EP2904554A1 - Multi-modales netz und verfahren zur verteilung von ressourcen in einem multi-modalen netz - Google Patents

Multi-modales netz und verfahren zur verteilung von ressourcen in einem multi-modalen netz

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Publication number
EP2904554A1
EP2904554A1 EP13771422.6A EP13771422A EP2904554A1 EP 2904554 A1 EP2904554 A1 EP 2904554A1 EP 13771422 A EP13771422 A EP 13771422A EP 2904554 A1 EP2904554 A1 EP 2904554A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resource
network
unit
resources
agents
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.)
Ceased
Application number
EP13771422.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Silvio Becher
Michael Metzger
Jochen SCHÄFER
Rudolf Sollacher
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 EP2904554A1 publication Critical patent/EP2904554A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
    • 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
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • 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
    • G06Q30/00—Commerce
    • G06Q30/06—Buying, selling or leasing transactions
    • G06Q30/0601—Electronic shopping [e-shopping]
    • G06Q30/0613—Third-party assisted
    • 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—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • 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
    • 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 multi-modal network for distributing resources and a method for distributing resources in such a multi-modal network.
  • Multi-modal networks consist of several subnetworks that distribute different resources in the form of fossil fuel, electrical energy, water, heat and cold through resource processing units.
  • the subnets are coupled to each other via conversion units, which convert the various resources of the subnets into each other.
  • no mechanisms are so far known as the Res ⁇ source distribution can be swept performed easily and efficiently in a multi-modal network via the subnet object of the invention is therefore to provide a multi-modal network that meets the above requirements ,
  • the multi-modal network comprises a plurality of sub ⁇ webs, wherein at least two subnets from one another different distribute ⁇ Liche resources and the resource of a certain subnet is selected from fossil fuel, electrical ⁇ shear energy, water, heat and cold.
  • the subnets comprise a plurality of resource processing units, wherein at least a portion of the resource processing units are conversion units which interconnect the subnets and convert the resources of one or more subnets into one or more other resources of one or more other subnets.
  • the conversion units are thus units which belong to at least two subnets. Further are at least a part of the resource processing units Kunststoff Kunststoffs- and / or Kunststoffmaschinellouleseinhei ⁇ th.
  • a resource processing unit can be gegebe ⁇ appropriate, a combination of a conversion unit and a Wegmanns- and / or resources READY ⁇ averaging unit.
  • the resource processing units an agent is in each case assigned at least, wherein the agents are so interlinked that each agent with at ⁇ whose agents can communicate in the network.
  • the erfindungsgemä- SSE network is configured such that the distri ⁇ development of the resources in the network at least partially based on negotiated between the agents monetary transactions takes place.
  • each change of the resource delivery or the resource intake requires a trade act, whereby large balance errors are avoided.
  • contracts of various kinds can be concluded between resource processing units.
  • the inventive method thus achieves a suitable distribution of resources based on market mechanisms of supply and demand of resources.
  • the resource distribution is self-organizing regulated by the fact that the agents include the functionality of negotiating monetary transactions.
  • the subnets comprise an electrical energy network and / or a water distribution network and / or a gas distribution network and / or a district heating network and / or a district cooling network.
  • at least a part of the resource processing units and in particular at least part of the conversion units comprise one or more resource stores. In this way, intermediate storage of resources to be prepared can be achieved.
  • environmentally a conversion unit holds at least one combined heat ⁇ plant for conversion of the fossil fuel resource and more particularly to gas in the heat and electrical resources
  • At least one conversion unit may comprise a refrigeration compression unit for converting the resource fossi ⁇ ler fuel and / or electrical energy into the resource cold.
  • a conversion unit comprises at least one water treatment unit for sto ⁇ reitung of water (eg sea water) using electric energy and / or heat and / or a fossil fuels substance in purified water and in particular in DHW ⁇ ser, wherein the water purification unit preferably comprises a storage for storing water from a water distribution network.
  • the water treatment unit thus couples one or more subnets, which resources electrical energy and / or heat and / or fossil fuel defending ⁇ len, to a subnet which (already processed) What ⁇ ser and especially distributes drinking water.
  • the respective agent of one or more of the conversion units controls the conversion of one or more resources into one or more other resources as a function of one or more optimization criteria, wherein the optimization criterion or criteria preferably controls variable prices involved in the conversion Resources considered.
  • the optimization criterion (s) preferably comprise the highest possible monetary profit for the corresponding conversion unit as a criterion.
  • each agent in the network preferably has a transaction unit which automatically negotiates prices with other agents for providing and / or obtaining resources and concludes corresponding contracts.
  • An assigned a respective Resource ⁇ cen kau agent comprises preferential ⁇ example also a Popemess- and / or resource control unit for measuring and / or controlling the converted by the respective resource processing unit and / or used and / or provided resources, thereby to determine whether or How much resources can be offered for sale on the web or whether they should be acquired through purchase.
  • Each agent preferably comprises one or more communica ⁇ tion interface, in particular an external Kommunikati ⁇ onstrestelle to communicate with other agents and / or an internal communication interface for communi ⁇ cation with the one or more resource processing units, which is assigned to the respective agent.
  • each agent included in egg ner preferred variant of the invention one or more user interfaces for accessing and setting parameters of the respective agents.
  • a particularly simple checking of the parameters of an agent is made possible by the fact that a respective agent automatically generates reports about his condition. These reports can then, for example, be viewed by a user via corresponding user interfaces.
  • the negotiation of the monetary transactions is governed by a central unit in each subnet.
  • This is a local resource balance unit, which is preferably designed such that it collects offers and inquiries of the agents for the resource of the respective subnet and, based on the offers and inquiries, purchases and sales of resources between the agent mediates.
  • a central trading platform is created in the manner of a stock exchange on which the resource in per ⁇ schreib subnet is traded as a commodity.
  • a suitable distribution of resources in the respective subnet is achieved in a simple way by market mechanisms.
  • the resource balance unit in a preferred embodiment is configured such that it calculates a resource price for the resource of the respective subnetwork to which the largest number of transactions monetary transactions between the agents of the respective subnetwork. This price is called the market clearing price, the calculation of which is explained in more detail in the detailed description. Based on this resource price, the resource balance unit then arranges the purchases and sales of energy.
  • the resource balance unit is preferably configured such that this unit can be accessed by the agents of the respective subnet in order to view the transactions mediated by the resource balance unit. To possibly also transactions outside, the resource balance unit is configured in such a way that it can contact the resource balance units of other subnetworks in order to provide resources to or from the other subnetworks.
  • a monitoring unit is also provided in the network.
  • This unit monitors the implementation of monetary Transactio ⁇ nen and based on this provision and based on consumption and based on this conversion of resources by the resource processing units.
  • the monitoring unit has the authorization to initiate countermeasures in the presence of predetermined criteria.
  • criteria are, in particular, identified cases of abuse or emergency situations. For example, in the case of scarcity of resources, it must be ensured that the resources still available (eg electrical energy) are first distributed to public units, such as hospitals, before they are made available to other industrial facilities.
  • the countermeasures that can be performed by the monitoring unit include the reduction and / or increase of the resource provided and / or consumed and / or converted by a respective resource processing unit and / or the issuance of a corresponding command for reduction and / or
  • the countermeasure may also include the complete shutdown of a respective resource processing unit.
  • the agents each have electronic seals to avoid manipulation. pions of the agents, in which case the monitoring unit preferably has the authorization to check the electronic seals of the agents.
  • the monitoring unit has the authorization to accept indications of suspected abuses and to carry out and / or initiate investigations concerning suspected abuses.
  • a management unit for managing the resource processing units belonging to the respective subnet and their agents is also provided in each subnetwork.
  • the management unit is preferably such bootss ⁇ taltet that they registered agent in the respective subnetwork and / or logs off. In this way is stored in the management unit, how many and which Thallverarbei ⁇ processing units are involved in the respective subnet.
  • the management unit is designed such that it provides information about the respective subnet via an interface, in particular a web page, and makes it possible to register and / or log off agents.
  • an object of the management unit is supply monitoring the resource consumption and Dieserzeu- and the resource conversion resource processing ⁇ units, if they experience resource bottlenecks and / or resource bottlenecks (that bottlenecks in other, for the operation of the resource processing unit Benö ⁇ saturated agents than the Resource) and / or imbalances in the resource distribution determines countermeasures and issues corresponding instructions and / or suggestions to the agents of the respective subnet.
  • the countermeasures may include decoupling the power grid from other power networks and issuing instructions to the agents to increase resource generation and / or reduce resource consumption and / or change the conversion of resources of the resource processing units associated with the respective agents.
  • analysis means can, if appropriate, also comprise analysis means for analyzing the resource distribution in the respective subnet, wherein based on the analysis, for example, corresponding statistics can be generated for later evaluation.
  • the administrative unit can offer consulting services and / or services for promoting the technical development of the network or the respective subnetwork.
  • the counseling services can be to play as examples that can be on a website zugegrif ⁇ fen, can be found on the relevant information to advise the network participants.
  • a service for furthering technical development may consist in defining programs via the administrative unit which, for example via monetary rewards, cause the subscribers in the network to develop better algorithms (for example for a rapid decoupling of a subnet) and to make them available to the administrative unit ,
  • the management unit of a respective subnetwork forth an interface to other sub-networks, that is, the management unit is configured such that it may communicate with other subnets, and in particular ⁇ sondere with administration units of other subnets, com- municate.
  • the invention further comprises a method for distributing resources in such a network, wherein the distribution of the resources in the network is at least partially based on monetary transactions negotiated between the agents.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of a multi-modal network according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation showing the structure of a conversion unit of the network of Fig. 1.
  • the network comprises a first subnet SN1, which is an energy ⁇ network, as a resource distributed electrical energy. Furthermore, a second subnetwork SN2 is provided which distributes another resource, wherein the resource in the embodiment described here is natural gas, ie the second one
  • PA Private Agent
  • resource consumption units and / or resource provision units and resource conversion units are provided as resource processing units.
  • An example of a resource is indicated by cenumwandlungstechnik contained therein combined heat ⁇ factory by the reference numeral TU. This unit ge ⁇ listen to both the subnet SN1 and SN2 to the subnet and thus couples both subnets.
  • the Diesthorns- and / or resource consumption ⁇ units in sub-network SN1 are gungs- electrical energy generation and / or energy consumption units.
  • the CHP plants can generate energy, for example, based on the combustion of diesel or based on the combustion of hydrogen or hydrocarbons generate in fuel cells.
  • the units of energy consumption in particular households, commercial consumer ⁇ cher (such as office buildings, public baths and the like) so ⁇ as industrial consumers.
  • the energy consuming units may be combined units that both consume energy and can provide (excess) generated energy in the grid.
  • the Anlagenrikhusriks- and / or resources ⁇ consumption units in the subnet SN2 are units Gaser Wegungsein- and / or gas consumption units and / or Gasverteilknoten.
  • the network shown in Fig. 1 distributes the provided and used resources as evenly as possible within the respective subnetworks, wherein optionally excess Res ⁇ resources in a subnet may be provided by conversion in corresponding conversion units to other networks and related resources from other networks via the conversion units can.
  • each subnetwork includes a so-called.
  • RP surveil ⁇ monitoring unit
  • the conversion unit proces ⁇ tet as a resource or incoming energy EI natural gas that comes from the subnetwork SN2.
  • the incoming energy is going through Combustion in a combined heat and power plant BHK converted into heat Q and electrical energy EL.
  • an additional heating unit HE can also be provided, which converts natural gas by combustion into additional heat for local use in the conversion unit.
  • the electrical energy EL generated in the combined heat and power plant BHK is supplied to the electrical energy network SN1.
  • the combined heat and power plant also generates as a further resource heat Q, which is supplied to a heat storage HS, from which the heat can then be removed through a heat sink SI.
  • the heat sink can thereby be ei ⁇ ne local heat sink in the conversion unit. Possibly.
  • the heat Q from the heat accumulator can also be supplied to a heat sink in the form of a district heating network, which constitutes a further embodiment of a subnet within the meaning of the claims.
  • the conversion unit TU is assigned an agent PA. This results in monetary transactions to purchase natural gas from the subnetwork SN2 or for the provision of electrical energy in the subnet SNl and possibly to Be ⁇ woman on top of heat in another subnet.
  • the conversion of the natural gas resource into the resource of electrical energy and possibly heat is preferably controlled based on an optimization method in order, for example, to maximize the monetary profit on the sale of electrical energy and possibly heat.
  • the prices for natural gas, electricity and possibly heat are included as variables that can change. For example, the optimization method described in the article P. Wolfrum, M. Kautz, J. Sufer, "Smart Operation of CHP Units" 8th Power Plant & Power System Control Symposium 2012, 2. September 5, 2012, Toulouse.
  • the example of the energy network SNl the example of the energy network SNl the
  • the energy network SN1 shown in FIG. 1 distributes the generated or consumed energy as evenly as possible within the subnetwork, whereby possibly excess energy can also be supplied to other subnets or, in the case of energy bottlenecks, energy can also be obtained from other subnetworks.
  • Energy distribution here consists in that on the one hand the voltage and the frequency of the electrical energy provided should be kept constant and on the other hand an operation of the subnet should be autonomous, ie independent of other sub-networks possible.
  • the PAs are networked together so that each PA can communicate with ande ren ⁇ PA, that is appropriate can exchange information.
  • a central local resource balance unit BM is provided, which can be accessed by each PA.
  • the communication between the PAs is hereby indicated with corresponding arrows PI, where ⁇ , however, the communication of the individual PAs with the resource balance unit BM is reproduced with corresponding arrows P2.
  • the PAs communicate with each other is not limited to adjacent PAs, but each PA can communicate with each PA.
  • the distribution of the energy in the energy network of FIG. 1 is essentially market-based in that the individual PAs provide each other or with the interposition of the local resource balancing unit BM their required or over ⁇ schüssige energy as a commodity and based on it carry out monetary transactions.
  • the local Res ⁇ resources balance unit BM thus essentially represents a switching unit of supply and demand of individual PAs, to buy or sell that power for money.
  • an administration unit IA Island Administration
  • a monitoring unit RP Resource police
  • the administrative unit IA and the monitoring unit RP preferably represent public institutions which have been defined by the PAs belonging to the energy network in order to perform tasks which can not be optimally controlled by pure market regulation mechanisms, such as the monitoring of the legal admissibility of a commercial act Purchase or sale of energy or the decoupling of the energy network shown in FIG. 1 from other networks.
  • the PAs either negotiate monetary transactions with one another or with the interposition of the resource balance unit BM in order to provide or obtain energy.
  • the PAs can thereby be assigned to any energy generation or energy consumption units or conversion units, the PAs being classified eg into three classes.
  • the first class relates to micro-PAs, wel ⁇ che energy consumption and / or energy generation units are assigned with a consumption or generator power of 5 kW and less.
  • the second class concerns mini-PAs which are associated with energy and / or power generation units with a consumption or generator power of 30 kW and less.
  • the third class includes indus ⁇ -industrial PAs which energy consumption and / or Energyerzeu ⁇ supply units with a power consumption or generator of 30 kW and more are assigned.
  • the most important func ⁇ nen a respective PAs can be divided into seven classes of functions which are as follows:
  • the measuring functions the time-resolved flow of the total energy and the flow of energy for specific loads and generators are monitored and stored. Furthermore, statistical functions are implemented which calculate the average energy curve (load curve, energy generation curve) for an "average day” or an "average week". In addition, the measurement functions provide power quality functions that monitor the quality of the provided frequency, voltage, and the like.
  • the functions of the PA to control the flow of energy he ⁇ possible that a user of the PAs can r al parameterized certain measures were writing ⁇ ne load curves that are to be met in the PA.
  • the user may program certain response mechanisms that determine how the PA is to deviate significantly from a predetermined one
  • a PA has different energy reduction or energy shutdown scenarios, which are carried out by the PA as needed and which, for example, by the administration unit IA or the monitoring unit. unit RP can be initiated from the outside. If necessary, these scenarios can be programmed individually.
  • the user interface functions of PAs are examples play as implemented by an internal web server, the special ⁇ a standard PC, allows the parameterization of PAs using a computer.
  • the user interface functions also control access to the PA from outside.
  • the parameterization of the PA can be delegated to a service provider who offers the administration of the PA as a service.
  • the user interface functions also include alarm mechanisms that may be programmed to inform a user of the PA when significant deviations from a predetermined load behavior occur, resulting in, for example, very high energy costs due to a deviation from a given contract.
  • the alarm can be implemented acoustically, visually, by sending an SMS, email or in any other way.
  • a PA communicates with internal generators and loads via a standardized interface via which it outputs, for example, instructions for switching on a generator.
  • the PA can called with.
  • Intelligent loads can also be realized in the form of a smart home, intelligent building management, or small and medium size smart industrial facilities
  • a respective PA communicates with the resource balancing unit BM to In addition, an external contract may be concluded to buy or sell energy. also take place directly between individual PAs.
  • each PA has a communication interface with the management unit IA described below, for example, to receive an instruction to reduce the load.
  • Each PA also communicates with the monitoring unit RP described in more detail below.
  • corresponding safety functions are realized via the function of the external communication.
  • a PA generates reports on the generation and consumption of energy, single event reports, financial statistics reports, and reports containing suggestions for optimizing the PA (eg recalibrating the load curve, flexible handling of contract negotiation, and the like) ,
  • a respective PA negotiating with other PAs to sell according to the energy required to kau ⁇ fen or an excess of energy.
  • the energy strategy thus represents a commodity, this material is preferably acted before ⁇ the resources balance unit BM.
  • Another function of the PAs is the autonomous Realisa ⁇ tion of energy contracts under the mediation of resource balance unit BM or directly with other PAs.
  • a PA preferably includes optimization algorithms to reduce the cost of purchasing energy and to maximize revenue when selling energy. Furthermore, further optimization mechanisms may be envisaged when negotiating the contracts.
  • the financial functions also contain an electronic seal which safeguards the data relevant to the monetary trade file so that a user can not manipulate it.
  • security features are implemented to protect the data on the PAs and prevent their spying.
  • a PA act autonomously in most cases should. Under certain general rules imposed by the user of the PA, he should be able to perform standard situations for negotiating monetary transactions relating to the purchase and sale of energy.
  • a PA can be realized analogously to a DSL router, wherein preferably an open-source operating system for operating the PA, for example Linux, is used.
  • a standard user uses only the standard functionalities of the router. Users with more experience can implement and dynamically customize additional functions based on the open source operating system.
  • an energy network SN1 In order to realize an energy network SN1 according to FIG. 1, it is necessary for the operators / users of individual energy consumption or energy generation units to be willing to acquire a corresponding PA. This is particularly achieved when the power generator causing the Energyverbrau ⁇ cher for using a PAs in that they provide discounted energy tariffs, when a PA is used of egg nem consumers.
  • the price of the Anschaf ⁇ fung of PAs should while the annual energy consumption ⁇ cost at a ratio of 1: 1 are: 1: 2.
  • the user interface functionality of the PAs should be complex from ⁇ sufficient to ensure reporting functionality, control functionality, and the like. That's why a big screen is mandatory. Since this is possible -
  • the PA may also be possible for the PA to be connected to a commercially available PC.
  • the PA should therefore be implemented as a web server.
  • the functionalities of the resource balance unit BM will be described below.
  • a basic idea based on the use of a BM is that each act of trading is assigned an act of energy consumption or of energy production.
  • the PA is an agent acting on behalf of the corresponding consumer or generator to which the PA is assigned.
  • a BM should also be able to operate outside the market associated with the local energy grid to buy or sell energy.
  • the main object of the BM is the provision of a platform for the local market the individual PAs of the power system of FIG. 1.
  • the BM is preferably implemented as a web server on which the PAs can be accessed via standardized protocol ⁇ le.
  • the most important functions of the BM are as follows:
  • This market clearing price is carried out by the BM and based on this price then the monetary transactions between the individual PAs are mediated.
  • the BM itself includes a broker function, ie each PA can access the BM directly without another intervener being interposed.
  • the BM should have so ⁇ with Bank rights and can close the sale contracts from ⁇ and can manage the bank accounts of the PAs.
  • a BM may also be implemented as interregional re- sources balance unit to enable energy from a zen ⁇ exchange between individual local energy networks or subnetworks.
  • an intermediate layer may optionally be provided between the PA and the BM in the form of an energy distributor.
  • a BM may also, in some circumstances, contact other BMs, especially if there is a local demand or surplus of energy.
  • the BM can then offer the energy surplus to other BMs or energy buy from other BMs.
  • the reporting functionality of the BM mentioned above is particularly important because the PAs work very autonomously. This is because a user often desires a high degree of automation for a commodity such as electricity. Based on the reporting functionality a user can then überprü ⁇ check which amounts of energy purchased by whom and what prices were paid for it.
  • the BM can also have a security functionality. These safety functions should meet the Si ⁇ cherheitsan petitionen of PAs since the BM is a communication partner of the PAs.
  • the functionalities of the monitoring unit in the form of the resource police RP are explained below. It should be noted that a difference of electrical energy as a commodity to other goods is that electrical energy is indistinguishable.
  • the seller of electricity can not provide the transmitted quantity of electricity with corresponding markings which clearly indicate the origin of the energy. There is therefore no intermediate entity that can track the transfer ei ⁇ nes energy package. Instead, each seller places the amount of energy that he has generated into a common pool, and the consumer extracts a corresponding amount of energy from the pool according to the certificate with which he purchased the amount of energy. It thus occur in the
  • the seller sells energy that he has not put into the pool.
  • the device draws power from the pool, for wel ⁇ che he has not paid. There is therefore a need for a supervisory authority which is entitled to verify the legality of commercial files and which is also entitled to intervene in cases of fraud.
  • This institution is the monitoring unit RP shown in FIG.
  • Monitoring unit may for example be reali ⁇ Siert as a web server.
  • the basic functionalities of this unit are as follows:
  • the functionality of the monitoring of the trade file ensures the legality of every trade act. This ⁇ he follows the fact that each stonesakt is reported to the monitoring unit, wherein the message summarizes the traded amount of energy and the time of production or consumption environmentally. The monitoring unit inserts this trading act into a total time schedule. When the time of realization of the commercial act has been reached, the monitoring unit both energy generation and energy consumption to verify that the trade act was carried out correctly.
  • the functionality of performing measurements to track energy bottlenecks serves to identify such energy bottlenecks that are not caused by abuse. Sol ⁇ che energy shortages can have their cause, for example, in egg ⁇ ner wrong calibration of measuring equipment, losses on the lines and the like. Accurate measurements at various locations, especially at energy balancing facilities, are the basis for accurate system verification and detection of technical problems of all kinds.
  • the surveillance unit has the exclusive right to access the PAs with or without appropriate court orders depending on the particular situation.
  • the functionality of the review of the electronic seal of PAs it possible that the monitoring unit ⁇ can access the PA to check the integrity of the seal ⁇ ses. Seal this protects the As ⁇ ten Scheme the PA, which holds trade-related information corresponds.
  • the monitoring unit Since the monitoring unit performs a variety of measurements ⁇ , it can quickly identify problems in the provision or in the demand for electrical energy. To forestall damage affecting larger public institutions, such as hospitals, public facilities, and the like, the monitoring unit has the functionality of turning off or reducing the power of energy. energy consumers or energy producers.
  • the PAs implement mechanisms for responding to such commands. Such a command may involve time delays, it may be conditional and it may be prioritized.
  • the monitoring unit may also issue a command not tied to a condition.
  • This command includes, among other things, an increase in performance or a differentiated one
  • the monitoring unit ⁇ ⁇ Vermu tete scams also serves to accept advertisements for.
  • the monitoring unit may further cases of suspected fraud cases in ⁇ power grid itself to be entitled to carry out sake ⁇ tions.
  • the investigations can be initiated, for example, by weaving robots.
  • the administrative unit may also serve only for the initialization of examinations, the examinations being carried out by human users themselves.
  • the administrative unit IA represents a unit which assumes administrative tasks for each island from PAs and implements the required administrative structures.
  • a management unit comprises the following functions:
  • a new consumer can register to an administrative unit. If necessary, several administrative units may be active in a given geographical area.
  • the advantage of registering at an administrative unit is that in the case of a distant one
  • the individual, registered unit is embedded in a larger context, so that in a suitable manner the operation of the unit after such an event is si ⁇ cherhus.
  • Competition between individual administrative units ⁇ is of course desirable and thus it is also possible for the PAs, log out of an administrative unit.
  • the administrative unit informs about the number and capacities of energy consumers or energy producers that belong to an island.
  • the website also provides access to the registration process.
  • information on the prescribed for the island rules are given, such as what actions are taken if an island decoupled, as the administrative unit dealing with the market-based Energyvertei ⁇ development and the like.
  • the process of undocking the island is then initialized by the Management ⁇ processing unit in particular when a distant power failure occurs, the impact on the Ener ⁇ giemers the PAs of the island.
  • the administrative unit has the authorization to specify energy controls for the energy producers and energy consumers.
  • the administrative unit includes a database containing information regarding the flexibility of the different energy producers and energy consumers. This information tions early stage automatically collected through a communication between the management unit IA and the PAs who ⁇ . If, for example, the external power supply reaches a level of 30% and then suddenly fails completely, the administrative unit instructs the energy consumers to immediately reduce their energy consumption accordingly. Then, the management unit determines the power generating capacity within the island and instructs the power generators to take the corresponding necessary generation of energy. In principle, such a failure of an external energy supply could also be controlled via the market. However, then there is a risk that industrial plants compete with hospitals for the purchase of energy. Therefore, it makes sense to balance the mechanisms of the free market, which is achieved through the administrative unit, which operates according to generally accepted action plans in case of emergency situations.
  • the administrative unit pursues un ⁇ uniform energy distributions, for example with the aid of the monitoring unit RP, which identifies their causes.
  • the management unit suggests entspre ⁇ -reaching measures to correct the problem.
  • the administrative ⁇ processing unit also provides consulting services for individual PAs regarding energy-related products, energy savings and the like.
  • the management unit further performs analysis based on the data of which are measured in the operation of the power system ge ⁇ . From this statistics are generated, which allow to define appropriate measures to the Energy supply situation of the whole network or individual energy producers and energy consumers to improve.
  • the administrative unit may also support the technical development of the energy network by establishing appropriate programs. Of course, this can only be done based on the free market mechanism.
  • the focus of technical development is on features that only concern the administrative unit, for example, the development of better algorithms to perform the rapid decoupling of the energy grid.
  • the management unit also allows communication with other power networks or subnets, thereby implementing appropriate mechanisms of cooperation with other networks.
  • the safety requirements to the management unit IA are similar to the safety requirements for the monitoring unit RP, for the administrative unit is similar to the monitoring unit is a public authority and be ⁇ sits certain embodiments rights. Therefore it must hazardous substan ⁇ che actions that can be performed by the administrative unit possible ⁇ example, be prevented, for example, that the management unit mistakenly separates an industrial plant of the power grid.
  • the management unit may also be the target of attacks by hackers. Therefore, access control in the administrative unit is an important security requirement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein multi-modales Netz zur Verteilung von Ressourcen, wobei das Netz mehrere Subnetze (SN1, SN2) umfasst, wobei zumindest zwei Subnetze (SN1, SN2) voneinander unterschiedliche Ressourcen verteilen und die Ressource eines jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) ausgewählt ist aus fossilem Brennstoff, elektrischer Energie, Wasser, Wärme und Kälte, wobei die Subnetze (SN1, SN2) eine Mehrzahl von Ressourcenverarbeitungseinheiten umfassen, wobei zumindest ein Teil der Ressourcenverarbeitungseinheiten Umwandlungseinheiten (TU) sind, welche die Subnetze (SN1, SN2) untereinander koppeln und die Ressourcen eines oder mehrerer Subnetze (SN1, SN2) in eine oder mehrere andere Ressourcen eines oder mehrerer anderer Subnetze (SN1, SN2) wandeln, und wobei zumindest ein Teil der Ressourcenverarbeitungseinheiten Ressourcenverbrauchs- und/oder Ressourcenbereitstellungseinheiten sind. Den Ressourcenverarbeitungseinheiten ist jeweils zumindest ein Agent (PA) zugeordnet, wobei die Agenten (PA) derart untereinander vernetzt sind, dass jeder Agent (PA) mit anderen Agenten (PA) im Netz kommunizieren kann. Das Netz ist dabei derart ausgestaltet, dass die Verteilung der Ressourcen im Netz zumindest teilweise basierend auf zwischen den Agenten (PA) ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt.

Description

Beschreibung
Multi-modales Netz und Verfahren zur Verteilung von Ressourcen in einem multi-modalen Netz
Die Erfindung betrifft ein multi-modales Netz zur Verteilung von Ressourcen und ein Verfahren zur Verteilung von Ressourcen in einem solchen multi-modalen Netz. Multi-modale Netze bestehen aus mehreren Subnetzen, welche unterschiedliche Ressourcen in der Form von fossilem Brennstoff, elektrischer Energie, Wasser, Wärme und Kälte über Ressourcenverarbeitungseinheiten verteilen. Die Subnetze sind dabei über Umwandlungseinheiten miteinander gekoppelt, welche die verschiedenen Ressourcen der Subnetze ineinander wandeln. Dabei sind bis dato keine Mechanismen bekannt, wie die Res¬ sourcenverteilung in einem multi-modalen Netz über die Subnetze hinweg einfach und effizient durchgeführt werden kann Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein multi-modales Netz zu schaffen, welches den obigen Anforderungen gerecht wird.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche ge¬ löst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das erfindungsgemäße multi-modale Netz umfasst mehrere Sub¬ netze, wobei zumindest zwei Subnetze voneinander unterschied¬ liche Ressourcen verteilen und die Ressource eines jeweiligen Subnetzes ausgewählt ist aus fossilem Brennstoff, elektri¬ scher Energie, Wasser, Wärme und Kälte. Die Subnetze umfassen eine Mehrzahl von Ressourcenverarbeitungseinheiten, wobei zumindest ein Teil der Ressourcenverarbeitungseinheiten Umwandlungseinheiten sind, welche die Subnetze untereinander kop- peln und die Ressourcen eines oder mehrerer Subnetze in eine oder mehrere andere Ressourcen eines oder mehrerer anderer Subnetze wandeln. Die Umwandlungseinheiten sind somit Einheiten, welche zu zumindest zwei Subnetzen gehören. Ferner sind zumindest ein Teil der Ressourcenverarbeitungseinheiten Ressourcenverbrauchs- und/oder Ressourcenbereitstellungseinhei¬ ten. Eine Ressourcenverarbeitungseinheit kann dabei gegebe¬ nenfalls eine Kombination aus einer Umwandlungseinheit und einer Ressourcenverbrauchs- und/oder Ressourcenbereitstel¬ lungseinheit sein. Den Ressourcenverarbeitungseinheiten ist jeweils zumindest ein Agent zugeordnet, wobei die Agenten derart untereinander vernetzt sind, dass jeder Agent mit an¬ deren Agenten im Netz kommunizieren kann. Das erfindungsgemä- ße Netz ist dabei derart ausgestaltet ist, dass die Vertei¬ lung der Ressourcen im Netz zumindest teilweise basierend auf zwischen den Agenten ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt . Erfindungsgemäß setzt jeder Wechsel des Ressourcenabgabe oder der Ressourcenaufnahme einen Handelsakt voraus, wodurch große Balancefehler vermieden werden. Um diese Kopplung zwischen Ressourcenabgabe bzw. Ressourcenaufnahme und monetärem Akt praktikabel zu machen, können zwischen Ressourcenverarbei- tungseinheiten Verträge verschiedenster Art geschlossen werden .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine geeignete Verteilung von Ressourcen basierend auf Marktmechanismen von Angebot und Nachfrage an Ressourcen erreicht. Die monetären
Transaktionen stellen hierbei insbesondere ausgehandelte Ver¬ träge zwischen einzelnen Agenten dar, mit denen der Verkauf bzw. Kauf von bestimmten Mengen an Ressourcen festgelegt wird. Diese Verträge beinhalten somit auch den Preis, zu dem die Ressource von einem Agenten verkauft und vom anderen Agenten gekauft wird.
Gemäß der Erfindung wird die Ressourcenverteilung selbstorganisierend dadurch geregelt, dass die Agenten die Funktionali- tät des Aushandelns von monetären Transaktionen beinhalten. Hierdurch wird auf einfache Weise eine dezentral geregelte, selbstorganisierende Verteilung von verschiedenen Ressourcen in einem multi-modalen Netz erreicht. In einer bevorzugten Variante der Erfindung umfassen die Sub- netze ein elektrisches Energienetz und/oder ein Wasserverteilnetz und/oder ein Gasverteilnetz und/oder ein Fernwärme- netz und/oder ein Fernkältenetz. Ferner umfassen in einer weiteren Ausführungsform zumindest ein Teil der Ressourcenverarbeitungseinheiten und insbesondere zumindest ein Teil der Umwandlungseinheiten einen oder mehrere Ressourcenspeicher. Auf diese Weise kann eine Zwischenspeicherung von be- reitzustellenden bzw. bezogenen Ressourcen erreicht werden.
In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Netzes um- fasst zumindest eine Umwandlungseinheit ein Blockheizkraft¬ werk zur Umwandlung der Ressource fossiler Brennstoff und insbesondere Gas in die Ressourcen Wärme und elektrische
Energie. Ebenso kann zumindest eine Umwandlungseinheit eine Kältekompressionseinheit zur Umwandlung der Ressource fossi¬ ler Brennstoff und/oder elektrische Energie in die Ressource Kälte umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst zumindest eine Umwandlungseinheit eine Wasseraufbereitungseinheit zur Aufbe¬ reitung von Wasser (z.B. Meerwasser) unter Nutzung von elektrischer Energie und/oder Wärme und/oder eines fossilen Brenn- Stoffs in aufbereitetes Wasser und insbesondere in Trinkwas¬ ser, wobei die Wasseraufbereitungseinheit vorzugsweise einen Speicher zur Speicherung von Wasser aus einem Wasserverteilnetz umfasst. Die Wasseraufbereitungseinheit koppelt somit ein oder mehrere Subnetze, welche die Ressourcen elektrische Energie und/oder Wärme und/oder fossiler Brennstoff vertei¬ len, mit einem Subnetz, welches (bereits aufbereitetes) Was¬ ser und insbesondere Trinkwasser verteilt. Vorzugsweise kann in dieser Variante basierend auf den Preisen für Trinkwasser bzw. elektrische Energie und/oder Wärme und/oder fossilen Brennstoff entschieden werden, ob Wasser aus dem Wasserverteilnetz bezogen wird oder über die Wasseraufbereitungsanlage erzeugt wird. In der Regel wird die preislich günstigere Va¬ riante gewählt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Netzes steuert der jeweilige Agent einer oder mehrerer der Umwandlungseinheiten die Umwandlung von einer oder mehreren Ressourcen in eine oder mehrere andere Ressourcen in Abhängigkeit von einem oder mehreren Optimierungskriterien, wobei das oder die Optimierungskriterien vorzugsweise variable Preise der bei der Umwandlung beteiligten Ressourcen berücksichtigt. Vorzugsweise umfassen das oder die Optimierungskri- terien einen möglichst hohen monetären Gewinn für die entsprechende Umwandlungseinheit als Kriterium.
Zur Durchführung der obigen monetären Transaktionen weist jeder Agent im Netz vorzugsweise eine Transaktionseinheit auf, welche automatisch Preise mit anderen Agenten für das Bereitstellen und/oder den Bezug von Ressourcen aushandelt und entsprechende Verträge abschließt. Ein einer jeweiligen Ressour¬ cenverarbeitungseinheit zugeordneter Agent umfasst vorzugs¬ weise auch eine Ressourcenmess- und/oder Ressourcensteuereinheit zum Messen und/oder Steuern der von der jeweiligen Ressourcenverarbeitungseinheit gewandelten und/oder verbrauchten und/oder bereitgestellten Ressourcen, um hierdurch zu bestimmen, ob bzw. wie viel Ressourcen im Netz zum Verkauf angeboten werden können bzw. durch Kauf erworben werden sollten.
Jeder Agent umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Kommunika¬ tionsschnittstellen, insbesondere eine externe Kommunikati¬ onsschnittstelle zur Kommunikation mit anderen Agenten und/oder eine interne Kommunikationsschnittstelle zur Kommu¬ nikation mit der oder den Ressourcenverarbeitungseinheiten, denen der jeweilige Agent zugeordnet ist.
Um einen einfachen Zugriff eines Benutzers auf die Einstel¬ lungen des Agenten zu ermöglichen, umfasst jeder Agent in ei- ner bevorzugten Variante der Erfindung eine oder mehrere Benutzerschnittstellen zum Zugriff und zur Einstellung von Parametern des jeweiligen Agenten. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine besonders einfache Überprüfung der Parameter eines Agenten dadurch ermöglicht, dass ein jeweiliger Agent automatisch Berichte über seinen Zustand generiert. Diese Berichte können dann beispielsweise über entsprechende Benutzerschnittstellen von einem Benutzer eingesehen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Aushandeln der monetären Transaktionen durch eine zentrale Einheit in jedem Subnetz geregelt. Es handelt sich hierbei um eine lokale Ressourcen-Balance-Einheit, welche vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass sie Angebote und Anfragen der Agenten für die Ressource des jeweiligen Subnet- zes sammelt und basierend auf den Angeboten und Anfragen Käu- fe und Verkäufe von Ressourcen zwischen den Agenten vermittelt. Auf diese Weise wird eine zentrale Handelsplattform nach Art einer Börse geschaffen, auf der die Ressource im je¬ weiligen Subnetz als Handelsgut gehandelt wird. Somit wird auf einfache Weise durch Marktmechanismen eine geeignete Ver- teilung der Ressourcen im jeweiligen Subnetz erreicht.
Um in dem Energienetz eine möglichst große Anzahl an Transaktionen zu einem bestimmten Zeitpunkt durchzuführen, ist die Ressourcen-Balance-Einheit in einer bevorzugten Ausführungs- form derart ausgestaltet, dass sie einen Ressourcenpreis für die Ressource des jeweiligen Subnetzes berechnet, zu dem die größte Anzahl an monetären Transaktionen zwischen den Agenten des jeweiligen Subnetzes stattfindet. Dieser Preis wird als Markt-Clearing-Preis bezeichnet, wobei dessen Berechnung in der detaillierten Beschreibung näher erläutert ist. Basierend auf diesem Ressourcenpreis vermittelt die Ressourcen-Balance- Einheit dann die Käufe und Verkäufe von Energie.
Ferner ist die Ressourcen-Balance-Einheit vorzugsweise derart ausgestaltet, dass auf diese Einheit durch die Agenten des jeweiligen Subnetzes zugegriffen werden kann, um die durch die Ressourcen-Balance-Einheit vermittelten Transaktionen einzusehen. Um gegebenenfalls auch Transaktionen außerhalb des jeweiligen Subnetzes durchzuführen, ist die Ressourcen- Balance-Einheit in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung derart ausgestaltet, dass sie die Ressourcen-Balance- Einheiten von anderen Subnetzen kontaktieren kann, um Res- sourcen den anderen Subnetzen bereitzustellen oder von diesen zu beziehen.
Um Missbräuche bei der Durchführung von Transaktionen zur Ressourcenverteilung und von monetären Transaktionen zu ver- meiden, ist in einer bevorzugten Variante der Erfindung ferner eine Überwachungseinheit in dem Netz vorgesehen. Diese Einheit überwacht die Durchführung der monetären Transaktio¬ nen und die darauf basierende Bereitstellung und den darauf basierenden Verbrauch und die darauf basierende Umwandlung von Ressourcen durch die Ressourcenverarbeitungseinheiten. Die Überwachungseinheit hat hierbei die Berechtigung, bei Vorliegen vorbestimmter Kriterien Gegenmaßnahmen einzuleiten. Solche Kriterien sind insbesondere erkannte Missbrauchsfälle oder Notfallsituationen. Beispielsweise muss bei Ressourcen- knappheit sichergestellt werden, dass die noch zur Verfügung stehenden Ressourcen (z.B. elektrische Energie) zunächst an öffentliche Einheiten, wie z.B. Krankenhäuser, verteilt wird, bevor sie anderen industriellen Anlagen bereitgestellt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die von der Überwachungseinheit durchführbaren Gegenmaßnahmen die Verminderung und/oder Erhöhung der durch eine jeweilige Ressourcenverarbeitungseinheit bereitgestellten und/oder verbrauchten und/oder umgewandelten Ressource und/oder die Aus- gäbe eines entsprechenden Befehls zur Verminderung und/oder
Erhöhung der durch eine jeweilige Ressourcenverarbeitungseinheit bereitgestellten und/oder verbrauchten und/oder umgewandelten Ressource, insbesondere kann die Gegenmaßnahme auch die komplette Abschaltung einer jeweiligen Ressourcenverar- beitungseinheit umfassen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform weisen die Agenten jeweils elektronische Siegel zur Vermeidung von Mani- pulationen der Agenten auf, wobei die Überwachungseinheit in diesem Fall vorzugsweise die Berechtigung hat, die elektronischen Siegel der Agenten zu überprüfen. Darüber hinaus hat in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Überwa- chungseinheit die Berechtigung, Anzeigen von vermuteten Missbräuchen entgegenzunehmen und Untersuchungen betreffend vermutete Missbräuche durchzuführen und/oder einzuleiten.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in jedem Subnetz ferner eine Verwaltungseinheit zur Verwaltung der zu dem jeweiligen Subnetz gehörenden Ressourcenverarbeitungseinheiten und deren Agenten vorgesehen. Die Verwaltungseinheit ist dabei vorzugsweise derart ausges¬ taltet, dass sie Agenten im jeweiligen Subnetz registriert und/oder abmeldet. Auf diese Weise ist in der Verwaltungseinheit hinterlegt, wie viele und welche Ressourcenverarbei¬ tungseinheiten an dem jeweiligen Subnetz beteiligt sind. Insbesondere ist die Verwaltungseinheit derart ausgestaltet, dass sie über eine Schnittstelle, insbesondere eine Webseite, Informationen über das jeweilige Subnetz bereitstellt und die Registrierung und/oder das Abmelden von Agenten ermöglicht.
Vorzugsweise ist eine Aufgabe der Verwaltungseinheit die Überwachung des Ressourcenverbrauchs und der Ressourcenerzeu- gung und der Ressourcenwandlung der Ressourcenverarbeitungs¬ einheiten, wobei sie beim Auftreten von Ressourcenengpässen und/oder Betriebsmittelengpässen (d.h. von Engpässen bei anderen, zum Betrieb der Ressourcenverarbeitungseinheit benö¬ tigten Mitteln als die Ressource) und/oder Ungleichgewichten in der Ressourcenverteilung Gegenmaßnahmen bestimmt und entsprechende Anweisungen und/oder Vorschläge an die Agenten des jeweiligen Subnetzes ausgibt. Die Gegenmaßnahmen können insbesondere eine Entkopplung des Energienetzes von anderen Energienetzen und die Ausgabe von Anweisungen an die Agenten zur Erhöhung der Ressourcenerzeugung und/oder Verminderung des Ressourcenverbrauchs und/oder Veränderung der Umwandlung der Ressourcen der zu den jeweiligen Agenten gehörigen Ressourcenverarbeitungseinheiten umfassen. Die Verwaltungsein- heit kann ferner gegebenenfalls Analysemittel zur Analyse der Ressourcenverteilung in dem jeweiligen Subnetz umfassen, wobei basierend auf der Analyse beispielsweise entsprechende Statistiken zur späteren Auswertung generiert werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung können durch die Verwaltungseinheit Beratungsdienste und/oder Dienste zur Förderung der technischen Weiterentwicklung des Netzes bzw. des jeweiligen Subnetzes angeboten werden. Die Beratungsdienste können bei- spielsweise darin bestehen, dass auf eine Webseite zugegrif¬ fen werden kann, auf der entsprechende Informationen zur Beratung der Netzteilnehmer abgerufen werden können. Ein Dienst zur Förderung der technischen Weiterentwicklung kann darin bestehen, dass über die Verwaltungseinheit Programme defi- niert werden, welche beispielsweise über monetäre Belohnungen die Teilnehmer im Netz dazu veranlassen, bessere Algorithmen (beispielsweise für ein schnelles Entkoppeln eines Subnetzes) zu entwickeln und der Verwaltungseinheit bereitzustellen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stellt die Verwaltungseinheit eines jeweiligen Subnetzes eine Schnittstelle zu anderen Subnetzen her, d.h. die Verwaltungseinheit ist derart ausgestaltet, dass sie mit anderen Subnetzen, insbe¬ sondere mit Verwaltungseinheiten von anderen Subnetzen, kom- munizieren kann.
Neben dem oben beschriebenen multi-modalen Netz umfasst die Erfindung ferner ein Verfahren zur Verteilung von Ressourcen in einem solchen Netz, wobei die Verteilung der Ressourcen im Netz zumindest teilweise basierend auf zwischen den Agenten ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen multi-modalen Netzes; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung, welche den Aufbau einer Umwandlungseinheit aus dem Netz der Fig. 1 wiedergibt .
Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines multi-modalen Netzes beschrieben, welches basierend auf den Prinzipien der Selbstorganisation und Dezentralisierung Ressourcen verteilt. Das Netz umfasst ein erstes Subnetz SN1, welches ein Energie¬ netz ist, das als Ressource elektrische Energie verteilt. Ferner ist ein zweites Subnetz SN2 vorgesehen, welches eine andere Ressource verteilt, wobei die Ressource in der hier beschriebenen Ausführungsform Erdgas ist, d.h. das zweite
Subnetz SN2 stellt ein Gasverteilnetz dar. Beide Subnetze umfassen eine Mehrzahl von einzelnen Agenten PAs (PA = Private Agent), welche jeweils einer Ressourcenverarbeitungseinheit zugeordnet sind. Im Folgenden wird der Begriff des PAs in der Regel auch als Synonym für die dazugehörige Ressourcenverarbeitungseinheit verwendet. In den beiden Subnetzen sind als Ressourcenverarbeitungseinheiten Ressourcenverbrauchs- und/ oder Ressourcenbereitstellungseinheiten sowie Ressourcenumwandlungseinheiten vorgesehen. Beispielhaft ist eine Ressour- cenumwandlungseinheit mit darin enthaltenem Blockheizkraft¬ werk mit dem Bezugszeichen TU angedeutet. Diese Einheit ge¬ hört sowohl zum Subnetz SN1 als auch zum Subnetz SN2 und koppelt somit beide Subnetze. Die Ressourcenbereitstellungs- und/oder Ressourcenverbrauchs¬ einheiten in dem Subnetz SN1 sind elektrische Energieerzeu- gungs- und/oder Energieverbrauchseinheiten. Die Energieerzeugungseinheiten sind dabei beispielsweise Photovoltaik-Anla- gen, Windturbinen, Sterling-Motoren sowie sog. CHP-Anlagen (CHP = Combined Heat and Power) , welche auch als Blockheiz¬ kraftwerke bezeichnet werden. Die CHP-Anlagen können Energie z.B. basierend auf der Verbrennung von Diesel bzw. basierend auf der Verbrennung von Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffen in Brennstoffzellen generieren. Die Energieverbrauchseinheiten sind insbesondere private Haushalte, gewerbliche Verbrau¬ cher (wie Bürogebäude, öffentliche Bäder und dergleichen) so¬ wie industrielle Verbraucher. Gegebenenfalls können die Ener- gieverbrauchs- bzw. Energieerzeugungseinheiten kombinierte Einheiten sein, welche sowohl Energie verbrauchen als auch (überschüssige) erzeugte Energie in dem Netz bereitstellen können. Die Ressourcenbereitstellungs- und/oder Ressourcen¬ verbrauchseinheiten in dem Subnetz SN2 sind Gaserzeugungsein- heiten und/oder Gasverbrauchseinheiten und/oder Gasverteilknoten .
Das in Fig. 1 gezeigte Netz verteilt die bereitgestellten und verbrauchten Ressourcen möglichst gleichmäßig innerhalb der jeweiligen Subnetze, wobei gegebenenfalls überschüssige Res¬ sourcen eines Subnetzes durch Wandlung in entsprechenden Umwandlungseinheiten auch anderen Netzen bereitgestellt werden können bzw. Ressourcen aus anderen Netzen über die Umwandlungseinheiten bezogen werden können.
In beiden Subnetzen SN1 und SN2 können die Agenten PA untereinander kommunizieren, was durch die Pfeile PI angedeutet wird. Dabei ist auch eine Kommunikation der Agenten über die Netze hinweg mittels des Agenten möglich, der der Umwand- lungseinheit TU zugeordnet ist. In jedem der beiden Subnetze sind ferner Ressourcen-Balance-Einheiten BM (BM = Balance- Master) vorgesehen, mit denen die Agenten des jeweiligen Subnetzes kommunizieren können, wie durch die Pfeile P2 angedeutet ist. Ferner enthält jedes Subnetz eine sog. Administrati- onseinheit IA (IA = Island Administration) und eine Überwa¬ chungseinheit RP (RP = Ressource Police) . Die Funktion der einzelnen Komponenten der Subnetze wird weiter unten genauer beschrieben . In Fig. 2 ist der Aufbau der Umwandlungseinheit TU aus dem
Netz der Fig. 1 angedeutet. Die Umwandlungseinheit verarbei¬ tet als Ressource bzw. eingehende Energie EI Erdgas, welches aus dem Subnetz SN2 stammt. Die eingehende Energie wird durch Verbrennung in einem Blockheizkraftwerk BHK in Wärme Q und elektrische Energie EL gewandelt. Optional kann ferner eine zusätzliche Heizeinheit HE vorgesehen sein, welche Erdgas durch Verbrennung in zusätzliche Wärme zur lokalen Verwendung in der Umwandlungseinheit wandelt. Die im Blockheizkraftwerk BHK erzeugte elektrische Energie EL wird dem elektrischen Energienetz SNl zugeführt. Das Blockheizkraftwerk erzeugt ferner als weitere Ressource Wärme Q, die einem Wärmespeicher HS zugeführt wird, von dem die Wärme dann durch eine Wärme- senke SI entnommen werden kann. Die Wärmesenke kann dabei ei¬ ne lokale Wärmesenke in der Umwandlungseinheit sein. Ggf. kann die Wärme Q aus dem Wärmespeicher auch einer Wärmesenke in der Form eines Fernwärmenetzes zugeführt werden, welches eine weitere Ausführungsform eines Subnetzes im Sinne der An- sprüche darstellt.
Wie in Fig. 1 angedeutet, ist der Umwandlungseinheit TU ein Agent PA zugeordnet. Dieser führt monetäre Transaktionen zum Bezug von Erdgas aus dem Subnetz SN2 bzw. zur Bereitstellung von elektrischer Energie in dem Subnetz SNl und ggf. zur Be¬ reitstellung von Wärme in einem weiteren Subnetz durch. Die Wandlung der Ressource Erdgas in die Ressource elektrische Energie und ggf. Wärme wird dabei vorzugsweise basierend auf einem Optimierungsverfahren gesteuert, um beispielsweise den monetären Gewinn beim Verkauf von elektrischer Energie und ggf. Wärme zu maximieren. In das Optimierungsverfahren fließen dabei die Preise für Erdgas, elektrischen Strom und ggf. Wärme als Größen ein, welche sich verändern können. Zur Steuerung der Umwandlungseinheit kann beispielsweise das Optimie- rungsverfahren verwendet werden, welches im Artikel P. Wolf- rum, M. Kautz, J. Schäfer, "Smart Operation of CHP Units" 8th Power Plant & Power System Control Symposium 2012, 2. - 5. September 2012, Toulouse, beschrieben wird. Im Folgenden werden am Beispiel des Energienetzes SNl die
Funktionen der darin enthaltenen Komponenten erläutert. Diese Funktionen sind analog auch auf das Subnetz SN2 und weitere Subnetze übertragbar, wobei in diesem Fall der Begriff der elektrischen Energie durch den Begriff der entsprechenden Ressource (d.h. für das Subnetz SN2 durch den Begriff Erdgas) zu ersetzen ist. Das in Fig. 1 gezeigte Energienetz SN1 verteilt die erzeugte bzw. verbrauchte Energie möglichst gleichmäßig innerhalb des Subnetzes, wobei gegebenenfalls überschüssige Energie auch anderen Subnetzen bereitgestellt werden kann bzw. bei Energieengpässen auch Energie aus anderen Subnetzen bezogen wer- den kann. Die Randbedingungen dieser selbstorganisierenden
Energieverteilung bestehen hierbei darin, dass zum einen die Spannung und die Frequenz der bereitgestellten elektrischen Energie konstant gehalten werden soll und zum anderen ein Betrieb des Subnetzes autonom, d.h. unabhängig von anderen Sub- netzen, möglich sein soll. Um dies zu erreichen, sind die PAs untereinander derart vernetzt, dass jeder PA mit einem ande¬ ren PA kommunizieren kann, d.h. entsprechende Informationen austauschen kann. Darüber hinaus ist ferner eine zentrale lokale Ressourcen-Balance-Einheit BM vorgesehen, auf welche je- der PA zugreifen kann. Die Kommunikation der PAs untereinander ist hierbei mit entsprechenden Pfeilen PI angedeutet, wo¬ hingegen die Kommunikation der einzelnen PAs mit der Ressourcen-Balance-Einheit BM mit entsprechenden Pfeilen P2 wiedergegeben ist. Die Kommunikation der PAs untereinander ist da- bei nicht auf benachbarte PAs beschränkt, sondern jeder PA kann mit jedem PA kommunizieren.
Die Verteilung der Energie in dem Energienetz der Fig. 1 erfolgt im Wesentlichen marktbasiert dadurch, dass die einzel- nen PAs untereinander bzw. unter Zwischenschaltung der lokalen Ressourcen-Balance-Einheit BM ihre benötigte bzw. über¬ schüssige Energie als Handelsgut bereitstellen und basierend darauf monetäre Transaktionen durchführen. Die lokale Res¬ sourcen-Balance-Einheit BM stellt somit im Wesentlichen eine Vermittlungseinheit von Angebot und Nachfrage der einzelnen PAs dar, welche Energie für Geld kaufen bzw. verkaufen. Da eine reine marktgesteuerte Verteilung der Energie in Notfäl¬ len bzw. bei Missbrauch durch die PAs unter Umständen zu ei- nem starken Ungleichgewicht der Energieverteilung führen kann, sind in der Ausführungsform der Fig. 1 ferner eine Administrationseinheit IA (IA = Island Administration) und eine Überwachungseinheit RP (RP = Ressource Police) vorgesehen, durch welche bei Notfällen bzw. bei Missbrauch Steuerungsmechanismen zur Energieverteilung bereitgestellt werden, welche in die rein marktbasierte Verteilung der Energie eingreifen. Die Verwaltungseinheit IA und die Überwachungseinheit RP stellen dabei vorzugsweise öffentliche Institutionen dar, welche durch die zu dem Energienetz gehörenden PAs festgelegt wurden, um Aufgaben zu erfüllen, welche nicht optimal durch reine Marktregulierungsmechanismen gesteuert werden können, wie z.B. die Überwachung der rechtlichen Zulässigkeit eines Handelsakts zum Kauf bzw. Verkauf von Energie oder die Ent- koppelung des in Fig. 1 dargestellten Energienetzes von anderen Netzen.
Im Folgenden werden die Aufgaben und die Funktionen der einzelnen Komponenten des Energienetzes SN1, d.h. der Agenten PAs, der Ressourcen-Balance-Einheit BM, der Verwaltungsein¬ heit IA und der Überwachungseinheit RP, detailliert beschrie¬ ben .
Wie bereits erwähnt, handeln die PAs entweder untereinander oder unter Zwischenschaltung der Ressourcen-Balance-Einheit BM monetäre Transaktionen zur Bereitstellung bzw. Bezug von Energie aus. Die PAs können dabei beliebigen Energieerzeu- gungs- bzw. Energieverbrauchseinheiten bzw. Umwandlungseinheiten zugeordnet sein, wobei die PAs z.B. in drei Klassen eingeteilt werden. Die erste Klasse betrifft Mikro-PAs, wel¬ che Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten mit einer Verbrauchs- oder Generatorleistung von 5 kW und weniger zugeordnet sind. Die zweite Klasse betrifft Mini-PAs, welche Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten mit einer Verbrauchs- oder Generatorleistung von 30 kW und weniger zugeordnet sind. Die dritte Klasse umfasst indus¬ trielle PAs, welche Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeu¬ gungseinheiten mit einer Verbrauchs- oder Generatorleistung von 30 kW und mehr zugeordnet sind. Die wichtigsten Funktio¬ nen eines jeweiligen PAs können in insgesamt sieben Funktionsklassen eingeteilt werden, welche wie folgt lauten:
Messfunktionen,
Funktionen zur Steuerung des Energieflusses,
Benutzerschnittstellen-Funktionen,
interne Kommunikation,
externe Kommunikation,
Berichtsfunktionen,
finanzielle Funktionen.
Es kann dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionen in einem PA realisiert sein. Gemäß den Messfunktionen wird der zeitlich aufgelöste Fluss der Gesamtenergie und der Fluss der Energie für spezifische Lasten und Generatoren überwacht und gespeichert. Ferner werden statistische Funktionen implementiert, welche die durchschnittliche Energiekurve (Lastkurve, Energieerzeugungskurve) für einen „Durchschnittstag" bzw. ei- ne „Durchschnittswoche" berechnen. Darüber hinaus werden durch die Messfunktionen Energiequalitätsfunktionen bereitgestellt, welche die Qualität der bereitgestellten Frequenz, Spannung, und dergleichen überwachen. Die Funktionen des PAs zur Steuerung des Energieflusses er¬ möglichen, dass ein Benutzer des PAs bestimmte vorgeschriebe¬ ne Lastkurven, welche in dem PA erfüllt sein sollen, paramet- risieren kann. Darüber hinaus kann der Benutzer bestimmte Reaktionsmechanismen programmieren, welche festlegen, wie der PA auf signifikante Abweichungen von einem vorbestimmten
Energieverbrauchsverhalten reagieren soll. Falls der PA eigene Energiegeneratoren (beispielsweise Windgeneratoren, Biomasse-Generatoren und dergleichen) umfasst, steuert der PA die Balance zwischen interner und externer Energieerzeugung und Energieverbrauch. Darüber hinaus besitzt ein PA unterschiedliche Energiereduktions- bzw. Energieabschaltszenarien, welche durch den PA bei Bedarf durchgeführt werden und welche z.B. von der Administrationseinheit IA oder der Überwachungs- einheit RP von außen angestoßen werden können. Gegebenenfalls können diese Szenarien individuell programmiert sein.
Die Benutzerschnittstellen-Funktionen eines PAs werden bei- spielsweise durch einen internen Webserver implementiert, der die Parametrisierung des PAs mit Hilfe eines Computers, ins¬ besondere eines handelsüblichen PCs, ermöglicht. Mit Hilfe der Benutzerschnittstellen-Funktionen wird ferner der Zugriff auf den PA von außerhalb gesteuert. Insbesondere kann die Pa- rametrisierung des PAs an einen Serviceprovider delegiert werden, der die Verwaltung des PAs als Dienst anbietet. Die Benutzerschnittstellen-Funktionen beinhalten ferner Alarmmechanismen, welche programmiert werden können, um einen Benutzer des PAs darüber zu informieren, wenn signifikante Abwei- chungen von einem vorbestimmten Lastverhalten auftreten, welche beispielsweise zu sehr hohen Energiekosten aufgrund einer Abweichung von einem vorgegebenen Vertrag führen. Der Alarm kann akustisch, optisch, durch das Versenden einer SMS, Email oder auf beliebige andere Weise implementiert werden.
Basierend auf der Funktion der internen Kommunikation kommuniziert ein PA mit internen Generatoren und Lasten über eine standardisierte Schnittstelle, über die er beispielsweise Be¬ fehle zum Anschalten eines Generators ausgibt. Darüber hinaus kann der PA mit sog. „intelligenten" Lasten kommunizieren, um seine Leistung zu reduzieren. Beispielsweise kann eine solche intelligente Last ein Herd sein, der verhindert, dass ein Be¬ nutzer eine weitere Herdplatte einschaltet, wenn bereits eine Herdplatte aktiv ist. Intelligente Lasten können auch in der Form eines intelligenten Haushaltes, eines intelligenten Gebäudemanagements oder in der Form von intelligenten industriellen Anlagen kleiner und mittlerer Größe realisiert werden . Basierend auf der Funktion der externen Kommunikation kommuniziert ein jeweiliger PA mit der Ressourcen-Balance-Einheit BM, um einen entsprechenden Vertrag zum Kauf bzw. Verkauf von Energie zu schließen. Darüber hinaus kann die externe Kommu- nikation auch direkt zwischen einzelnen PAs stattfinden. Ferner weist jeder PA eine Kommunikationsschnittstelle zu der weiter unten beschriebenen Verwaltungseinheit IA auf, um beispielsweise eine Anweisung zur Reduzierung der Last zu emp- fangen. Jeder PA kommuniziert auch mit der weiter unten noch näher beschriebenen Überwachungseinheit RP . Ferner werden über die Funktion der externen Kommunikation entsprechende Sicherheitsfunktionen realisiert. Gemäß den Berichtsfunktionen erzeugt ein PA Berichte über die Erzeugung und den Verbrauch von Energie, Berichte über einzelne Ereignisse, Berichte über finanzielle Statistiken und Berichte, welche Vorschläge zur Optimierung des PAs enthalten (z.B. Rekalibrierung der Lastkurve, flexible Handhabung des Aushandelns von Verträgen und dergleichen) .
Gemäß den finanziellen Funktionen verhandelt ein jeweiliger PA mit anderen PAs, um entsprechend benötigte Energie zu kau¬ fen bzw. einen Überschuss an Energie zu verkaufen. Die Ener- gie stellt somit ein Handelsgut dar, wobei dieses Gut vor¬ zugsweise über die Ressourcen-Balance-Einheit BM gehandelt wird. Eine weitere Funktion des PAs ist die autonome Realisa¬ tion von Energieverträgen unter Vermittlung der Ressourcen- Balance-Einheit BM oder direkt mit anderen PAs. Darüber hin- aus umfasst ein PA vorzugsweise Optimierungsalgorithmen, um die Kosten für den Einkauf von Energie zu reduzieren und die Einnahmen beim Verkauf von Energie zu maximieren. Ferner sind gegebenenfalls weitere Optimierungsmechanismen beim Aushandeln der Verträge vorgesehen. Die finanziellen Funktionen be- Inhalten ferner ein elektronisches Siegel, welche die für die monetären Handelsakte relevanten Daten sichern, so dass ein Benutzer sie nicht manipulieren kann. Darüber hinaus sind Sicherheitsfunktionen implementiert, um die Daten auf den PAs zu schützen und deren Ausspähen zu verhindern.
Wie oben erwähnt, soll durch einen PA insbesondere die auto¬ nome Realisation von Energieverträgen erreicht werden. Das bedeutet, dass ein PA in den meisten Fällen autonom handeln sollte. Unter bestimmten allgemeinen Regeln, die durch den Benutzer des PAs vorgegeben sind, soll er in der Lage sein, Standardsituationen zum Aushandeln von monetären Transaktionen betreffend den Kauf und Verkauf von Energie durchzufüh- ren .
Falls solche Standardsituationen unter bestimmten Bedingungen von vorgegebenen Profilen abweichen, wird der Benutzer darüber informiert und kann manuell einschreiten. Um neben den elementaren Funktionalitäten eines PAs zu einem späteren Zeitpunkt auch noch weitere intelligente Funktionalitäten hinzuzufügen, sollte eine generische Plattform zur Implementierung des PAs verwendet werden. Ein PA kann analog zu einem DSL-Router realisiert werden, wobei vorzugsweise ein Open-Source-Betriebssystem zum Betrieb des PAs, beispielsweise Linux, verwendet wird. Ein Standard- Benutzer verwendet dabei nur die Standard-Funktionalitäten des Routers. Benutzer mit mehr Erfahrung können basierend auf dem Open-Source-Betriebssystem weitere Funktionen implementieren und dynamisch anpassen.
Zur Realisation eines Energienetzes SNl gemäß der Fig. 1 ist es notwendig, dass die Betreiber/Benutzer einzelner Energie- Verbrauchs- bzw. Energieerzeugungseinheiten bereit sind, einen entsprechenden PA zu erwerben. Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn die Energieerzeuger die Energieverbrau¬ cher zur Verwendung eines PAs dadurch veranlassen, dass sie verbilligte Energietarife bereitstellen, wenn ein PA von ei- nem Verbraucher eingesetzt wird. Der Preis für die Anschaf¬ fung eines PAs sollte dabei zu den jährlichen Energie¬ verbrauchskosten in einem Verhältnis von 1:1 bis zu 2:1 stehen . Die Benutzerschnittstellen-Funktionalität des PAs sollte aus¬ reichend komplex sein, um Berichtsfunktionalitäten, Steuerungsfunktionalitäten und dergleichen zu gewährleisten. Deshalb ist ein großer Bildschirm obligatorisch. Da dies mögli- -
cherweise zu einem nicht mehr akzeptablen Preis für den PA führt, sollte insbesondere auch die Möglichkeit bestehen, dass der PA mit einem handelsüblichen PC verbunden werden kann. Der PA sollte deshalb als Webserver implementiert sein.
Nachfolgend werden die Funktionalitäten der Ressourcen- Balance-Einheit BM beschrieben. Eine grundlegende Idee, auf der die Verwendung einer BM beruht, besteht darin, dass jedem Handelsakt ein Akt des Energieverbrauchs bzw. der Energieer- zeugung zugeordnet ist. Der PA ist dabei ein Agent, der im Namen des entsprechenden Verbrauchers bzw. Generators handelt, dem der PA zugeordnet ist. Neben lokalen Funktionen betreffend das Messen und das Steuern der lokalen Nachfrage und des lokalen Angebots an Energie sollte eine BM auch außerhalb des, dem lokalen Energienetz zugeordneten Marktes agieren können, um Energie zu kaufen bzw. zu verkaufen. Die Hauptaufgabe der BM besteht jedoch in dem Bereitstellen einer Plattform für den lokalen Markt der einzelnen PAs des Energienetzes der Fig. 1. Die BM ist dabei vorzugsweise als Webserver implementiert, auf dem die PAs über standardisierte Protokol¬ le zugreifen können. Die wichtigsten Funktionen der BM sind wie folgt:
Sammeln von Angeboten und Anfragen,
Berechnung eines sog. Markt-Clearing-Preises,
Realisation von Verträgen,
Anzeige von Handelsaktivitäten auf einer Webseite,
Verhandeln mit anderen und größeren BMs, um eine Überbzw. Unterversorgung an Energie zu berücksichtigen, Berichterstattung an Energieerzeuger und Energieverbraucher .
Es können dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionen in einer BM realisiert sein.
Zur Realisation der Funktionalität des Sammeins von Angeboten und Anfragen ist eine standardisierte Schnittstelle vorgese¬ hen, über welche die PAs die BM kontaktieren. Sie können den aktuellen Markt-Clearing-Preis abfragen und Angebote betref¬ fend den Kauf und Verkauf von Energie abgeben und den aktuel¬ len Status von Handelsakten anfordern. Gemäß der Funktionalität der Berechnung des Markt-Clearing- Preises wird durch die BM derjenige Preis berechnet, der ge¬ mäß den Angeboten und Nachfragen an Energie zu der größten Anzahl an monetären Transaktionen zum Kauf bzw. Verkauf von Energie führt. Dieser Markt-Clearing-Preis wird dabei wie folgt ermittelt:
Es wird angenommen, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt t ins¬ gesamt i PAs eine Gesamtmenge von ni Elektrizität (in kWh) zu einem Preis von pi kaufen würden. Natürlich würden diese PAs auch die gleiche Menge an Energie/Elektrizität zu einem niedrigeren Preis kaufen. Deshalb würde bei einem vorgegebe¬ nen Preis Pk eine Gesamtmenge an Elektrizität gekauft werden, welche wie folgt lautet:
Hierbei wird über alle Preise summiert, welche größer als Pk sind, d.h. die Preise sind wie folgt geordnet:
Umgekehrt gilt, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt t eine An¬ zahl A von PAs eine Gesamtmenge von Elektrizität aj zu einem Preis pj oder höher verkaufen würden. Die Gesamtmenge an Energie, die schließlich zu einem Preis Pk verkauft wird, lautet dann wie folgt: k
E = a■ .
j=o Aus diesen aggregierten Angeboten und Anfragen kann schließlich der Markt-Clearing-Preis pMcp berechnet werden, zu dem die größte Anzahl an Transaktionen durchgeführt wird. Geht man von einer kontinuierlichen Darstellung des Preises aus, ergibt sich dieser Markt-Clearing-Preis, wenn folgende Bedin¬ gung erfüllt ist: j" n(p)dp = ^ a(p)dp .
Die Berechnung dieses Markt-Clearing-Preises wird durch die BM durchgeführt und basierend auf diesem Preis werden dann die monetären Transaktionen zwischen den einzelnen PAs vermittelt .
Damit die BM die entsprechenden monetären Transaktionen realisieren kann, beinhaltet die BM selbst eine Broker-Funktion, d.h. jeder PA kann auf die BM direkt zugreifen, ohne dass ein weiterer Händler dazwischengeschaltet ist. Die BM sollte so¬ mit Bankrechte haben und die entsprechenden Kaufverträge ab¬ schließen können sowie die Bankkonten der PAs verwalten können. Gegebenenfalls kann eine BM auch als interregionale Res- sourcen-Balance-Einheit realisiert sein, um einen Energieaus¬ tausch zwischen einzelnen lokalen Energienetzen bzw. Subnet- zen zu ermöglichen. Hierzu kann gegebenenfalls eine Zwischenschicht zwischen dem PA und der BM in der Form eines Energie- Händlers vorgesehen sein.
Um Handelsaktivitäten für PAs einsehbar zu machen, werden solche Aktivitäten auf einer Webseite wiedergegeben, welche von den einzelnen Verbrauchern bzw. Energieerzeugern besucht werden kann. Diese Seite kann somit eine Plattform sein, um neue Marktentwicklungen anzuregen, die Verbraucher zu informieren, und Trends und Schätzungen an die Verbraucher zu kommunizieren .
Eine BM kann ferner unter gewissen Umständen auch andere bzw. größere BM kontaktieren, insbesondere wenn ein lokaler Bedarf bzw. ein lokaler Überschuss an Energie besteht. Die BM kann dann den Energieüberschuss anderen BMs anbieten bzw. Energie von anderen BMs kaufen. Die BM vermittelt somit Verträge zwi¬ schen entfernt auseinander liegenden Vertragspartnern.
Die oben erwähnte Berichts-Funktionalität der BM ist beson- ders wichtig, da die PAs sehr autonom arbeiten. Dies liegt daran, dass ein Benutzer häufig einen hohen Grad an Automatisierung für ein Gut wie Elektrizität wünscht. Basierend auf der Berichts-Funktionalität kann ein Benutzer dann überprü¬ fen, welche Energiemengen von wem gekauft wurden und welche Preise dafür bezahlt wurden.
Die BM kann darüber hinaus eine Sicherheits-Funktionalität aufweisen. Diese Sicherheits-Funktionalität sollte den Si¬ cherheitsanforderungen der PAs entsprechen, da die BM ein Kommunikationspartner der PAs ist.
Nachfolgend werden die Funktionalitäten der Überwachungseinheit in der Form der Ressourcenpolizei RP erläutert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein Unterschied von elektrischer Energie als Handelsgut zu anderen Gütern darin besteht, dass elektrische Energie nicht unterscheidbar ist. Der Verkäufer von Elektrizität kann die übertragene Elektrizitätsmenge nicht mit entsprechenden Kennzeichnungen versehen, welche eindeutig den Ursprung der Energie angeben. Es gibt somit keine zwischengeschaltete Instanz, welche die Übertragung ei¬ nes Energiepakets nachverfolgen kann. Jeder Verkäufer stellt vielmehr die verkaufte Energiemenge, die er erzeugt hat, in einen gemeinsamen Pool und der Verbraucher entnimmt eine entsprechende Energiemenge aus dem Pool gemäß dem Zertifikat, mit dem er die Energiemenge gekauft hat. Es treten somit im
Wesentlichen zwei verschiedene Arten von Betrugsmöglichkeiten auf :
Der Verkäufer verkauft Energie, welche er nicht in den Pool gestellt hat.
Der Verbraucher entnimmt Energie aus dem Pool, für wel¬ che er nicht bezahlt hat. Es besteht somit die Notwendigkeit für eine Kontrollinstanz, welche berechtigt ist, die Rechtmäßigkeit von Handelsakten zu überprüfen, und welche ferner die Berechtigung hat, bei entsprechenden Betrugsfällen einzuschreiten. Diese Institution ist die in Fig. 1 gezeigte Überwachungseinheit RP . Diese
Überwachungseinheit kann beispielsweise als Webserver reali¬ siert werden. Die grundlegenden Funktionalitäten dieser Einheit sind wie folgt:
Überwachung von Handelsakten,
Überprüfung der Erfüllung von Verträgen,
Durchführung von Messungen zur Nachverfolgung von Energieengpässen,
Zugriffsrecht auf die PAs,
Überprüfung der Integrität des elektronischen Siegels eines PAs,
Berechtigung, ein Abschalten bzw. eine Verminderung der Leistung eines Energieerzeugers oder eines Energie¬ verbrauchers anzuweisen,
Berechtigung, ein Abschalten oder eine Leistungsverminderung eines Energieerzeugers oder Energieverbrauchers zu erzwingen,
Entgegennahme von Anzeigen bezüglich eines vermuteten Missbrauchs ,
Durchführung von Untersuchungen betreffend vermuteten Missbrauch .
Es können dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionali¬ täten in einer RP realisiert sein.
Durch die Funktionalität der Überwachung der Handelsakte wird die Rechtmäßigkeit jedes Handelsakts sichergestellt. Dies er¬ folgt dadurch, dass jeder Handelsakt an die Überwachungseinheit gemeldet wird, wobei die Meldung die gehandelte Energie- menge und die Zeit der Herstellung bzw. des Verbrauchs um- fasst. Die Überwachungseinheit fügt diesen Handelsakt in ein Gesamtzeitschema ein. Wenn der Zeitpunkt der Realisation des Handelsakts erreicht ist, führt die Überwachungseinheit Mes- sungen sowohl der Energieerzeugung als auch des Energieverbrauchs durch, um zu überprüfen, ob der Handelsakt korrekt durchgeführt wurde. Die Funktionalität der Durchführung von Messungen, um Energieengpässe zu verfolgen, dient dazu, solche Energieengpässe zu ermitteln, deren Ursache nicht auf Missbrauch beruht. Sol¬ che Energieengpässe können ihre Ursache beispielsweise in ei¬ ner falschen Eichung von Messeinrichtungen, Verlusten auf den Leitungen und dergleichen haben. Genaue Messungen an verschiedenen Stellen, insbesondere an Energieanlagen zum Balancieren der Energie, sind die Basis zur genauen Überprüfung des Systems und der Detektion von technischen Problemen jeder Art .
Gemäß der Funktionalität des Zugriffs auf die PAs hat die Überwachungseinheit das exklusive Recht, auf die PAs mit oder ohne entsprechende Gerichtsbeschlüsse in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation zuzugreifen. Zur Überwachung von Han- delsakten gibt es einen Standardzugriff auf den jeweiligen PA. Dieser Zugriff ist durch einen kryptographischen Mechanismus gesichert, so dass nur die Überwachungseinheit auf diese Daten zugreifen kann. Gemäß der Funktionalität der Überprüfung des elektronischen Siegels eines PAs wird es ermöglicht, dass die Überwachungs¬ einheit auf den PA zugreifen kann, um die Unversehrtheit die¬ ses Siegels zu überprüfen. Das Siegel schützt hierbei den Da¬ tenbereich des PAs, der handelsrelevante Informationen ent- hält.
Da die Überwachungseinheit eine Vielzahl von Messungen durch¬ führt, kann sie Probleme bei der Bereitstellung bzw. bei der Nachfrage von elektrischer Energie schnell erkennen. Um Schä- den zuvorzukommen, welche größere öffentliche Institutionen, wie Krankenhäuser, öffentliche Einrichtungen und dergleichen, betreffen, hat die Überwachungseinheit die Funktionalität, ein Abschalten oder eine Verminderung der Leistung von Ener- gieverbrauchern bzw. Energieerzeugern anzuordnen. Hierbei implementieren die PAs Mechanismen, wie auf solche Kommandos zu reagieren ist. Ein solches Kommando kann Zeitverzögerungen beinhalten, es kann an Bedingungen geknüpft sein und es kann priorisiert sein.
In Notfällen, bei denen Schäden vermieden werden sollen, kann die Überwachungseinheit ferner einen nicht an eine Bedingung geknüpften Befehl ausgeben. Dieser Befehl umfasst unter ande- rem ein Heraufsetzen der Leistung oder ein differenziertes
Heraufsetzen bzw. Herabsetzen der Leistung bzw. ein Abschalten der Leistung von einzelnen Verbrauchern bzw. Energieerzeugern. Beispielsweise kann das Abschalten von Fernsehern erzwungen werden, da ein schweres elektrisches Gerät einen Baum von Bahngleisen entfernen muss.
Gemäß einer weiteren Funktionalität dient die Überwachungs¬ einheit auch zur Entgegennahme von Anzeigen betreffend vermu¬ tete Betrügereien.
Die Überwachungseinheit kann ferner bei vermuteten Betrugs¬ fällen im Energienetz selbst dazu berechtigt sein, Untersu¬ chungen durchzuführen. Die Untersuchungen können beispielsweise durch Webroboter eingeleitet werden. Die Verwaltungs- einheit kann ferner auch nur zur Initialisierung von Untersuchungen dienen, wobei die Untersuchungen selbst durch menschliche Benutzer vorgenommen werden.
Bei der Implementierung der Überwachungseinheit sind ver- schiedene Sicherheitsaspekte zu beachten, um die Funktionali¬ tät einer polizeilichen Instanz zu realisieren. Diese Aspekte betreffen unter anderem die Nachweisbarkeit von Betrügereien, d.h. es müssen Mittel bereitgestellt werden, dass ein Agent im Netzwerk, der eine bestimmte Aktion ausgeführt hat, die Urheberschaft für diese Aktion nicht abstreiten kann.
Nachfolgend werden die Funktionalitäten der in Fig. 1 gezeigten Verwaltungseinheit IA erläutert. Gemäß dem in Fig. 1 dar- gestellten Energienetz bilden die daran beteiligten PAs eine Art von „Insel", welche über die Verwaltungseinheit IA ver¬ waltet wird. Die Bedeutung einer solchen Insel besteht darin, dass im Falle von Problemen, welche ihre Ursache an weit ent- fernten Orten der Insel haben, die „Einwohner der Insel"
(welche die PAs darstellen) die Möglichkeit haben, sich von dem „Rest der Welt" zu entkoppeln und ihre Energieprobleme selbst zu lösen. Eine solche weit entfernte Ursache kann bei¬ spielsweise das Abschalten einer Hochspannungsleitung in ei- nem anderen Land sein. Die Möglichkeit der Entkopplung impliziert, dass die Kapazitäten der Energieerzeugung und der Energienachfrage auf der Insel ausbalanciert sind. Das Prin¬ zip der Insel ist „selbstähnlich", d.h. Inseln von jeder möglichen Leistungsklasse bis hin zu einem einzelnen Haushalt können realisiert werden. Falls jeder Haushalt oder wenigs¬ tens ein größerer Teil eines Haushalts eine Art der Energie¬ erzeugung besitzt (wie z.B. ein photovoltaisches Dach) ist zumindest für eine bestimmte Zeit die Operation der Insel auf diesem sehr kleinen Maßstab möglich.
Die Verwaltungseinheit IA stellt erfindungsgemäß eine Einheit dar, welche administrative Aufgaben für jede Insel aus PAs übernimmt und die erforderlichen administrativen Strukturen implementiert. Insbesondere umfasst eine solche Verwaltungs- einheit folgende Funktionen:
Registrieren und Abmeldung von PAs bei der Verwaltungseinheit,
Verwalten einer Webseite mit Informationen über die In- sei,
Durchführen des Entkoppeins der Insel,
Überwachen von Leistungsungleichgewichten,
Beratungsleistungen,
Analyse,
- technische Entwicklung der Insel,
Kommunikation mit anderen Inseln. Es können dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionen in einer IA realisiert sein.
Gemäß der Funktionalität der Registrierung bzw. des Abmeldens kann sich ein neuer Verbraucher an einer Verwaltungseinheit registrieren. In einem vorgegebenen geographischen Bereich können gegebenenfalls mehrere Verwaltungseinheiten aktiv sein. Der Vorteil des Registrierens an einer Verwaltungseinheit besteht darin, dass im Falle eines weit entfernten
Stromausfalls die individuelle, registrierte Einheit in einen größeren Zusammenhang eingebettet ist, so dass in geeigneter Weise der Betrieb der Einheit nach einem solchen Ereignis si¬ chergestellt ist. Wettbewerb zwischen einzelnen Verwaltungs¬ einheiten ist natürlich erwünscht und es besteht somit auch die Möglichkeit für die PAs, sich bei einer Verwaltungseinheit abzumelden.
Über eine Webseite informiert die Verwaltungseinheit über die Anzahl und die Kapazitäten der Energieverbraucher bzw. Ener- gieerzeuger, welche zu einer Insel gehören. Die Webseite ermöglicht auch den Zugriff auf den Registrierungsvorgang. Darüber hinaus werden Informationen über die für die Insel vorgegebenen Regeln gegeben, beispielsweise welche Aktionen durchgeführt werden, falls sich eine Insel entkoppelt, wie die Verwaltungseinheit mit der marktbasierten Energievertei¬ lung umgeht und dergleichen.
Der Vorgang des Entkoppeins der Insel wird von der Verwal¬ tungseinheit insbesondere dann initialisiert, wenn ein weit entfernter Stromausfall auftritt, der Einfluss auf die Ener¬ gieversorgung der PAs der Insel hat.
Zur Durchführung der Entkopplung der Insel hat die Verwaltungseinheit die Berechtigung, den Energieerzeugern und Ener- gieverbrauchern Energiesteuerungen vorzugeben. Die Verwaltungseinheit beinhaltet eine Datenbank, in der Informationen bezüglich der Flexibilität der unterschiedlichen Energieerzeuger und Energieverbraucher enthalten sind. Diese Informa- tionen können frühzeitig automatisch über eine Kommunikation zwischen der Verwaltungseinheit IA und den PAs gesammelt wer¬ den. Falls beispielsweise die externe Energieversorgung einen Pegel von 30 % erreicht und dann plötzlich komplett ausfällt, weist die Verwaltungseinheit die Energieverbraucher an, ihren Energieverbrauch sofort entsprechend zu reduzieren. Dann bestimmt die Verwaltungseinheit die Energieerzeugungskapazitä¬ ten innerhalb der Insel und weist die Energieerzeuger an, die entsprechend notwendige Erzeugung von Energie zu übernehmen. Prinzipiell könnte ein solcher Ausfall einer externen Energieversorgung auch über den Markt gesteuert werden. Jedoch besteht dann die Gefahr, dass industrielle Anlagen bezüglich des Erwerbs von Energie mit Krankenhäusern konkurrieren. Deshalb ist es sinnvoll, die Mechanismen des freien Marktes aus- zubalancieren, was über die Verwaltungseinheit erreicht wird, welche nach allgemein anerkannten Aktionsplänen im Falle von Notfallsituationen arbeitet.
Um die Spannung und die Frequenz im Energienetz stabil zu halten, sind in herkömmlichen Energienetzen üblicherweise Energieausgleichs-Anlagen vorhanden, welche schlechte Abschätzungen von Leitungsverlusten, die falsche Durchführung von Verträgen, falsche Messungen oder ähnliches kompensieren. Solche Ausgleichs-Anlagen führen immer zu zusätzlichen Verlusten. Um die Verwendung solcher Energieausgleichs-Anlagen möglichst zu reduzieren, verfolgt die Verwaltungseinheit un¬ gleichmäßige Energieverteilungen, beispielsweise unter Zuhilfenahme der Überwachungseinheit RP, welche deren Ursachen identifiziert. Die Verwaltungseinheit schlägt dann entspre¬ chende Maßnahmen zur Behebung des Problems vor. Die Verwal¬ tungseinheit bietet ferner Beratungsdienste für die einzelnen PAs bezüglich energiebezogener Produkte, Energiesparmöglichkeiten und dergleichen an. Die Verwaltungseinheit führt ferner Analysen basierend auf den Daten durch, welche bei dem Betrieb des Energienetzes ge¬ messen werden. Hieraus werden Statistiken generiert, welche es ermöglichen, entsprechende Maßnahmen zu definieren, um die Energieversorgungssituation des Gesamtnetzes bzw. einzelner Energieerzeuger und Energieverbraucher zu verbessern.
Die Verwaltungseinheit kann ferner die technische Entwicklung des Energienetzes durch die Festlegung entsprechender Programme unterstützen. Dies kann natürlich auch nur basierend auf dem Mechanismus des freien Marktes durchgeführt werden. Der Fokus der technischen Entwicklung liegt jedoch auf Merkmalen, welche nur die Verwaltungseinheit betreffen, bei- spielsweise die Entwicklung von besseren Algorithmen, um das schnelle Entkoppeln des Energienetzes durchzuführen.
Die Verwaltungseinheit ermöglicht ferner die Kommunikation mit anderen Energienetzen bzw. Subnetzen, wodurch entspre- chende Mechanismen der Zusammenarbeit mit anderen Netzen implementiert werden können.
Die Sicherheitsanforderungen an die Verwaltungseinheit IA sind ähnlich zu den Sicherheitsanforderungen an die Überwa- chungseinheit RP, denn die Verwaltungseinheit stellt analog zur Überwachungseinheit eine öffentliche Instanz dar und be¬ sitzt bestimmte Ausführungsrechte. Es müssen somit gefährli¬ che Aktionen, welche durch die Verwaltungseinheit möglicher¬ weise durchführbar sind, verhindert werden, wie z.B., dass die Verwaltungseinheit fälschlicherweise eine industrielle Anlage von dem Energienetz trennt. Die Verwaltungseinheit kann ferner das Ziel von Angriffen von Hackern sein. Deshalb ist eine Zugangskontrolle in der Verwaltungseinheit eine wichtige Sicherheitsanforderung.

Claims

Patentansprüche
1. Multi-modales Netz zur Verteilung von Ressourcen, wobei das Netz mehrere Subnetze (SN1, SN2) umfasst, wobei zumindest zwei Subnetze (SN1, SN2) voneinander unterschiedliche Res¬ sourcen verteilen und die Ressource eines jeweiligen Subnet- zes (SN1, SN2) ausgewählt ist aus fossilem Brennstoff, elekt¬ rischer Energie, Wasser, Wärme und Kälte, wobei die Subnetze (SN1, SN2) eine Mehrzahl von Ressourcenverarbeitungseinheiten umfassen, wobei zumindest ein Teil der Ressourcenverarbei¬ tungseinheiten Umwandlungseinheiten (TU) sind, welche die Subnetze (SN1, SN2) untereinander koppeln und die Ressourcen eines oder mehrerer Subnetze (SN1, SN2) in eine oder mehrere andere Ressourcen eines oder mehrerer anderer Subnetze (SN1, SN2) wandeln, und wobei zumindest ein Teil der Ressourcenverarbeitungseinheiten Ressourcenverbrauchs- und/oder Ressourcenbereitstellungseinheiten sind, wobei den Ressourcenverarbeitungseinheiten jeweils zumindest ein Agent (PA) zugeordnet ist, wobei die Agenten (PA) derart untereinander vernetzt sind, dass jeder Agent (PA) mit anderen Agenten (PA) im Netz kommunizieren kann, und wobei das Netz derart ausgestaltet ist, dass die Verteilung der Ressourcen im Netz zumindest teilweise basierend auf zwischen den Agenten (PA) ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt.
2. Netz nach Anspruch 1, bei dem die Subnetze (SN1, SN2) ein elektrisches Energienetz und/oder ein Wasserverteilnetz und/oder ein Gasverteilnetz und/oder ein Fernwärmenetz und/oder ein Fernkältenetz umfassen.
3. Netz nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest ein Teil der Ressourcenverarbeitungseinheiten und insbesondere zumindest ein Teil der Umwandlungseinheiten (TU) einen oder mehrere Ressourcenspeicher umfassen.
4. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine Umwandlungseinheit (TU) ein Blockheizkraftwerk zur Umwandlung der Ressource fossiler Brennstoff in die Res¬ sourcen Wärme und elektrische Energie umfasst.
5. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu- mindest eine Umwandlungseinheit (TU) eine Kältekompressions¬ einheit zur Umwandlung der Ressource fossiler Brennstoff und/oder elektrische Energie in die Ressource Kälte umfasst.
6. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu- mindest eine Umwandlungseinheit (TU) eine Wasseraufberei¬ tungseinheit zur Aufbereitung von Wasser unter Nutzung von elektrischer Energie und/oder Wärme und/oder eines fossilen Brennstoffs in aufbereitetes Wasser und insbesondere in
Trinkwasser umfasst, wobei die Wasseraufbereitungseinheit vorzugsweise einen Speicher zur Speicherung von Wasser aus einem Wasserverteilnetz umfasst.
7. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der jeweilige Agent (PA) einer oder mehrerer der Umwandlungsein- heiten (TU) die Umwandlung von einer oder mehreren Ressourcen in eine oder mehrere andere Ressourcen in Abhängigkeit von einem oder mehreren Optimierungskriterien steuert, wobei das oder die Optimierungskriterien vorzugsweise variable Preise der bei der Umwandlung beteiligten Ressourcen berücksichtigt.
8. Netz nach Anspruch 7, bei dem das oder die Optimierungskriterien einen möglichst hohen monetären Gewinn für die entsprechende Umwandlungseinheit (TU) als Kriterium umfassen.
9. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Agent (PA) eine Transaktionseinheit umfasst, welche auto¬ matisch Preise mit anderen Agenten (PA) für das Bereitstellen und/oder den Bezug von Ressourcen aushandelt und entsprechende Verträge abschließt.
10. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein einer jeweiligen Ressourcenverarbeitungseinheit zugeordneter Agent (PA) eine Ressourcenmess- und/oder Ressourcensteuerein- heit zum Messen und/oder Steuern der von der jeweiligen Ressourcenverarbeitungseinheit gewandelten und/oder verbrauchten und/oder bereitgestellten Ressourcen umfasst.
11. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Agent (PA) eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen umfasst, insbesondere eine externe Kommunikationsschnittstel¬ le zur Kommunikation mit anderen Agenten (PA) und/oder eine interne Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der oder den Ressourcenverarbeitungseinheiten, denen der Agent (PA) zugeordnet ist.
12. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Agent (PA) eine oder mehrere Benutzerschnittstellen zum Zugriff und zur Einstellung von Parametern des jeweiligen Agenten (PA) umfasst.
13. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein jeweiliger Agent (PA) derart ausgestaltet ist, dass er auto- matisch Berichte über seinen Zustand generiert.
14. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes Subnetz (SN1, SN2) eine lokale Ressourcen-Balance-Einheit (BM) umfasst, über welche die Agenten (PA) des jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) im Betrieb des Netzes monetären Transaktionen aushandeln.
15. Netz nach Anspruch 14, bei dem die Ressourcen-Balance- Einheit (BM) derart ausgestaltet ist, dass sie Angebote und Anfragen der Agenten (PA) für die Ressource des jeweiligen
Subnetzes (SN1, SN2) sammelt und basierend auf den Angeboten und Anfragen Käufe und Verkäufe der Ressource zwischen den Agenten (PA) vermittelt.
16. Netz nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Ressourcen- Balance-Einheit (BM) derart ausgestaltet ist, dass sie einen Ressourcenpreis für die Ressource des jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) berechnet, zu dem die größte Anzahl an monetären Transaktionen zwischen den Agenten (PA) des jeweiligen Sub- netzes stattfindet, und basierend auf diesem Ressourcenpreis die Käufe und Verkäufe der Ressource vermittelt.
17. Netz nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem auf die Ressourcen-Balance-Einheit (BM) durch die Agenten (PA) des jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) zugegriffen werden kann, um die durch die Ressourcen-Balance-Einheit (BM) vermittelten Transaktionen einzusehen.
18. Netz nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die Res¬ sourcen-Balance-Einheit (BM) eines jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) derart ausgestaltet ist, dass sie die Ressourcen- Balance-Einheiten (BM) von anderen Subnetzen (SN1, SN2) kon- taktieren kann, um Ressourcen den anderen Subnetzen bereitzustellen oder von diesen zu beziehen.
19. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes Subnetz (SN1, SN2) eine Überwachungseinheit (RP) umfasst, welche im Betrieb des Netzes die Durchführung der monetären Transaktionen und die darauf basierende Bereitstellung und den darauf basierenden Verbrauch und die darauf basierende Umwandlung von Ressourcen durch die Ressourcenverarbeitungseinheiten überwacht und die Berechtigung hat, auf die jewei- ligen Agenten (PA) des jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) zuzugreifen und bei Vorliegen vorbestimmter Kriterien Gegenmaßnahmen einzuleiten.
20. Netz nach Anspruch 19, bei dem die Gegenmaßnahmen die Verminderung und/oder Erhöhung der durch eine jeweilige Ressourcenverarbeitungseinheit bereitgestellten und/oder verbrauchten und/oder umgewandelten Ressource und/oder die Ausgabe eines entsprechenden Befehls zur Verminderung und/oder Erhöhung der durch eine jeweilige Ressourcenverarbeitungsein- heit bereitgestellten und/oder verbrauchten und/oder umgewandelten Ressource umfassen.
21. Netz nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Agenten (PA) elektronische Siegel zur Vermeidung von Manipulationen der Agenten (PA) aufweisen und die Überwachungseinheit (RP) fer¬ ner die Berechtigung hat, die elektronischen Siegel der Agen- ten (PA) zu überprüfen.
22. Netz nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem die Überwachungseinheit (RP) die Berechtigung hat, Anzeigen von vermuteten Missbräuchen entgegenzunehmen und Untersuchungen betreffend vermutete Missbräuche durchzuführen und/oder zu veranlassen .
23. Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jedes Subnetz (SN1, SN2) eine Verwaltungseinheit (IA) zur Ver- waltung der zu dem jeweiligen Subnetz (SN1, SN2) gehörenden Ressourcenverarbeitungseinheiten und deren Agenten (PA) um- fasst .
24. Netz nach Anspruch 23, bei dem die Verwaltungseinheit (IA) derart ausgestaltet ist, dass sie Agenten (PA) im jewei¬ ligen Subnetz (SN1, SN2) registriert und abmeldet.
25. Netz nach Anspruch 23 oder 24, bei dem die Verwaltungseinheit (IA) derart ausgestaltet ist, dass sie über eine Schnittstelle, insbesondere eine Webseite, Informationen über das jeweilige Subnetz (SN1, SN2) bereitstellt und die Regist¬ rierung und/oder das Abmelden von Agenten (PA) in dem jeweiligen Subnetz (SN1, SN2) ermöglicht.
26. Netz nach einem der Ansprüche 23 bis 25, bei dem die Ver¬ waltungseinheit (IA) den Ressourcenverbrauch und die Ressourcenerzeugung und die Ressourcenwandlung der Ressourcenverarbeitungseinheiten überwacht und beim Auftreten von Ressourcen- und/oder Betriebsmittelengpässen und/oder Ungleichge- wichten in der Ressourcenverteilung Gegenmaßnahmen bestimmt und entsprechende Anweisungen und/oder Vorschläge an die Agenten (PA) des jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) ausgibt.
27. Netz nach Anspruch 26, bei dem die Gegenmaßnahmen eine Entkopplung des jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) von anderen Subnetzen (SN1, SN2) und die Ausgabe von Anweisungen an die Agenten (PA) zur Erhöhung der Ressourcenerzeugung und/oder Verminderung des Ressourcenverbrauchs und/oder Veränderung der Umwandlung der Ressourcen der zu den jeweiligen Agenten (PA) gehörigen Ressourcenverarbeitungseinheiten umfassen.
28. Netz nach einem der Ansprüche 23 bis 27, bei dem die Ver- waltungseinheit (IA) Analysemittel zur Analyse der Ressour¬ cenverteilung in dem jeweiligen Subnetz (SN1, SN2) umfasst.
29. Netz nach einem der Ansprüche 23 bis 28, bei dem die Ver¬ waltungseinheit (IA) derart ausgestaltet ist, dass sie Bera- tungsdienste und/oder Dienste zur Förderung der technischen Weiterentwicklung des Netzes anbietet.
30. Netz nach einem der Ansprüche 23 bis 29, bei dem die Ver¬ waltungseinheit (IA) eines jeweiligen Subnetzes (SN1, SN2) derart ausgestaltet ist, dass sie mit anderen Subnetzen (SN1, SN2), insbesondere mit Verwaltungseinheiten (IA) von anderen Subnetzen, kommunizieren kann.
31. Verfahren zur Verteilung von Ressourcen in einem Netz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verteilung der Ressourcen zumindest teilweise basierend auf zwi¬ schen den Agenten (PA) ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt .
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