaufsgebot->Agent mit Inhalt Zuteilung- >Menge
(2) speichere Zuteilung in Menge der bestehenden Zuteilungen
(3) ändere Kaufgebot und Verkaufsgebot wie folgt:
if Kaufgebot->Menge > Zuteilung->Menge :
• verändertes Kaufgebot: Kaufgebot->Menge_neu = Kaufgebot->Menge_alt - Zuteilung->Menge
end if
if Verkaufsgebot->Menge > Zuteilung->Menge :
• verändertes Verkaufsgebot: Verkaufsgebot- >Menge_neu = Verkaufsgebot->Menge_alt - Zutei- lung->Menge
end if
end if
return verändertes Verkaufsgebot, verändertes Kaufgebot
Leistungsflussberechnung (Netzüberwachungskomponente) : Die Methode Leistungsflussberechnung (mit den Parametern beste- hende Zuteilungen, vorläufige Zuteilung) beruht auf der Glei¬ chung des Leistungsgleichgewichts \Vi \ \Vk \ (Gikcoseik + Biksineik wobei
Pi eine eingespeiste Leistung in einen Knoten i,
Vl eine Spannung in einem Knoten i,
Gjk einen der Wirkanteil in einer Admittanzmatrix für ein Element ik,
Bik einen imaginären Anteil in der Admittanzmatrix für das Element ik,
0jk eine Differenz im Phasenwinkel zwischen dem
Knoten i und einem Knoten k
bezeichnen, und auf der Gleichung des Blindleistungsgleichgewichts
N
0 = -Qi + ^ \ Vi \ \Vlc Gikcoseik - Biksineik)
wobei Qt die eingespeiste Blindleistung
Es existieren eine Reihe von Lösungsverfahren für dieses Problem, z.B.
- Stromiteration
- Newton-Raphson Verfahren
- Gauss-Seidel Verfahren
- Fast-Decoupled Load Flow Verfahren
In diesem Zusammenhang sei beispielhaft auf Oeding u.a., Elektrische Kraftwerke und Netze, 2004 verwiesen.
Rückgabe der Leistungsflussberechnung ist die Kapazitätsgren- zen berücksichtigende Zuteilung. Sie entspricht der maximalen Menge, die zusätzlich zu den bestehenden Zuteilungen noch berücksichtigt werden kann. Weitere Vorteile:
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht ein Energiezutei¬ lungsverfahren, das bereits bei der Strombeschaffung Netzeng- passe berücksichtigt und gleichzeitig eine logische und phy¬ sische Trennung von Netzüberwachungskomponente und Energiezu¬ teilung zulässt bzw. berücksichtigt.
Vorteilhaft hält der Ansatz Kapazitätsbeschränkungen ein, oh- ne dass die Zuteilungskomponente Informationen über die Netz- topologie haben muss. Das vorgestellte Energiezuteilungsver¬ fahren erlaubt ökonomisch effiziente Regelungseingriffe, es kann verteilt eingesetzt werden, um eine Energiezuteilung bzw. Netzüberwachung durch die im lokalen Energiemarkt vor- handenen Akteure Zuteilungskomponente, Netzüberwachungskompo¬ nente und Agenten zu ermöglichen.
Ferner ist es von Vorteil, dass der vorgestellte Ansatz eine Trennung von Netzüberwachungskomponente und Zuteilungskompo- nente bzw. eine unabhängige Auslegung von Netzkontrollab¬ schnitte und Strommarkt ermöglicht. Somit können mehrere Netzabschnitte (mit einzelnen Netzüberwachungskomponenten) durch eine Zuteilungskomponente abgedeckt werden. Auch ist es ein Vorteil, dass das Energiezuteilungsverfahren regulatorische Vorgaben erfüllt und somit für die Praxis ver¬ wendbar ist.
Zusätzlich kann das vorgestellte Energiezuteilungsverfahren als ein kontinuierliches bzw. periodisches Zuteilungsverfah¬ ren eingesetzt werden und unterstützt somit alle gängigen Energiemarktmechanismen .
Somit wird ein Energiezuteilungsverfahren vorgeschlagen, das bereits bei der Strombeschaffung Netzengpässe berücksichtigt und gleichzeitig eine logische und physische Trennung von Netzkontrolle und Energiezuteilung ermöglicht. Dies wird er¬ reicht, indem eine Zuteilungskomponente und eine Netzüberwa- chungskomponente getrennt voneinander Aufgaben betreffend die Zuteilung der Energie wahrnehmen und über vorgegebene
Schnittstellen Informationen bzw. Zwischenstände betreffend die Zuteilung austauschen ehe diese tatsächlich zur Energie- Steuerung eingesetzt wird. Dies erlaubt eine adaptive Ener¬ giesteuerung von Energiequellen und Verbrauchern sowie die flexible Umsetzung einer Vielzahl von Anforderungen eines modernen Energieverteilnetzes. Obwohl die Erfindung im Detail durch das mindestens eine ge¬ zeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Energiesteuerung
- bei dem von einer Zuteilungskomponente basierend auf Geboten eine Zuteilung der elektrischen Energie ermittelt wird,
- bei dem die Zuteilung einer Netzüberwachungskomponente bereitgestellt wird,
- bei dem von der Netzüberwachungskomponente eine Mach¬ barkeit der Zuteilung geprüft wird,
- bei dem von der Netzüberwachungskomponente basierend auf der Machbarkeit der Zuteilung eine geprüfte Zu¬ teilung der Zuteilungskomponente bereitgestellt wird,
- bei dem basierend auf der geprüften Zuteilung eine Energiesteuerung veranlasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gebote mindestens ein Kaufgebot und/oder mindestens ein Verkaufsgebot um¬ fassen .
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem von der Netzüberwachungskomponente die Machbarkeit der Zuteilung geprüft wird, indem von der Netzüberwa¬ chungskomponente eine Validierung von Leitungskapazitä¬ ten, insbesondere basierend auf einer Leistungsflussbe¬ rechnung, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem von der Zuteilungskomponente die Zuteilung der elektrischen Energie ermittelt wird basierend auf den Geboten und basierend auf mindestens einem der folgenden Faktoren, die von der Netzüberwachungskomponente be¬ stimmt werden:
- einer Leistungsflussberechnung,
- verfügbaren Kapazitäten,
- Leistungstransfer-Verteil-Faktoren .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - bei dem basierend auf der geprüften Zuteilung die Energiesteuerung veranlasst wird, indem von der Zuteilungskomponente eine Bedingung geprüft wird, ob die geprüfte Zuteilung der Netzüberwachungskomponente der Zuteilung der Zuteilungskomponente entspricht und/oder die Kapazität des Netzes nicht gefährdet ist,
- bei dem die geprüfte Zuteilung von der Zuteilungskomponente übernommen wird, falls die Bedingung zu¬ trifft,
- bei dem eine Anpassung der Zuteilung erfolgt, falls die Bedingung nicht zutrifft.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Gebot von mindestens einem Agenten bereitgestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem von dem Agenten ein Zuteilungsbedarf für mindestens ein lokal angeschlosse¬ nes Gerät ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem von dem Agenten die Energiesteuerung des mindestens einen lokal angeschlos¬ senen Geräts durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Energiesteuerung basierend auf einer Zuteilungsbenachrichtigung, die von der Zuteilungskomponente bereitgestellt wird, durchge¬ führt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- bei dem von der Netzüberwachungskomponente die ge¬ prüfte Zuteilung der Zuteilungskomponente bereitge¬ stellt wird,
- bei dem basierend auf der geprüften Zuteilung eine Anpassung der Zuteilung in der Zuteilungskomponente durchgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
- bei dem von der Netzüberwachungskomponente die ge¬ prüfte Zuteilung der Zuteilungskomponente bereitge¬ stellt wird,
- bei dem basierend auf der geprüften Zuteilung eine Anpassung der Zuteilung in der Netzüberwachungskomponente durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Energiesteuerung mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass
- basierend auf Geboten von mindestens einem Agenten eine Zuteilung der elektrischen Energie ermittelbar ist,
- die Zuteilung einer Netzüberwachungskomponente be¬ reitstellbar ist,
- von der Netzüberwachungskomponente eine geprüfte Zu¬ teilung empfangbar ist,
- basierend auf der geprüften Zuteilung eine Energie¬ steuerung veranlassbar ist.
Vorrichtung zur Energiesteuerung mit einer Verarbeitungseinheit, die derart eingerichtet ist, dass
- eine Zuteilung von einer Zuteilungskomponente emp¬ fangbar ist,
- eine Machbarkeit der Zuteilung überprüfbar ist,
- basierend auf der Machbarkeit der Zuteilung eine ge¬ prüfte Zuteilung der Zuteilungskomponente be¬ reitstellbar ist, wobei basierend auf der geprüften Zuteilung eine Energiesteuerung veranlassbar ist.
System zur Energiesteuerung
- mit einer Zuteilungskomponente anhand derer basierend auf Geboten eine Zuteilung der elektrischen Energie ermittelbar ist,
- mit einer Netzüberwachungskomponente, der die Zutei¬ lung bereitstellbar ist, wobei von der Netzüberwachungskomponente eine Machbarkeit der Zuteilung prüf¬ bar ist und wobei von der Netzüberwachungskomponente eine geprüfte Zuteilung der Zuteilungskomponente be¬ reitstellbar ist,
- wobei basierend auf der geprüften Zuteilung eine
Energiesteuerung veranlassbar ist.
System zur Energiesteuerung mit mindestens einem Agenten, wobei mindestens ein Gebot von dem mindestens einem Agenten bereitstellbar ist.
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