EP3292608A1 - Verfahren zum steuern eines energieflusses in einem energienetzwerk einer eisenbahnanlage, teilnehmer, leiteinrichtung und energienetzwerk - Google Patents

Verfahren zum steuern eines energieflusses in einem energienetzwerk einer eisenbahnanlage, teilnehmer, leiteinrichtung und energienetzwerk

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Publication number
EP3292608A1
EP3292608A1 EP16726301.1A EP16726301A EP3292608A1 EP 3292608 A1 EP3292608 A1 EP 3292608A1 EP 16726301 A EP16726301 A EP 16726301A EP 3292608 A1 EP3292608 A1 EP 3292608A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy
tolerance
network
participant
subscriber
Prior art date
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Ceased
Application number
EP16726301.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Otto Schmid
Tomas Greif
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3292608A1 publication Critical patent/EP3292608A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; 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
    • H02J3/12—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, the networks, e.g. progressively balanced loading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2105/00—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load
    • H02J2105/30—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • 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
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an energy flow in a power network of a railway system, wherein at least at times, an energy consumption and / or energy output of at least one subscriber of the power grid ⁇ plant in dependence of at least one of an admissible deviation from a normal energy intake and / or energy output of the at least one subscriber representative energy tolerance is controlled by at least one guide of the energy network.
  • the invention further relates to a subscriber of an energy network of a railway system, which forms excluded for consuming and / or generating energy in the power network and having at least one representative of an allowable deviate ⁇ deviation from a normal power consumption and / or energy output energy tolerance.
  • the invention also relates to a guide of an energy network of a railway system, which is used to control a
  • Energy flow is formed in the energy network and for at least temporarily controlling the energy intake and / or energy output of at least one participant of the energy ⁇ network depending on at least one for a permissible deviation from a normal energy consumption
  • Such methods and components of energy networks are known from the prior art and described for example in WO 2012/079645 AI and WO 2012/076039 AI.
  • energy management systems are used as a guide, which the Participants of the energy network control so that a mög ⁇ lichst energy-efficient operation of energy network it is ⁇ made possible.
  • Participants in the energy network are all possible consumers, producers and / or energy storage, for example, in a rail energy network system, which represents an energy network of a railway system.
  • each participant In normal operation of the energy network, each participant has a normal, planned energy intake and / or energy release. This energy absorption and / or release of energy aimed type-safe manner even after the current state of the part ⁇ contractor whose desired values and control behavior.
  • Energy expenditure is, for example, an energy consumption, while energy is an energy supply or production.
  • the energy tolerance of a participant is a permissible deviation from this normal energy intake and / or energy release, which is possible for this participant.
  • the energy tolerance can be, in particular for a consumer, both positive and negative, ie energy saving or energy consumption.
  • energy tolerances are the quantities of energy of a subscriber which are available for the active control of the energy flow within the energy network, for example for the purpose of increasing energy efficiency.
  • the energy tolerances indicate a bandwidth of a possible time-controlled energy saving or consumption of the respective subscriber.
  • a load redistribution or load optimization is possible, which the guide can perform as the energy management system.
  • the participants are actuators that can be controlled or influenced by the guidance device.
  • the object of the present invention to provide a method for controlling an energy flow in an energy network, a subscriber and a guide device of the type mentioned in the introduction, with which the energy-efficient control of an energy network is simplified.
  • the above-mentioned process achieves this object in that the energy tolerance of the at least ei ⁇ NEN subscriber is transmitted to the guide device.
  • the above-mentioned participant solves this task in that the participant is trained to transmit the energy tolerance.
  • the aforementioned guide solves the task erfin ⁇ according to the fact that the guide is designed to receive the energy tolerance.
  • the solution according to the invention has the advantage that the energy tolerance does not have to be determined by the guide device itself, as in the prior art, but is transmitted to it.
  • This decentralized design saves Rechenleis ⁇ tion on the part of the central guide and reduces the necessary processing time of the guide.
  • Controlling the subscriber here means a specification of the guide, which is not always performed exactly by the participant.
  • an air conditioning compressor may have a certain minimum on-time. If before the end of the minimum on-time of the guide on
  • Control command comes to shutdown, it is ignored by the participant until the end is reached.
  • the energy tolerance can be transmitted from the at least one participant to the guide device.
  • the participant is vorteilhafterwei ⁇ se already signally connected with the guide and thus the energy tolerance easily through ⁇ forward.
  • the energy tolerance can also be determined by the at least one participant. This has the advantage that each participant is, so to speak, the expert for his individual energy tolerance and can calculate this best.
  • the necessary information and know-how for calculating the energy tolerance are usually already available to the participant, so that their calculation on the subscriber side compared to a central solution is particularly simple, time and computer-saving possible.
  • the at least one Ener ⁇ gietoleranz can be transmitted for signaling purposes autonomously to the director. This means that the energy tolerance is made available without prior call of the guide. This further reduces the effort on the part of the guidance system and supports so-called IT marketplace concepts. The participant while the Ener ⁇ gietoleranz available once it has calculated this.
  • the at least one energy tolerance in particular periodically updated and the updated Energytole ⁇ tolerance are transmitted to the guide means.
  • the transmitted energy tolerance on the part of the guide is adapted to the current status, which may already have been changed by control intervention of the guide.
  • the database is kept up to date.
  • Example ⁇ as may be updated a power tolerance of first 5 kWh to 2 kWh if the guide has already transformed the energy needs of the participant in the meantime to 3 kWh.
  • the energy tolerance can be transmitted with at least one permissible positive and / or negative deviation from the normal energy intake and / or energy output.
  • the guide can control and use the subscriber both to save energy and for energy consumption.
  • the energy tolerance can be transmitted with at least one time profile of the permissible deviation. This has the advantage that the guide an energy course in the future pla ⁇ nen can.
  • an actual value of the energy intake and / or energy output can be detected and used as a normal energy intake and / or energy release of the energy tolerance.
  • This has the advantage that the actual value represents the current normal state and thus the power grid ⁇ factory is shown particularly realistic. This allows the energy network to be controlled very precisely.
  • the power consumption and / or energy delivery may be of remedies we ⁇ a subscriber in response to the Energyto ⁇ leranz by several participants are changed.
  • the energy tolerances can be summed up and thus drawn a Bi ⁇ lance of the entire energy network and thereby the energy network are well controlled. Summing up here refers to a holistic view, which can not be done only by a mathematical summation.
  • the method for controlling an energy flow in a power network of a railway installation can be used.
  • the subscriber can be designed to determine the energy tolerance.
  • this has the advantage that the energy experts Tolerance other ER averages and calculated, saving time, effort and rake ⁇ power can be saved.
  • the subscriber can autonomously transmit the energy tolerance signal-technically.
  • the subscriber may be an energy store, a vehicle, in particular a railway, a heating, cooling or air conditioning unit or an electrical converter.
  • an electrical transducer is not understood here electrical transducer, but a converter of non-electrical energy form into electrical energy and vice versa.
  • the thermal, mechanical or chemical storage and planteceselei ⁇ cher or carrier kinetic energy can be particularly well imple ⁇ zen.
  • the subscribers can, for example, air conditioning systems, point heaters, consumer stations, such as lighting, escalators, elevators, compressors and fans, a consumer in depots, such. B.
  • the subscriber may have at least one measuring device which has an actual value of the energy consumption and / or
  • the participant used the actual value as a normal energy intake and / or energy output of Energyto ⁇ leranz.
  • the actual value may be instead of or in addition to a setpoint of the energy intake and / or energy output can be detected and used.
  • the invention further relates to an energy network with at least one subscriber who consumes and / or generates energy in the energy network and at least one for a permissible deviation from a normal energy consumption
  • the subscriber can be designed according to the invention or according to one of the above-mentioned embodiments.
  • the inventive energy network participants can - among other values - in particular the actual values of the power consumptions of the respective subscriber ⁇ capture, in real time or as a prediction.
  • the actual values can also be averaged actual values, peak or rms values.
  • the energy consumed in this way is used by the subscriber for the various main functions described above.
  • the participant can also include functions that describe the current situation of a utilization of the participant. The participant recognizes his current utilization and the limits, for example the operating limits, so the participant can also calculate his energy tolerance, ie his operational tolerance bands. This energy tolerance can ultimately show what amounts of energy can be provided, consumed or stored by the respective participant. This energy tolerance can also take into account the time course of the energy quantities.
  • the consideration of charging / discharging times of storage for the formation or the reduction of a calculated amount of energy can be static and / or dynamic.
  • Static for example, in normal operation of an air conditioner or at the same energy storage.
  • Dynamic in influencing network on the air conditioning or Impress ⁇ pound ung the train speed as participants in the energy.
  • the energy tolerances are transmitted.
  • prior art systems merely transfer actual values and the energy tolerances must be calculated centrally in the guide.
  • the inventive solution may advantageously be decentralized forms ⁇ .
  • the advantage of transmitting the energy tolerances is that the participants themselves calculate what would be possible within their specific energy management limits, including, for example, generation, consumption and storage.
  • the energy tolerances also called energy bandwidth, are calculated where typically the knowledge exists. Exact knowledge of, for example, type of construction, operating options, operating status or maintenance status need not be provided between the participants and the guide are communicated. This reduces the complexity of the guide.
  • Energy tolerances of different participants are given in kWh or kJ, for example.
  • M2M Machine Two Machine
  • subscribers can automatically log on to the guidance device. This eliminates the programming of the communication of the guide.
  • the energy tolerance and the control signals are transmitted autonomously.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary
  • FIG 2 is a schematic representation of an energy tolerance of a subscriber in the energy ⁇ network according to the invention in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic representation of an energy tolerance of a heater
  • Figure 4 is a schematic representation of an energy tolerance for a schedule deviation of a vehicle
  • Figure 5 is a schematic representation of an energy tolerance of an energy storage device
  • Figure 6 is a schematic representation of an energy tolerance of a building or tunnel cooling
  • FIG. 7 is a schematic representation of an energy network of the prior art.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of to the invention OF INVENTION ⁇ power network 1 comprising a plurality of participants 2 and a guide means. 3
  • Each participant 2 has in the exemplary embodiment in Figure 1, a computing device 4, a communication device 5 and a control unit 6.
  • the energy network 1 in FIG. 1 is, for example, the energy network in a rail energy composite system of a railway installation. Of course, applications in other areas, such as mine systems, crane systems, smart grid systems, possible.
  • Each participant 2 is for example a power generator, energy consumer or an energy storage.
  • ком ⁇ онент ⁇ tem examples of the participants in a Bru energieverbundsys ⁇ tem are the train system itself with drives and Hilfssbetrie ⁇ ben, heaters, schedule deviations of the trains, energy storage, building or tunnel cooling, or other consumers or energy producers.
  • the computing device 4 of each subscriber 2 is designed inter alia for calculating an energy tolerance 7 of the respective subscriber.
  • FIG. 2 shows the power margin 7 of an exemplary subscriber 2.
  • the energy tolerance 7 has a mean normal value E n, a positive upper limit value of the energy E + ⁇ tolerance and a negative lower limit value of the energy E to tolerance.
  • the energy tolerance 7 is the permissible amount of energy of a subscriber 2, with which he can deviate from the normal value E n .
  • the amount of energy can be positive as well as negative, thereby giving the possibility of time-correct / temporary energy saving or energy consumption or energy storage / energy release.
  • the values for the positive and negative limits E +, E- are determined by the subscriber 2 or by its manufacturer or operator.
  • E n of a subscriber 2 can be used as a calculation basis. In addition to a setpoint, an actual value of the energy consumption can also be used. In particular, when the Steue ⁇ tion of the subscriber permits a deviation from the target value.
  • the energy tolerance 7.1 in FIG. 2 is shown, for example, for the subscriber 2.1.
  • the energy tolerances of the other participants 2 likewise have a positive limit E +, a negative limit E and a normal value E n .
  • the computing device 4 of each subscriber 2 is designed to determine the respective energy tolerance 7.
  • the communication device 5 of each subscriber 2 is designed to transmit the energy tolerance 7 and possibly other data to the guide 3. Furthermore, the communication device 5 is also designed to receive control signals 8 from the guide 3.
  • the control unit 6 of each subscriber 2 is designed to control the respective subscriber.
  • the control unit 6 of a heating device can reduce the Schuleis ⁇ processing.
  • each participant 2 of the exemplary embodiment in FIG. 1 comprises a measuring device 9 which determines an actual value 10 of the energy consumption or energy output of the participant 2.
  • Figure 7 shows a schematic representation of an energy ⁇ network 100 of the prior art.
  • the participants 102 transmit the actual values 110 to the guide device 103.
  • the prior art guide 103 comprises a prediction and simulation device 111, a demand / availability planning device 112, and a control unit 113.
  • the prediction and simulation device 111 and the may / availability planning device 112 calculate the energy tolerances 7 in the guide 103.
  • the energy tolerances are determined by the calculating means 7 4 each participant 2 and transmitted by each participant 2 to the Steue ⁇ approximation unit 13 of the master device 3 according to the invention.
  • tolerances eliminates a result, the guide means 3 according to the invention required for an individual participant ⁇ no prediction and simulation device and no demand / availability planning device. As a result, the computational effort on the part of the guide 3 is considerably reduced compared with the prior art.
  • all energy tolerances 7 of the subscribers 2 are transmitted to the guidance device 3. This decentralized calculation of the energy tolerances 7 relieves the guide 3.
  • each subscriber transmits 2 the Ener ⁇ gietoleranzen 7 autonomously 3 to the control unit 13 of the guide Autonom in this case means that each participant 2 functions as an agent in the power network 1, the 7 without further request by the master device 3 to the power tolerances this transmitted.
  • the energy network 1 according to the invention thus corresponds to a service-based or agent-based IT landscape and supports IT
  • FIG. 3 schematically shows the energy tolerance 7 of a heating device 14, for example a point heating, train preheating system or an annealing furnace.
  • the normal value of the energy E n ⁇ tolerance corresponds to the heater 14 to a tem- temperature setpoint, for example, a predetermined interior ⁇ temperature of a vehicle.
  • the positive limit of Ener ⁇ gietoleranz E + corresponds to a maximum allowable temperature and the negative limit of tolerance energy E corresponds to a minimum allowable temperature.
  • the energy tolerance 7 in FIG. 3 also includes a time profile of the energy of the heating device 14, as shown in the diagrams in FIG.
  • the timing of the Energytole ⁇ ranz 7 is shown from an activation of the heater 15 fourteenth
  • the heater 14 can absorb the illustrated amount of energy ⁇ as a consumer from the activation 15. This amount of energy ⁇ can therefore be scheduled by the guiding device 3 as a positive energy tolerance for the heating device 14 and thus be retrievable.
  • the heater 14 is shown in accordance with the curve for a deactivation 16, wherein the amount of energy - ⁇ GELIE ⁇ fert or can be saved.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an Energyto ⁇ leranz 7 for a schedule deviation 17 of a rail vehicle. Over the schedule deviation 17, which can be adjusted by influencing the train speed, energy can also be saved or consumed.
  • the course of the energy tolerance 7 is shown from a control command 18.
  • t + represents a überpünkt ⁇ union train is arriving earlier in relation to the timetable, to mean an arrival of the train according to the timetable. Accordingly, t- means a delayed train compared to the timetable whose delay is still acceptable.
  • the result is a positive energy tolerance or a negative energy tolerance.
  • the storage medium is kinetic or potential energy in the timetable deviation illustrated in FIG.
  • FIG. 5 schematically illustrates the energy tolerance 7 of an energy store 19.
  • the energy storage 19 can reach a maximum allowable La ⁇ tion Q + or a minimum allowable charge Q-.
  • a charge setpoint is designated QO.
  • the storage medium at a Energyspei ⁇ cher 19 may be, for example, magnetic, electrical, chemical or rotary energy depending on the type of memory.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an energy tolerance 7 for a building or tunnel cooling 22.
  • the storage medium also has the heat capacity in FIG.
  • T m i n means a minimum allowable temperature
  • T max a maximum allowable temperature.
  • the four sections 23.1 to 23.4 shown in the diagram in FIG. 6 represent a night cooling of the tunnel to a minimum (23.1), a reduction of the cooling power during peak times (23.2), an increased cooling capacity at low load (23.3) and a reduced cooling ⁇ performance (23.4).
  • This results in a positive energy tolerance + ⁇ in which the amount of energy consumed by the building or tunnel cooling 22 or - ⁇ , a negative energy tolerance, which represents a saving or deliverable Ener ⁇ giemenge.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Energieflusses in einem Energienetzwerk (1) einer Eisenbahnanlage und ein Energienetzwerk (1). Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest zeitweise eine Energieaufnahme und/oder Energieabgabe wenigstens eines Teilnehmers (2) des Energienetzwerks (1) in Abhängigkeit von wenigstens einer für eine zulässige Abweichung von einer normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe des wenigstens einen Teilnehmers (2) repräsentativen Energietoleranz (7) von wenigstens einer Leiteinrichtung (3) des Energienetzwerks (1) gesteuert. Um die Rechenleistung und die Komplexität des Energienetzwerks zu verringern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Energietoleranz (7) des wenigstens einen Teilnehmers (2) an die Leiteinrichtung (3) übermittelt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Steuern eines Energieflusses in einem Energie¬ netzwerk einer Eisenbahnanlage, Teilnehmer, Leiteinrichtung und Energienetzwerk
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Energieflusses in einem Energienetzwerk einer Eisenbahnanlage, bei dem zumindest zeitweise eine Energieaufnahme und/oder Energieabgabe wenigstens eines Teilnehmers des Energienetz¬ werks in Abhängigkeit von wenigstens einer für eine zulässige Abweichung von einer normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe des wenigstens einen Teilnehmers repräsentativen Energietoleranz von wenigstens einer Leiteinrichtung des Energienetzwerks gesteuert wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Teilnehmer eines Energienetzwerkes einer Eisenbahnanlage, der zum Verbrauchen und/oder Erzeugen von Energie in dem Energienetzwerk ausge- bildet ist und der wenigstens eine für eine zulässige Abwei¬ chung von einer normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe repräsentative Energietoleranz aufweist.
Die Erfindung betrifft auch eine Leiteinrichtung eines Ener- gienetzwerkes einer Eisenbahnanlage, die zum Steuern eines
Energieflusses in dem Energienetzwerk ausgebildet ist und zum zumindest zeitweisen Steuern von der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe von wenigstens einem Teilnehmer des Energie¬ netzwerkes in Abhängigkeit von wenigstens einer für eine zu- lässige Abweichung von einer normalen Energieaufnahme
und/oder Energieabgabe repräsentative Energietoleranz ausge¬ bildet ist.
Derartige Verfahren und Komponenten von Energienetzwerken sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der WO 2012/079645 AI und der WO 2012/076039 AI beschrieben. In den bekannten Energienetzwerken werden als Leiteinrichtung sogenannte Energiemanagementsysteme eingesetzt, welche die Teilnehmer des Energienetzwerks so steuern, dass ein mög¬ lichst energieeffizientes Arbeiten des Energienetzwerks er¬ möglicht wird. Teilnehmer im Energienetzwerk sind dabei alle möglichen Verbraucher, Erzeuger und/oder Energiespeicher, beispielsweise in einem Bahnenergieverbundsystem, das ein Energienetzwerk einer Eisenbahnanlage darstellt. In einem normalen Betrieb des Energienetzwerks weist jeder Teilnehmer eine normale, geplante Energieaufnahme und/oder Energieabgabe auf. Diese Energieaufnahme und/oder Energieabgabe richtet sich typsicherweise auch nach dem aktuellen Zustand des Teil¬ nehmers, dessen Sollwerten und Steuerungsverhalten. Unter Energieaufwand ist beispielsweise ein Energieverbrauch, unter Energieabgabe eine Energielieferung oder -erzeugung zu verstehen. Die Energietoleranz eines Teilnehmers ist eine zuläs- sige Abweichung von dieser normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe, die für diesen Teilnehmer möglich ist. Die Energietoleranz kann, insbesondere bei einem Verbraucher, sowohl positiv als auch negativ, also Energieeinsparung oder Energieverbrauch, sein.
Folglich sind Energietoleranzen die Energiemengen eines Teilnehmers, die zur aktiven Steuerung des Energieflusses inner¬ halb des Energienetzwerks, beispielsweise zum Zwecke der Steigerung der Energieeffizienz, zur Verfügung stehen. Die Energietoleranzen zeigen eine Bandbreite einer möglichen zeitgesteuerten Energieeinsparung oder eines Verbrauchs des jeweiligen Teilnehmers an. So ist eine Lastumverteilung oder Lastoptimierung möglich, die die Leiteinrichtung als das Energiemanagementsystem durchführen kann. Die Teilnehmer sind Stellglieder, die von der Leiteinrichtung gesteuert bzw. be- einflusst werden können.
Um bei komplexen Energienetzwerken eine optimierte Energieeffizienz zu erreichen, müssen die Energietoleranzen berechnet werden. Diese Berechnung kann zeitaufwendig sein bzw. hohe Rechenleistung erfordern. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Energieflusses in einem Energienetzwerk, einen Teilnehmer und eine Leiteinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit denen das energieeffizien- te Steuern eines Energienetzwerks vereinfacht wird.
Erfindungsgemäß löst das eingangs genannte Verfahren diese Aufgabe dadurch, dass die Energietoleranz des wenigstens ei¬ nen Teilnehmers an die Leiteinrichtung übermittelt wird.
Der oben genannte Teilnehmer löst diese Aufgabe dadurch, dass der Teilnehmer zum Übermitteln der Energietoleranz ausgebildet ist. Die eingangs genannte Leiteinrichtung löst die Aufgabe erfin¬ dungsgemäß dadurch, dass die Leiteinrichtung zum Empfangen der Energietoleranz ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die Ener- gietoleranz nicht wie im Stand der Technik von der Leiteinrichtung selber ermittelt werden muss, sondern an diese übermittelt wird. Diese dezentrale Ausführung spart Rechenleis¬ tung auf Seiten der zentralen Leiteinrichtung und reduziert die nötige Bearbeitungszeit der Leiteinrichtung.
Das Steuern des Teilnehmers bedeutet hier eine Vorgabe der Leiteinrichtung, die nicht immer vom Teilnehmer exakt ausgeführt wird. Beispielsweise kann ein Klimaanlagenkompressor eine bestimmte minimale Einschaltzeit aufweisen. Wenn vor En- de der minimalen Einschaltzeit von der Leiteinrichtung ein
Steuerbefehl zur Abschaltung kommt, wird diese vom Teilnehmer ignoriert bis das Ende erreicht ist.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausge- staltungen weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind. So kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Energietoleranz von dem wenigstens einen Teilnehmer an die Leiteinrichtung übermittelt werden. Der Teilnehmer ist vorteilhafterwei¬ se bereits mit der Leiteinrichtung signaltechnisch verbunden und kann somit die Energietoleranz auf einfache Weise über¬ mitteln. Ferner kann die Energietoleranz auch von dem wenigstens einem Teilnehmer ermittelt werden. Dies hat den Vorteil, dass jeder Teilnehmer für seine individuelle Energietoleranz sozusagen der Experte ist und diese am besten berechnen kann. Die nötigen Informationen und Knowhow zum Berechnen der Energietoleranz sind üblicherweise beim Teilnehmer bereits vorhanden, so dass deren Berechnung teilnehmerseitig im Vergleich zu einer zentralen Lösung besonders einfach, zeit- und rechnersparend möglich ist.
Um die Erfindung für eine servicebasierte oder agentenbasierte IT-Landschaft auszubilden, kann die wenigstens eine Ener¬ gietoleranz an die Leiteinrichtung signaltechnisch autonom übermittelt werden. Dies bedeutet, dass die Energietoleranz ohne vorherigen Abruf der Leiteinrichtung dieser zur Verfügung gestellt wird. Dies reduziert weiter den Aufwand auf Seiten der Leiteinrichtung und unterstützt sogenannte IT- Marketplace Konzepte. Der Teilnehmer stellt dabei die Ener¬ gietoleranz zur Verfügung, sobald er diese berechnet hat.
Um ein permanentes Regeln der Leiteinrichtung zur ermöglichen, kann die wenigstens eine Energietoleranz, insbesondere periodisch, aktualisiert und die aktualisierte Energietole¬ ranz an die Leiteinrichtung übermittelt werden. So wird die übermittelte Energietoleranz auf Seiten der Leiteinrichtung an den aktuellen Status angepasst, der möglicherweise bereits durch Steuerungseingriffe der Leiteinrichtung geändert ist. Die Datenbasis wird auf aktuellem Stand gehalten. Beispiels¬ weise kann eine Energietoleranz von zunächst 5 kWh auf 2 kWh aktualisiert werden, wenn die Leiteinrichtung den Energiebedarf des Teilnehmers in der Zwischenzeit bereits um 3 kWh verändert hat. Um sowohl für einen positiven als auch einen negativen Energiebedarf zur Verfügung zu stehen, kann die Energietoleranz mit wenigstens einer zulässigen positiven und/oder negative Abweichung von der normalen Energieaufnahme und/oder Energie- abgäbe übermittelt werden. So kann die Leiteinrichtung den Teilnehmer sowohl zum Energieeinsparen als auch zum Energieverbrauchen ansteuern und nutzen. Ferner kann die Energietoleranz mit wenigstens einem zeitlichen Verlauf der zulässigen Abweichung übermittelt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Leiteinrichtung einen Energieverlauf auch in die Zukunft pla¬ nen kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein Istwert der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe erfasst und als norma- le Energieaufnahme und/oder Energieabgabe der Energietoleranz verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Istwert den aktuellen Normalzustand darstellt und somit das Energienetz¬ werk besonders realistisch abgebildet ist. Dadurch kann das Energienetzwerk besonders genau gesteuert werden.
Um das gesamte Energienetzwerk besonders gut steuern zu können, kann die Energieaufnahme und/oder Energieabgabe des we¬ nigstens einen Teilnehmers in Abhängigkeit von der Energieto¬ leranz von mehreren Teilnehmern geändert werden. Dabei können die Energietoleranzen aufsummiert werden und somit eine Bi¬ lanz des gesamten Energienetzwerks gezogen und dadurch das Energienetzwerk gut gesteuert werden. Aufsummieren bezieht sich hier auf eine ganzheitliche Betrachtung, welche nicht nur durch eine mathematische Summenbildung erfolgen kann.
Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut nutzen zu können, kann das Verfahren zum Steuern eines Energieflusses in einem Energienetzwerk einer Eisenbahnanlage angewendet werden. Im Energienetzwerk einer Eisenbahnanlage sind viele Teilnehmer vorhanden, die von der Leiteinrichtung gesteuert werden können und durch die die Energieeffizienz des gesamten Netzwerks gesteigert werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Teilnehmers kann der Teilnehmer zum Ermitteln der Energietoleranz ausgebildet sein. Wie oben bereits geschildert hat dies den Vorteil, dass die Energietoleranz expertenseitig er- mittelt und berechnet wird, wodurch Zeit, Aufwand und Rechen¬ leistung eingespart werden kann. Um eine agentenbasierte IT- Landschaft zu realisieren, kann der Teilnehmer die Energietoleranz signaltechnisch autonom übermitteln. Ferner kann der Teilnehmer ein Energiespeicher, ein Fahrzeug, insbesondere eine Eisenbahn, ein Heiz-, Kühl- oder Klimagerät oder ein elektrischer Wandler sein. Als elektrischer Wandler wird hier kein elektrischer Messwandler verstanden, sondern ein Wandler von nicht elektrischer Energieform in elektrische Energie und umgekehrt. Beispielsweise sind dies thermische, mechanische oder chemische Speicher sowie Wärmeenergiespei¬ cher oder Träger kinetischer Energie. Mit diesen Teilnehmern lässt sich die erfindungsgemäße Lösung besonders gut umset¬ zen. Die Teilnehmer können beispielsweise Klimaanlagen, Wei- chenheizungen, Verbraucherstationen, wie beispielsweise Beleuchtung, Rolltreppen, Aufzüge, Kompressoren und Ventilatoren, ein Verbraucher in Depots, wie z. B. Zugvorheizanlagen oder Glühöfen, die Steuerung von Load Tap Charger an Trafos, durch beispielsweise Veränderung der LeerlaufSpannung der Traktionen in Abhängigkeit vom Fahrplan, Onlineoptimierung der Parameter von gesteuerten Gleichrichtern, Inverter und Energiespeicher unter Berücksichtigung von Fahrplan und aktuellen Anlagenzuständen, Messwerten, oder Gebäudeventilationsund Gebäudekühlsysteme, die auch die Ausnutzung der Wärmeka- pazität von Gebäuden, beispielsweise Tunnelröhren, beinhalten können, sein.
Um das Energienetzwerk möglichst genau und schnell steuern zu können, kann der Teilnehmer wenigstens eine Messeinrichtung aufweisen, die einen Istwert der Energieaufnahme und/oder
Energieabgabe ermittelt, und der Teilnehmer den Istwert als normale Energieaufnahme und/oder Energieabgabe der Energieto¬ leranz verwendet. Der Istwert kann anstatt oder zusätzlich zu einem Sollwert der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe er- fasst und verwendet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Energienetzwerk mit we- nigstens einem Teilnehmer, der Energie im Energienetzwerk verbraucht und/oder erzeugt und wenigstens eine für eine zu¬ lässige Abweichung von einer normalen Energieaufnahme
und/oder Energieabgabe repräsentative Energietoleranz auf¬ weist und mit wenigstens einer Leiteinrichtung, die einen Energiefluss in dem Energienetzwerk steuert und zumindest zeitweise die Energieaufnahme und/oder Energieabgabe des Teilnehmers in Abhängigkeit von wenigstens der Energietole¬ ranz steuert, wobei die Leiteinrichtung erfindungsgemäß aus¬ gebildet ist. Ferner kann der Teilnehmer in einer vorteilhaf- ten Ausgestaltung des Energienetzwerks erfindungsgemäß oder nach einer der oben genannten Ausführungsformen ausgebildet sein .
Im erfindungsgemäßen Energienetzwerk können die Teilnehmer - neben anderen Werten - insbesondere die Istwerte der Energie¬ verbräuche des jeweiligen Teilnehmers erfassen, in Echtzeit oder als Vorhersage. Die Istwerte können dabei auch gemittel- te Istwerte, Spitzen- oder Effektivwerte sein. Die so erfass- ten Energieverbräuche werden von dem Teilnehmer für die ver- schiedenen oben beschriebenen Hauptfunktionen verwendet. Der Teilnehmer kann dabei auch Funktionen beinhalten, die die aktuelle Situation einer Auslastung des Teilnehmers beschreibt. Der Teilnehmer erkennt seine aktuelle Auslastung und die Grenzen, beispielsweise die Betriebsgrenzen, so kann der Teilnehmer auch seine Energietoleranz, also seine betrieblichen Toleranzbänder berechnen. Diese Energietoleranz kann letztendlich aufzeigen, welche Energiemengen durch den entsprechenden Teilnehmer gestellt, verbraucht oder gespeichert werden können. Diese Energietoleranz kann auch den zeitlichen Verlauf der Energiemengen berücksichtigen. Beispielsweise die Berücksichtigung von Lade-/Entladezeiten von Speichern für die Bildung bzw. den Abbau einer berechneten Energiemenge. Die Berechnung kann statisch und/oder dynamisch erfolgen. Statisch beispielsweise bei Normalbetrieb einer Klimaanlage oder bei gleichbleibendem Energiespeicher. Dynamisch beispielsweise bei Einflussnahme auf die Klimaanlage oder Beein¬ flussung der Zuggeschwindigkeit als Teilnehmer im Energie- netzwerk.
Diese so ermittelten Energietoleranzen, inklusive Energiemengen und zeitlicher Verlauf der Energiemengen, können für weitere Berechnungen und Funktionen der Leiteinrichtung herange- zogen werden. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise der dezentralen Berechnung der Toleranzen durch die Teilnehmer ist keine genaue Kenntnis der Teilnehmer auf Seiten der Leit¬ einrichtung notwendig. Die genaue Kenntnis liegt bei den Teilnehmern und kann beispielsweise die Bauart, die Betriebs- möglichkeiten, den Betriebszustand oder den Wartungszustand beinhalten. Daher sind letztlich durch die Erfindung keine aufwendige Datenbeschaffung in der Entwicklungsphase von Pro¬ jekten und aufwendige Datenschnittstellen sowie Parametrie- rungsmöglichkeiten notwendig. Dadurch verringert sich die Komplexität und der Aufwand des Energiemanagementsystems.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die Energietoleranzen übertragen. Im Gegensatz dazu übertragen Systeme im Stand der Technik lediglich Istwerte und die Energietoleranzen müssen zentral in der Leiteinrichtung berechnet werden. Die erfindungsgemäße Lösung kann vorteilhafterweise dezentral ausge¬ bildet werden.
Vorteil der Übertragung der Energietoleranzen ist, dass die Teilnehmer selbst ausrechnen, was innerhalb ihrer spezifischen Grenzen bezüglich des Energiemanagements, inklusive beispielsweise Erzeugung, Verbrauch und Speicherung, möglich wäre. Somit werden die Energietoleranzen, die man auch als Energiebandbreite bezeichnet, dort berechnet, wo typischer- weise das Wissen dazu vorhanden ist. Die genaue Kenntnis von beispielsweise Bauart, Betriebsmöglichkeiten, Betriebszustand oder dem Wartungszustand muss nicht zwischen den Teilnehmern und der Leiteinrichtung kommuniziert werden. So wird die Komplexität der Leiteinrichtung verringert.
Im Folgenden sind weitere wesentliche Vorteile der Erfindung beschrieben:
Nicht nur die Istdaten bzw. die historischen Daten werden an die Leiteinrichtung übertragen, sondern die bereits im Teilnehmer gebildeten Energietoleranzen. Somit ist die Datenmenge verringert. Eine dezentrale Ermittlung der Energietoleranzen ist erfindungsgemäß realisierbar. Somit ist keine zentrale Verwaltung der Teilnehmer bzw. deren Parameter notwendig. Dadurch ergibt sich eine einfachere Schnittstellenklärung, einfachere Datenanbindung und verringerte Komplexität der Para- metrierung von Teilnehmern. Insgesamt führt dies zu geringe¬ ren Kosten des Energienetzwerks. Die zentrale Leiteinrichtung wird entlastet. Nötige Vorhersagen, beispielsweise wie lange ein Gerät ein- oder ausgeschaltet werden kann, werden dezentral durch die Teilnehmer erbracht. In Summe erlaubt die er- findungsgemäße Lösung eine allgemein schnellere Funktionali¬ tät bzw. geringere Anforderung an die Software- und Hardware- Architektur, bei gleicher funktionaler Leistungsfähigkeit. Auf Basis der Erfindung kann ein neuer Standard zur energetischen Kopplung und Steuerung von Teilnehmern verschiedener Hersteller und Systeme definiert werden.
Energietoleranzen verschiedenster Teilnehmer werden beispielsweise in kWh oder kJ angegeben. In der oben beschriebenen besonderen Ausführungsform bei beispielsweise entsprechendem Einsatz von M2M (Machine-two- Machine) -Kommunikation können sich Teilnehmer automatisch bei der Leiteinrichtung anmelden. Dadurch entfällt die Programmierung der Kommunikation der Leiteinrichtung. Dabei werden die Energietoleranz als auch die Steuerungssignale autonom übermittelt . Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche Komponenten werden dabei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energienetzwerks ;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Energietoleranz eines Teilnehmers in dem erfindungsgemäßen Energie¬ netzwerk in Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Energietoleranz einer Heizung;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Energietoleranz für eine Fahrplanabweichung eines Fahrzeugs;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Energietoleranz eines Energiespeichers;
Figur 6 eine schematische Darstellung einer Energietoleranz einer Gebäude- oder Tunnelkühlung;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines Energienetzwerkes aus dem Stand der Technik.
Zunächst wird das erfindungsgemäße Energienetzwerk anhand der beispielhaften Ausführungsform der Figuren 1 und 2 beschrieben .
Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfin¬ dungsgemäßen Energienetzwerks 1, das mehrere Teilnehmer 2 und eine Leiteinrichtung 3 umfasst. Jeder Teilnehmer 2 weist bei der beispielhaften Ausführungsform in Figur 1 eine Recheneinrichtung 4, eine Kommunikationseinrichtung 5 und eine Steuerungseinheit 6 auf. Das Energienetzwerk 1 in Figur 1 ist beispielsweise das Energienetzwerk in einen Bahnenergieverbundsystem einer Eisenbahnanlage. Selbstverständlich sind auch Anwendungen in anderen Bereichen, wie z.B. Minenanlagen, Krananlagen, Smart Grid Systeme, möglich. Jeder Teilnehmer 2 ist beispielsweise ein Energieerzeuger, Energieverbraucher oder ein Energiespeicher. Beispiele für die Teilnehmer in einem Bahnenergieverbundsys¬ tem sind das Zugsystem selbst mit Antrieben und Hilfsbetrie¬ ben, Heizungen, Fahrplanabweichungen der Züge, Energiespeicher, Gebäude- oder Tunnelkühlungen, oder andere Verbraucher bzw. Energieerzeuger.
Die Recheneinrichtung 4 jedes Teilnehmers 2 ist unter anderem zur Berechnung einer Energietoleranz 7 des jeweiligen Teilnehmers ausgebildet.
Figur 2 zeigt die Energietoleranz 7 eines beispielhaften Teilnehmers 2. Die Energietoleranz 7 weist einen mittleren Normalwert En, einen positiven oberen Grenzwert der Energie¬ toleranz E+ und einen negativen unteren Grenzwert der Ener- gietoleranz E- auf. Die Energietoleranz 7 ist die zulässige Energiemenge eines Teilnehmers 2, mit der er vom Normalwert En abweichen kann. Die Energiemenge kann dabei positiv als auch negativ sein, um dadurch die Möglichkeit zur zeitrichtigen/zeitweisen Energieeinsparung bzw. zum Energieverbrauch oder auch zur Energiespeicherung/Energieabgabe zu geben. Die Werte für die positiven bzw. negativen Grenzwerte E+, E- werden durch den Teilnehmer 2 oder durch dessen Hersteller oder Betreiber festgelegt. Typischerweise handelt es sich dabei um Toleranzen von Betriebsparametern, beispielsweise SollTempe- raturen, Sollfahrplanabweichungen oder Sollladezustände, die zu keinen zu großen und damit unerlaubten oder unerwünschten Nachteilen im Betrieb führen - also toleriert werden können. Als Normalwert En eines Teilnehmers 2 kann als Berechnungsba- sis neben einem Sollwert auch ein Istwert des Energieverbrauchs verwendet werden. Insbesondere dann, wenn die Steue¬ rung des Teilnehmers eine Abweichung vom Sollwert zulässt. Die Energietoleranz 7.1 in Figur 2 ist beispielsweise darge- stellt für den Teilnehmer 2.1. Die Energietoleranzen der übrigen Teilnehmer 2 weisen entsprechend ebenfalls einen positiven Grenzwert E+, einen negativen Grenzwert E- und einen Normalwert En auf. Die Recheneinrichtung 4 jedes Teilnehmers 2 ist zur Ermittlung der jeweiligen Energietoleranz 7 ausge- bildet.
Die Kommunikationseinrichtung 5 jedes Teilnehmers 2 ist zur Übermittlung der Energietoleranz 7 und möglicherweise anderer Daten an die Leiteinrichtung 3 ausgebildet. Weiterhin ist die Kommunikationseinrichtung 5 auch zum Empfang von Steuerungssignalen 8 von der Leiteinrichtung 3 ausgebildet.
Die Steuerungseinheit 6 jedes Teilnehmers 2 ist zur Steuerung des jeweiligen Teilnehmers ausgebildet. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 6 einer Heizeinrichtung die Heizleis¬ tung reduzieren.
Ferner umfasst jeder Teilnehmer 2 der beispielhaften Ausführungsform in Figur 1 eine Messeinrichtung 9, die einen aktu- eilen Istwert 10 der Energieaufnahme oder Energieabgabe des Teilnehmers 2 ermittelt.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Energie¬ netzwerks 100 aus dem Stand der Technik. Bei diesem werden von den Teilnehmern 102 die Istwerte 110 an die Leiteinrichtung 103 übermittelt. Die Leiteinrichtung 103 aus dem Stand der Technik weist eine Vorhersage- und Simulationseinrichtung 111, eine Bedarfs-/Verfügbarkeitsplanungseinrichtung 112 und eine Steuerungseinheit 113 auf. Bevor die Steuerungseinheit 113 der Leiteinrichtung 103 aus dem Stand der Technik Steuerungssignale 8 an die Teilnehmer 102 übermitteln kann, müssen die Vorhersage- und Simulationseinrichtung 111 und die Be- darfs-/Verfügbarkeitsplanungseinrichtung 112 die Energietoleranzen 7 in der Leiteinrichtung 103 berechnen.
Im erfindungsgemäßen Energienetzwerk 1 in Figur 1 werden die Energietoleranzen 7 von der Recheneinrichtung 4 jedes Teilnehmers 2 ermittelt und von jedem Teilnehmer 2 an die Steue¬ rungseinheit 13 der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 3 übermittelt. Somit entfällt bei der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung 3 die Berechnung der Energietoleranzen 7. Dadurch benötigt die erfindungsgemäße Leiteinrichtung 3 für die ein¬ zelnen Teilnehmer keine Vorhersage- und Simulationseinrichtung und auch keine Bedarfs-/Verfügbarkeitsplanungseinrichtung. Dadurch ist der Rechenaufwand auf Seiten der Leiteinrichtung 3 gegenüber dem Stand der Technik erheblich redu- ziert. Wie auch in Figur 2 dargestellt, werden bei dem erfindungsgemäßen Energienetzwerk 1 alle Energietoleranzen 7 der Teilnehmer 2 an die Leiteinrichtung 3 übermittelt. Diese dezentrale Berechnung der Energietoleranzen 7 entlastet die Leiteinrichtung 3.
Vorteilhafterweise übermittelt jeder Teilnehmer 2 die Ener¬ gietoleranzen 7 autonom an die Steuereinheit 13 der Leiteinrichtung 3. Autonom bedeutet in diesem Fall, dass jeder Teilnehmer 2 als ein Agent in dem Energienetzwerk 1 fungiert, der die Energietoleranzen 7 ohne weitere Aufforderung durch die Leiteinrichtung 3 an diese übermittelt. Das erfindungsgemäße Energienetzwerk 1 entspricht damit einer servicebasierten bzw. agentenbasierten IT-Landschaft und unterstützt IT
Marketplace Konzepte.
Im Folgenden werden anhand der Figuren 3 bis 6 verschiedene Energietoleranzen 7 von typischen Teilnehmern 2 eines Bahnenergieverbundsystems einer Eisenbahnanlage beschrieben. Figur 3 zeigt schematisch die Energietoleranz 7 einer Heizeinrichtung 14, beispielsweise einer Weichenheizung, Zugvorheizanlage oder eines Glühofens. Der Normalwert der Energie¬ toleranz En entspricht bei der Heizeinrichtung 14 einem Tem- peratursollwert , beispielsweise einer vorgegebenen Innenraum¬ temperatur eines Fahrzeugs. Der positive Grenzwert der Ener¬ gietoleranz E+ entspricht einer maximal erlaubten Temperatur und der negative Grenzwert der Energietoleranz E- entspricht einer minimal erlaubten Temperatur. Die Energietoleranz 7 in Figur 3 umfasst auch einen zeitlichen Verlauf der Energie der Heizeinrichtung 14, wie in den Diagrammen in Figur 3 dargestellt . Im oberen Diagramm ist der zeitliche Verlauf der Energietole¬ ranz 7 ab einer Aktivierung 15 der Heizeinrichtung 14 dargestellt. Die Heizeinrichtung 14 kann ab der Aktivierung 15 die dargestellte Energiemenge ΣΕ als Verbraucher aufnehmen. Diese Energiemenge ΣΕ ist also von der Leiteinrichtung 3 als posi- tive Energietoleranz für die Heizeinrichtung 14 einplanbar und somit abrufbar. Im unteren Diagramm in Figur 3 ist entsprechend der Verlauf bei einer Deaktivierung 16 der Heizeinrichtung 14 dargestellt, bei der die Energiemenge -ΣΕ gelie¬ fert beziehungsweise eingespart werden kann.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Energieto¬ leranz 7 für eine Fahrplanabweichung 17 eines Schienenfahrzeugs. Über die Fahrplanabweichung 17, die über eine Beeinflussung der Zuggeschwindigkeit eingestellt werden kann, kann ebenfalls Energie eingespart oder verbraucht werden. In dem Diagramm in Figur 4 ist der Verlauf der Energietoleranz 7 ab einem Stellbefehl 18 dargestellt. t+ stellt einen überpünkt¬ lichen Zug dar, der gegenüber dem Fahrplan früher ankommt, to bedeutet eine Ankunft des Zugs gemäß Fahrplan. Entsprechend bedeutet t- einen verspäteten Zug gegenüber dem Fahrplan, dessen Verspätung noch akzeptabel ist. Je nach positiver oder negativer Fahrplanabweichung ergibt sich eine positive Energietoleranz oder eine negative Energietoleranz. Das Speichermedium ist bei der in Figur 4 dargestellten Fahrplanabwei- chung kinetische bzw. potentielle Energie.
Figur 5 stellt schematisch die Energietoleranz 7 eines Energiespeichers 19 dar. Wie in dem Diagramm in Figur 4 darge- stellt, kann der Energiespeicher 19 eine maximal erlaubte La¬ dung Q+ oder eine minimal erlaubte Ladung Q- erreichen. Ein Ladungssollwert ist mit QO bezeichnet. Mit einem Ladebefehl 20 bzw. einem Entladebefehl 21 kann Energie verbraucht oder geliefert werden. Das Speichermedium bei einem Energiespei¬ cher 19 kann je nach Speichertyp beispielsweise magnetische, elektrische, chemische oder rotatorische Energie sein.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Energieto- leranz 7 für eine Gebäude- oder Tunnelkühlung 22. Wie bei der Darstellung in Figur 3 ist auch in Figur 6 das Speichermedium die Wärmekapazität. Tmin bedeutet im Diagramm in Figur 6 eine minimal erlaubte Temperatur, To eine Solltemperatur und Tmax eine maximal erlaubte Temperatur. Die vier im Diagramm in Fi- gur 6 dargestellten Abschnitte 23.1 bis 23.4 bedeuten eine nächtliche Abkühlung des Tunnels auf ein Minimum (23.1), eine Reduktion der Kühlleistung in Stoßzeiten (23.2), eine erhöhte Kühlleistung bei Schwachlast (23.3) und eine reduzierte Kühl¬ leistung (23.4). Daraus ergeben sich eine positive Energieto- leranz +ΣΕ, bei der die Energiemenge von der Gebäude- oder Tunnelkühlung 22 verbraucht wird bzw. -ΣΕ, eine negative Energietoleranz, die eine einsparbare oder lieferbare Ener¬ giemenge darstellt.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Steuern eines Energieflusses in einem Energienetzwerk einer Eisenbahnanlage, bei dem zumindest zeitweise eine Energieaufnahme und/oder Energieabgabe wenigstens eines Teilnehmers des Energienetzwerkes in Abhängigkeit von wenigstens einer für eine zulässige Ab¬ weichung von einer normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe des wenigstens einen Teilnehmers repräsen¬ tativen Energietoleranz von wenigstens einer Leiteinrichtung des Energienetzwerks gesteuert wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Energietoleranz des wenigstens einen Teilnehmers an die Leiteinrichtung übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Energietoleranz von dem wenigstens einen Teilnehmer an die Leiteinrichtung übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Energietoleranz von dem wenigstens einen Teilnehmer ermittelt wird.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die wenigstens eine Energietoleranz an die Leiteinrichtung signaltechnisch autonom übermittelt wird.
Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die wenigstens eine Energietoleranz, insbesondere perio¬ disch, aktualisiert und die aktualisierte Energietole¬ ranz an die Leiteinrichtung übermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Energietoleranz mit wenigstens einer zulässigen positiven und/oder negativen Abweichung von der normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe übermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Energietoleranz mit wenigstens einem zeitlichen Verlauf der zulässigen Abweichung übermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Istwert der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe erfasst und als normale Energieaufnahme und/oder Ener¬ gieabgabe der Energietoleranz verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Energieaufnahme und/oder -abgäbe des wenigstens ei¬ nen Teilnehmers in Abhängigkeit von der Energietoleranz von mehreren Teilnehmern geändert wird.
10. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verfahren zum Steuern eines Energieflusses in einem Energienetzwerk einer Eisenbahnanlage angewendet wird.
11. Teilnehmer eines Energienetzwerkes einer Eisenbahnanla¬ ge, der zum Verbrauchen und/oder Erzeugen von Energie in dem Energienetzwerk ausgebildet ist und der wenigstens eine für eine zulässige Abweichung von einer normalen
Energieaufnahme und/oder Energieabgabe repräsentative Energietoleranz aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Teilnehmer zum Übermitteln der Energietoleranz aus- gebildet ist.
12. Teilnehmer nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Teilnehmer zum Ermitteln der Energietoleranz ausgebildet ist.
13. Teilnehmer nach Anspruch 11 oder 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Teilnehmer die Energietoleranz signaltechnisch autonom übermittelt.
14. Teilnehmer nach einem der oben genannten Ansprüche 11 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Teilnehmer ein Energiespeicher, ein Fahrzeug, ein Heiz-, Kühl- oder Klimagerät oder ein elektrischer Wandler ist.
15. Teilnehmer nach einem der oben genannten Ansprüche 11 bis 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Teilnehmer wenigstens eine Messeinrichtung aufweist, die einen Istwert der Energieaufnahme und/oder -abgäbe ermittelt, und der Teilnehmer den Istwert als normale Energieaufnahme und/oder Energieabgabe der Energietole¬ ranz verwendet.
16. Leiteinrichtung eines Energienetzwerkes einer Eisenbahnanlage, die zum Steuern eines Energieflusses in dem Energienetzwerk ausgebildet ist und zum zumindest zeit¬ weisen Steuern von der Energieaufnahme und/oder Energieabgabe von wenigstens einem Teilnehmer des Energienetz- werkes in Abhängigkeit von wenigstens einer für eine zu¬ lässige Abweichung von einer normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe repräsentative Energietoleranz ausgebildet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiteinrichtung zum Empfangen der Energietoleranz ausgebildet ist.
17. Energienetzwerk einer Eisenbahnanlage mit wenigstens ei¬ nem Teilnehmer, der Energie im Energienetzwerk verbraucht und/ oder erzeugt und wenigstens eine für eine zulässige Abweichung von einer normalen Energieaufnahme und/oder Energieabgabe repräsentative Energietoleranz aufweist, und mit wenigstens einer Leiteinrichtung, die einen Energiefluss in dem Energienetzwerk steuert und zumindest zeitweise die Energieaufnahme und/oder Ener¬ gieabgabe des Teilnehmers in Abhängigkeit von wenigstens der Energietoleranz steuert,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiteinrichtung nach Anspruch 16 ausgebildet ist.
Energienetzwerk nach Anspruch 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Teilnehmer nach einem der Ansprüche 11 bis 15 ausge bildet ist.
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