EP3906603A1 - Betreiben einer vorrichtung in einem energiesystem - Google Patents

Betreiben einer vorrichtung in einem energiesystem

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Publication number
EP3906603A1
EP3906603A1 EP20710427.4A EP20710427A EP3906603A1 EP 3906603 A1 EP3906603 A1 EP 3906603A1 EP 20710427 A EP20710427 A EP 20710427A EP 3906603 A1 EP3906603 A1 EP 3906603A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data
distributed database
energy
database system
devices
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.)
Pending
Application number
EP20710427.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bert Gollnick
Simon SLAPKA
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 Gamesa Renewable Energy AS
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy AS
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 Gamesa Renewable Energy AS filed Critical Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Publication of EP3906603A1 publication Critical patent/EP3906603A1/de
Pending 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • 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
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network
    • 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
    • H02J3/38—Arrangements for feeding a single network from two or more generators or sources in parallel; Arrangements for feeding already energised networks from additional generators or sources in parallel
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • 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
    • H02J2101/00—Supply or distribution of decentralised, dispersed or local electric power generation
    • H02J2101/20—Dispersed power generation using renewable energy sources
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • 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
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a device from a plurality of devices in an energy system, in particular for operating electrical devices in an electrical energy supply system.
  • energy-generating devices In energy systems, such as electrical energy supply systems, a plurality of devices are connected to one another, such as energy-generating devices, energy storage devices, energy-transmitting devices, and energy-consuming devices.
  • energy-generating devices In addition to traditional power plants based on fossil fuels or nuclear reactions, energy-generating devices increasingly include power plants based on regenerative or renewable energy sources, for example wind power plants, tidal power plants, hydropower plants, geothermal power plants and solar power plants.
  • the aim is usually that the currently available energy is adapted to the current energy demand at all times.
  • This task becomes increasingly difficult, especially with the inclusion of renewable or regenerative energy sources in the energy system.
  • Energy production based on renewable or regenerative energy sources is subject to major changes and fluctuations, and predicting these changes and fluctuations is complex.
  • the energy consumer side is also becoming increasingly complex, for example due to modern industrial systems that are able to obtain energy more flexibly.
  • new energy storage options are emerging, for example central storage capacities in, for example, electric vehicles and buffer batteries.
  • Imbalances in the energy system can result in higher costs for stabilization mechanisms such as energy restrictions, energy redistributions and involuntary load shedding.
  • this relates, for example, to flexible energy generation, operation of the energy system, economic considerations, load management, energy storage, energy conversion (for example electrical energy into gas) and management of the energy transmission network.
  • Energy systems are usually managed taking into account a complex set of rules, processes and market roles. Although the system design is heavily regulated and therefore, for example, country-specific, a common concept for all established (free) markets usually contains aspects of trading and portfolio management, accounting and processing, and network operation.
  • Trading and portfolio management include, for example, central trading exchanges for energy trading, certain products (e.g. peak loads, base loads), termination mechanisms, portfolio management by central supply companies, standard load profiles, reporting obligations and information flows to central market participants (e.g. transmission system operator (TSO)) and independent system operators (ISO)). Balancing and processing concerns, for example, centrally managed schedules, central billing and balancing, central storage of measurement data and the consideration of balancing energy, which is billed by central market participants.
  • TSO transmission system operator
  • ISO independent system operators
  • the network operation concerns a central network control both at the level of a transmission system operator (TSO) and at the level of a distribution system operator (DSO), a central control of the assets and a central reserve energy management. All of this can lead to relatively high system costs.
  • TSO transmission system operator
  • DSO distribution system operator
  • the object of the present invention is therefore to improve the operation of an energy system, in particular to simplify the administrative tasks described above and to use the energy system more efficiently.
  • this object is achieved by a method for operating a device from a plurality of devices in an energy system, a device in an energy system, a computer program product and an electronically readable data carrier according to the independent claims.
  • the dependent claims define embodiments of the invention.
  • Distributed Ledgers is currently an intensely discussed technology that can be implemented in particular as a distributed database system.
  • applications for decentralized payment systems e.g. Bitcoin
  • new application options are being developed in the financial industry.
  • transactions between companies can be carried out in a manipulation-protected manner without an intermediary or clearing house.
  • a transaction record (or transaction for short) protected by a blockchain includes e.g. B. program code, which can also be referred to as a so-called "smart contract”.
  • the terms “perform”, “calculate”, “computer-aided”, “calculate”, “determine”, “generate”, “configure”, “reconstruct”, “Control”, “instruct” and the like preferably refer to actions and / or Processes and / or processing steps that change and / or generate data and / or convert the data into other data, the data in particular being or being able to be represented as physical variables, for example as electrical pulses.
  • the term “computer” or “device” should be interpreted as broadly as possible, in particular to cover all electronic devices with data processing properties. Computers can thus be used for example personal computers, servers, programmable controllers (PLC), handheld computer systems, pocket PC devices, mobile radio devices and other communication devices that can process data using computers, processors, control devices and other electronic devices for data processing be work.
  • PLC programmable controllers
  • “computer-aided” can mean, for example, an implementation of the method in which a processor in particular carries out at least one method step of the method.
  • a processor can be understood to mean, for example, a machine or an electronic circuit.
  • a processor can in particular be a central processing unit (CPU), a microprocessor or a microcontroller, for example an application-specific integrated circuit or a digital signal processor, possibly in combination with a memory unit for storing program commands, act etc.
  • a processor can also be, for example, an IC (integrated circuit), in particular an FPGA (field programmable gate array) or an ASIC (application-specific integrated circuit), or a DSP (digital signal
  • a processor can also be understood to be a virtualized processor, a virtual machine or a soft CPU. It can, for example, also be a programmable processor that is equipped with configuration steps for executing the aforementioned method according to the invention or is configured with configuration steps in such a way that the programmable processor according to the invention the features of the method, the component, the modules, or other aspects and / or implemented partial aspects of the invention.
  • a “memory unit” or “memory module” and the like can be understood in connection with the invention, for example, a volatile memory in the form of random access memory (RAM) or a permanent memory such as a hard disk or a data carrier.
  • RAM random access memory
  • permanent memory such as a hard disk or a data carrier.
  • a “module” or a “computing unit” can be understood to mean, for example, a processor and / or a memory unit for storing program instructions.
  • the processor is specially set up to execute the program commands in such a way that the processor executes functions in order to implement or realize the method according to the invention or a step of the method according to the invention.
  • a module can, for example, also be a node of the distributed database system which, for example, implements the specific functions / features of a corresponding module.
  • the respective modules can for example also be designed as separate or independent modules.
  • the corresponding modules can include further elements, for example. These elements are, for example, one or more interfaces (e.g.
  • database interfaces communication interfaces - e.g. network interface, WLAN interface, interfaces to sensors for measuring data acquisition
  • an evaluation unit e.g. a processor
  • storage unit data can be stored, retrieved or made available, for example with the aid of a computer and / or automated.
  • “include”, in particular with regard to data and / or information, can mean, for example, (computer-aided) storage of a corresponding piece of information or a corresponding date in a data structure / data record (e.g. a storage unit is stored).
  • a second date is assigned to a first date by means of a memory address or a unique identifier (UID), in which z. B. the first date together with the memory address or the unique identifier of the second date is stored together in a data set.
  • UID unique identifier
  • Provision in particular with regard to data and / or information, can be understood in connection with the invention, for example, as computer-aided provision.
  • the provision takes place, for example, via an interface (e.g. a database interface, a network interface, an interface to a storage unit).
  • an interface e.g. a database interface, a network interface, an interface to a storage unit.
  • Corresponding data and / or information can be transmitted and / or sent and / or retrieved and / or received via this interface, for example when providing.
  • “providing” can also be understood to mean, for example, loading or saving, for example a transaction with corresponding data. This can be done, for example, on or from a storage module. “Providing” can also be understood, for example, as transferring (or sending or transmitting) corresponding data from one node to another node in the block chain or the distributed database system (or its infrastructure).
  • concise contract process can be understood to mean, in particular, the execution of a program code (for example the control commands) in a process by the distributed database system or its infrastructure.
  • a "checksum”, for example a data block checksum, a data checksum, a node checksum, a transaction checksum, a concatenation checksum or the like, can be understood in connection with the invention as, for example, a cryptographic checksum or cryptographic hash or hash value, which is in particular using a cryptographic Hash function over a data record and / or data and / or one or more of the transactions and / or a sub-area of a data block (e.g. the block header of a block of a block chain or data block header of a data block of the distributed database system or only part of the Transactions of a data block) can be formed or calculated.
  • a cryptographic checksum or cryptographic hash or hash value which is in particular using a cryptographic Hash function over a data record and / or data and / or one or more of the transactions and / or a sub-area of a data block (e.g. the block header of a block of a block chain or data block header
  • a checksum can in particular be a checksum (s) or hash value (s) of a hash tree (e.g. Merkle tree, Patricia tree). Furthermore, this can in particular also be understood as a digital signature or a cryptographic message authentication code.
  • Protection / manipulation protection for the transactions and the data (records) stored in them are implemented. If, for example, a high level of security is required, the checksums, for example, are generated and checked at the transaction level. If a less high level of security is required, for example the checksums are generated and checked at block level (e.g. over the entire data block or only over part of the data block and / or part of the transactions).
  • a “data block checksum” can be understood to mean a checksum which is calculated, for example, over part or all of the transactions of a data block. A node can then, for example, check the integrity / authenticity of the corresponding part of a data block using the data block checksum
  • the data block checksum can in particular also have been formed via transactions of a preceding data block / preceding data block of the data block.
  • the data block checksum can in particular also be implemented using a hash tree, for example a Merkle tree [1] or a Patricia tree, the data block checksum in particular being the root checksum of the Merkle tree or a Patricia tree or . of a binary hash tree.
  • transactions are secured by means of further checksums from the Merkle tree or Patricia tree (e.g. using the transaction checksums), the further checksums in particular being leaves in the Merkle tree or Patricia tree.
  • the data block checksum can thus secure the transactions, for example, by forming the root checksum from the other checksums.
  • the data block checksum can in particular be calculated for transactions of a specific data block of the data blocks.
  • a data block checksum can be included in a subsequent data block of the specific data block in order to concatenate this subsequent data block, for example, with its previous data blocks and in particular to make the integrity of the distributed database system testable.
  • the data block checksum can, for example, take on the function of the chaining checksum or can be included in the chaining checksum.
  • the header of a data block (e.g. of a new data block or of the data block for which the data block checksum was formed) can comprise the data block checksum, for example.
  • transaction checksum can be understood to mean a checksum that is formed in particular via a transaction of a data block.
  • a calculation of a data block checksum for a corresponding data block can be accelerated, since for this purpose, for example, transaction checksums already calculated as sheets z. B. a Merkle tree can be used.
  • a “chaining checksum” can be understood to mean a checksum that specifies or references a particular data block of the distributed database system to the previous data block of the distributed database system (in the specialist literature, in particular, often as "previous block hash") designated) [1].
  • a corresponding concatenation checksum is formed in particular for the corresponding preceding data block.
  • a transaction checksum or the data block checksum of a data block i.e. an existing data block of the distributed database system
  • the concatenation checksum in order to concatenate a new data block with an (existing) data block of the distributed database system.
  • a checksum can be formed over a header of the preceding data block or over the entire preceding data block and used as a concatenation checksum. This can also be calculated, for example, for several or all of the previous data blocks. For example, it is also possible to use the header of a data block and the data block checksum to form the chaining checksum.
  • a respective data block of the distributed database system preferably comprises a chaining checksum which was calculated for a preceding data block, in particular the immediately preceding data block, of the respective data block or which relate to it. It is also possible, for example, that a corresponding concatenation checksum also only covers part of the corresponding data block (e.g. previous data ten block) is formed.
  • a data block can be implemented which comprises an integrity-protected part and an unprotected part.
  • a data block could thus be implemented, for example, whose integrity-protected part cannot be changed and whose unprotected part can also be changed later.
  • integrity-protected is to be understood in particular to mean that a change in integrity-protected data can be determined by means of a checksum.
  • the data that are stored, for example, in a data block transaction, can in particular be provided in different ways.
  • the data e.g. B.
  • User data such as measurement data or Da
  • a transaction of a data block can only contain the checksum for this data.
  • the corresponding checksum can be implemented in different ways. This can e.g. B. be a corresponding data block checksum of a data block (with the corresponding data) of another database or the distributed database system, a transaction checksum of a data block with the corresponding data (of the distributed database system or another database) or a data checksum that covers the data was formed.
  • the corresponding transaction can contain a reference or information on a storage location (e.g. an address of a file server and information on where the corresponding data can be found on the file server; or an address of another distributed database that contains the data includes) include.
  • the corresponding data could then, for example, also be provided in a further transaction of a further data block of the distributed database system (e.g. if the corresponding data and the associated checksums are included in different data blocks).
  • this data is transmitted via a different communication channel (e.g. via a different database and / or a cryptographically secured communication channel) are provided.
  • an additional data record (for example a reference or an indication of a storage location) can also be stored in the corresponding transaction, which in particular indicates a storage location where the data can be retrieved. This is particularly advantageous to keep a data size of the block chain or the distributed database system as small as possible.
  • security-protected or “data security” can be understood to mean, for example, protection that is implemented in particular by a cryptographic method. For example, this can be realized by using the distributed database system for the provision or transmission or sending of corresponding data / transactions. This is preferably achieved by a combination of the various (cryptographic) checksums, in that they work together in particular synergistically in order, for example, to improve the security or the cryptographic security for the data of the transactions.
  • “security-protected” in connection with the invention can also be understood to mean “cryptographically protected” and / or “manipulation-protected”, with “manipulations-protected” also being referred to as “integrity-protected”.
  • “Chaining the data blocks of a distributed database system” can be understood in connection with the invention, for example, that data blocks each contain information (e.g. chaining checksum) that refer to another data block or several other data blocks of the distributed database system or these reference [1] [4] [5].
  • “Insertion into the distributed database system” or “Storing data in the distributed database” and the like can be understood in connection with the invention, for example, that in particular a transaction or the transactions or a data block with its transactions is transferred to one or more several nodes of a distributed database system is transmitted. For example, if these transactions are successfully validated (e.g.
  • this validation and / or chaining can be done by a trustworthy node (e.g. a mining node, a blockchain oracle or a blockchain platform).
  • a block chain as a service can be understood under a block chain platform, as proposed in particular by Microsoft or IBM.
  • a trustworthy node and / or a node can each store a node checksum (e.g. a digital signature) in a data block (e.g.
  • This node checksum indicates which node, for example, has chained the corresponding data block with at least one other data block of the distributed database system.
  • Transaction can be understood in connection with the invention, for example, a smart contract [4] [5], a data structure or a transaction data record, which in particular comprises one of the transactions or several transactions.
  • transaction or “transactions” can also be understood to mean, for example, the data of a transaction of a data block of a blockchain.
  • a transaction can in particular comprise a program code which, for example, implements a smart contract.
  • a transaction can also be understood to mean a tax transaction and / or confirmation transaction.
  • a transaction can be, for example, a data structure that stores data (e.g. the control commands and / or contract data and / or other data such as video data, user data, measurement data, etc.).
  • Direct storage can be understood to mean, for example, that the corresponding data block (of the distributed database system) or the corresponding transaction of the distributed database system) includes the respective data.
  • Indirect storage can, for example, be understood to mean that the corresponding data block or the corresponding transaction includes a checksum and optionally an additional data record (e.g. a reference or an indication of a storage location) for corresponding data and thus the corresponding data are not stored directly in the data block (or the transaction) (ie instead only a checksum for this data).
  • these checksums can be validated, for example, as is explained, for example, under "Insertion into the distributed database system".
  • a “program code” (for example a smart contract) can be understood to mean, for example, a program command or a plurality of program commands which are in particular stored in one or more transactions.
  • the program code can in particular be executed and is carried out, for example, by the distributed database system.
  • This can be implemented, for example, using an execution environment (e.g. a virtual machine), the execution environment or the program code preferably being Turing-complete.
  • the program code is preferably executed through the infrastructure of the distributed database system [4] [5].
  • a virtual machine is implemented through the infrastructure of the distributed database system.
  • a “smart contract” can be understood in connection with the invention, for example, as an executable program code [4] [5] (see in particular the definition of “program code”).
  • the smart contract is preferably stored in a transaction of a distributed database system (e.g. a block chain), for example in a data block of the distributed database system.
  • a distributed database system e.g. a block chain
  • the Smart contract can be understood in connection with the invention, for example, as an executable program code [4] [5] (see in particular the definition of “program code”).
  • the smart contract is preferably stored in a transaction of a distributed database system (e.g. a block chain), for example in a data block of the distributed database system.
  • a distributed database system e.g. a block chain
  • proof-of-work can be understood to mean, for example, solving a computationally intensive task that is to be solved in particular depending on the data block content / content of a specific transaction [1] [4] [5 ].
  • a computationally intensive task is also referred to as a cryptographic puzzle, for example.
  • a distributed database system which can also be referred to as a distributed database, for example, in connection with the invention, a decentralized distributed database, a blockchain, a distributed ledger, a distributed storage system, a distributed ledger technology (DLT) based system (DLTS), an audit-proof database system, a cloud, a cloud service, a block chain in a cloud or a peer-to-peer database.
  • DLT distributed ledger technology
  • DLTS distributed ledger technology
  • an audit-proof database system a cloud, a cloud service, a block chain in a cloud or a peer-to-peer database.
  • a block chain or a DLTS can also be used, such as B. a block chain or a DLTS, which by means of a Directed Acylic Graph (DAG), a cryptographic puzzle, a hash graph or a combination tion from the mentioned implementation variants [6] [7].
  • DAG Directed Acylic Graph
  • cryptographic puzzle a has
  • a “distributed database system” can also be understood, for example, as a distributed database system of which at least some of its nodes and / or devices and / or infrastructure are implemented by a cloud.
  • the corresponding components are implemented as nodes / devices in the cloud (e.g. as a virtual node in a virtual machine). This can be done, for example, using VM-Ware, Amazon Web Services or Microsoft Azure. Due to the high flexibility of the explained Im plement istslinen, in particular partial aspects of the implementation variants mentioned can be combined with each other by z.
  • a hash graph is used as a block chain ver, the block chain itself z. B. can also be blockless.
  • DAG Directed Acylic Graph
  • IOTA Directed Acylic Graph
  • transactions or blocks or nodes of the graph are connected to one another via directed edges.
  • Acyclic means in particular that there are no loops when running through the graph.
  • the distributed database system can, for example, be a public distributed database system (e.g. a public block chain) or a closed (or private) distributed database system (e.g. a private block chain).
  • the operators of the nodes and / or devices can remain anonymous in such a case.
  • new nodes and / or devices require, for example, a valid credential and / or valid authentication information and / or valid credentials and / or valid login information to access the distributed Can join the database system or be accepted by it.
  • a distributed database system can also be, for example, a distributed communication system for exchanging data. This can be a network or a peer-2-peer network, for example.
  • a data block of a distributed database system (e.g. a block chain or a peer to peer database), which is implemented in particular as a data structure and preferably comprises one or more of the transactions.
  • the database or the database system
  • DLTS DLT-based system
  • a data block can contain information on the size (data size in bytes) of the data block, a data block header, a transaction counter and one or more
  • the data block header can include, for example, a version, a chaining checksum, a data block checksum, a time stamp, proof-of-work evidence and a nonce (one-time value, random value or counter that is used for proof-of-work evidence) [1] [4] [5].
  • a data block can, for example, only be a specific memory area or address area of the total data that are stored in the distributed database system.
  • blockless distributed database systems such as B. realize the IoT Chain (ITC), IOTA, and Byteball.
  • ITC IoT Chain
  • IOTA IOTA
  • Byteball Byteball
  • a data block can, for example, also comprise one or more transactions, in the simplest case, for example, a data block corresponding to a transaction.
  • nonce can be understood, for example, as a cryptographic nonce (abbreviation for: “used only once” [2] or “number used once” [3]).
  • a nonce denotes individual numbers or a combination of letters that are preferably used once in the respective context (e.g. transaction, data transmission).
  • "Previous data blocks of a (specific) data block of the distributed database system” can be understood in connection with the invention, for example, as the data block of the distributed database system which in particular directly precedes a (specific) data block.
  • previous data blocks of a (specific) data block of the distributed database system can also be understood to mean, in particular, all data blocks of the distributed database system that precede the specific data block. In this way, for example, the chaining checksum or the transaction checksum, in particular, can only be formed over the data block (or their transactions) directly preceding the particular data block or over all data blocks (or their transactions) preceding the first data block.
  • a “block chain node”, “node”, “node of a distributed database system” and the like can be understood in connection with the invention, for example, devices (z. B. field devices, mobile phones), computers, smart phones, clients or participants perform the operations (with) the distributed database system (e.g. a block chain) [1] [4] [5].
  • Such nodes can, for example, carry out transactions of a distributed database system or their data blocks or insert or chain new data blocks with new transactions in the distributed database system by means of new data blocks.
  • this validation and / or chaining can be carried out by a trustworthy node (e.g. a mining node) or exclusively by trustworthy nodes.
  • a trustworthy node is, for example, a node that has additional security measures (e.g.
  • a trustworthy node can, for example, when chaining a new data block with the distributed database system, a node checksum (e.g. a digital signal tur or a certificate) in the new data block. In this way, in particular, evidence can be provided which indicates that the corresponding data block was inserted by a certain node or indicates its origin.
  • the devices e.g.
  • the corresponding device are, for example, devices of a technical system and / or industrial plant and / or an automation network and / or a production plant and / or an energy transmission system and / or an energy generation system and / or or an energy storage system and / or an energy consumer, which in particular are also a node of the distributed database system.
  • the devices can be, for example, field devices or devices in the Internet of Things (IoT), which in particular are also a node of the distributed database system.
  • Nodes can for example also comprise at least one processor in order to e.g. B. perform their compu terimplementiere functionality.
  • a "block chain oracle” and the like can be understood in connection with the invention, for example, nodes, devices or computers which, for. B. have a security module that has software protection mechanisms (e.g. cryptographic processes), mechanical protective devices (e.g. a lockable housing) or electrical protective devices (e.g. tamper protection or a protection system) which includes the data of the security module in the event of unauthorized use / treatment of the block chain oracle).
  • the security module can include, for example, cryptographic keys that are necessary for calculating the checksums (e.g. transaction checksums or node checksums).
  • a “computer”, a “device” or a “device” can mean, for example, a computer (system), a client, a smart phone, a device or a server, each of which is arranged outside the block chain or . are not a participant of the distributed database system (e.g. the block chain) (i.e. no operations with the shared database system or only query it without carrying out transactions, inserting data blocks or calculating proof-of-work evidence).
  • a computer can also be understood to mean a node of the distributed database system.
  • a device can in particular be understood to be a node of the distributed database system or also a device outside the block chain or the distributed database system.
  • a device outside the distributed database system can, for example, access the data (e.g. transactions or control transactions) of the distributed database system and / or be controlled by nodes (e.g. using smart contracts and / or blockchain oracles). If, for example, an activation or control of a device (e.g. a device designed as a node or a device outside the distributed database system) is implemented by a node, B. be done by means of a smart contract, which is stored in particular in a transaction of the distributed database system.
  • a smart contract which is stored in particular in a transaction of the distributed database system.
  • a method for operating a device in an energy system is provided.
  • the device is one of a plurality of devices in the power system.
  • the energy system can be an energy distribution network, for example a public energy distribution network or a micro-network.
  • the devices can be nodes of the energy system.
  • the devices can be, for example, energy generation devices, energy distribution devices, energy storage devices or energy consumption devices.
  • Smart contracts are provided for the multitude of devices in a distributed database system associated with the energy system.
  • the distributed database system can be implemented using a data network to which the devices can be connected. For example, a corresponding smart contract can be provided for each device.
  • the smart contracts contain device-specific information for the corresponding device.
  • the procedure is at least at least one current operating variable of the device is recorded and as a function of the at least one current operation
  • Operation size and information of the smart contract of the device and information of the smart contract from at least one further device of the plurality of devices set an operating state of the device. Furthermore, the operating status of the device is entered into the distributed database system.
  • the operating state can be entered into the distributed database system according to a regulation defined in the smart contract of the device.
  • the at least one current operating variable can be entered into the distributed database system in accordance with a regulation defined in the smart contract of the device
  • the distributed database system can be a blockchain-based database, for example.
  • Each block of the blockchain contains, for example, a cryptographically secure hash value of the previous block, which is to be seen as the chaining checksum.
  • a chaining checksum links various data blocks that are stored in the distributed database in such a way that it is (almost) impossible to change just one of these data blocks without this being noticeable on the basis of the chaining checksum.
  • changes in the device's smart contract can be logged in an unchangeable manner in the distributed database system.
  • the device-specific information of a device can be made accessible to other devices without the risk of this device-specific information being falsified and thus the other devices working on the basis of unreliable information.
  • all changes in the operating behavior of the devices can be traced, so that, for example, error states in the energy system are easier to understand.
  • a cryptographic currency for example, can be used in connection with the distributed database system to transfer from to remunerate services rendered by a device or to pay for services obtained from a device.
  • the device-specific information of a respective smart contract defines a regulatory requirement for the corresponding device.
  • Regulatory requirements can be specified by so-called “regulators”, for example by an energy system authority, e.g. a regional or national authority, or an energy network operator or an association of energy network operators. Regulatory requirements can vary from region to region.
  • Contracts can make the regulatory requirements accessible to the devices in a simple manner and changes in the regulatory requirements can be distributed to the devices quickly and reliably.
  • the regulatory requirements can relate to one or more of the following properties of the respective device:
  • - interfaces of the device e.g. Diagnostic interfaces and control interfaces
  • a request for a message from the device for example a message format or a message frequency;
  • the device-specific information of a respective smart contract defines physical properties and / or sizes of the corresponding device. In this way, for example, current measured variables and operating states of the device can be made available to other devices.
  • the device-specific information can relate to one or more properties of the corresponding device, for example:
  • the device-specific information of a respective smart contract defines operator-specific requirements of an operator of the corresponding device.
  • an operator of a device can provide his conditions for the operation of his device to the other devices in a simple manner.
  • the operator-specific requirements can relate to one or more of the following properties:
  • the device can, for example, be a conventional one
  • Power plant a wind power plant, a photovoltaic plant, a tidal power plant, an electrical energy storage device, and / or comprise an electric vehicle with an electrical energy store.
  • devices in the energy system can include, for example, energy distribution systems and energy transmission systems, such as high-voltage lines.
  • the devices can include industrial or private energy consumers, in particular so-called smart devices.
  • a device in an energy system.
  • the device is one of a plurality of devices in the power system.
  • Smart contracts are provided for the plurality of devices in a distributed database system associated with the energy system. For example, a smart contract is provided for each device.
  • Contracts contain device-specific information for the corresponding devices.
  • the device comprises a connection to a data network in order to input data into the distributed database system and to retrieve data from the distributed database system, and a processing device.
  • the processing device is designed to detect at least one current operating variable of the device and an operating state of the device depending on the at least one current operating variable and information from the smart contract of the device and information from the smart contract from at least one further device of the multitude of devices adjust.
  • the processing device is also designed to input the operating state of the device into the distributed database system.
  • a computer program product in particular software that is stored in a memory of a programmable processing processing device or a computing unit, which can be connected to a data network, can load.
  • the computer program product may need program resources, for example libraries and auxiliary functions, in order to implement the corresponding embodiments of the method.
  • the claim directed to the computer program product is intended to protect software in particular with which one of the above-described execution forms can be executed or which executes this execution form.
  • the software can be a source code (e.g.
  • an electronically readable data carrier e.g. a DVD, a magnetic tape, a hard drive or a USB stick, on which electronically readable control information, in particular software (see. Above), is stored.
  • control information software
  • this control information is read from the data carrier and stored in a processing device or arithmetic unit which can be connected to a data network, all embodiments of the method described above can be carried out.
  • a blockchain is shown schematically in accordance with one embodiment of the invention.
  • a device according to one embodiment of the invention is shown schematically, which is connected to a data network.
  • Fig. 3 a sequence diagram of a method according to an embodiment of the invention is shown schematically.
  • An exemplary blockchain 300 is shown schematically in FIG. 1.
  • the blockchain 300 comprises several data blocks 301-303 which are linked in the form of a chain or sequence of data blocks 301-303.
  • Each data block 301-303 has a concatenation checksum 311-313 which, for example, represents a hash value.
  • the checksum 311-313 is dependent on the previous data block within the
  • the checksum 312 of the data block 302 is formed as a function of the data block 301, which is represented by the corresponding arrow in FIG.
  • the checksum 312 or 313 of the data block 302 or 303 can be, for example, a hash value which is calculated on the basis of the data stored in the respective preceding data block 301 or 302.
  • an (unauthorized) modification of the data block 301 or 302 can be detected in that the data block 301 or 302 is compared with the checksum 312 or 313.
  • Transactions 320 can be stored in each data block 301-303.
  • Each transaction 320 can contain corresponding data or refer to corresponding data by storing a corresponding reference or corresponding additional information or a corresponding checksum etc.
  • the data stored in the data blocks 301-303 can include, for example, version information of software or data packets stored in a data network.
  • the blockchain 300 protects against unauthorized modification of the version information within the data network protected by the blockchain 300.
  • the data stored in the data blocks 301-303 can contain smart contracts.
  • an energy system 200 which comprises a multiplicity of devices 201-203 which are connected to one another via an energy transmission network 260. Only three devices 201-203 are shown in FIG. 2, but the energy system 200 can comprise considerably more devices, for example a few tens, a few hundred or even a few thousand.
  • Each of the devices 201-203 comprises a processing device 211-213, for example a CPU, an associated memory unit 221-223 and an associated connection 231-213 for connecting the processing device 211-213 to a data network 270.
  • the energy system 200 is a distributed database system 250 assigned, which is implemented via the processing device 211-213 and the networking of the processing device 211-213 via the data network 270.
  • the processing device 211-213 can input data into the distributed database system 250 via the connection 231-233 to the data network 270 and can retrieve data from the distributed database system 250.
  • Each of the devices 201-203 further comprises at least one power engineering device 241-243, which is connected to the power transmission network 260.
  • the energy-related device 241-243 can, for example, be a wind power plant, a solar power plant, an electrical energy storage device, such as a buffer battery, a charging station for a Electric vehicle, an electric vehicle itself, an electrical consumer in an industrial company or in a private household, a conventional power plant (e.g. coal-fired power plants, gas-fired power plant or nuclear power plant) or a distribution system of an energy distribution network, for example a substation.
  • the power engineering device 241-243 can be monitored and adjusted by the processing device 211-213.
  • the energy technology device 241-243 can include sensors which supply current operating data of the energy technology device 241-243 to the processing device 211-213.
  • the power engineering device 241-243 can include actuators and configuration inputs, which are controlled with control signals from the processing device 211-213.
  • a corresponding smart contract is provided for each device 201-203 in the distributed database system 250.
  • the smart contract includes device-specific information for the corresponding device 201-203.
  • the smart contracts can be computer logs that map or check contracts or procedures or technically support the negotiation or execution of a contract or procedure.
  • the implemented methods can include, for example, an optimization of an operating state of the assigned device 201-203.
  • the method 400 shown in FIG. 3 and described below is carried out on one or more of the processing devices 211-213.
  • the method will be described using the device 201 as an example.
  • the method can, however, be carried out simultaneously or staggered in time in any other device, for example in devices 202 or 203.
  • the method steps described in blocks 401-403 can be carried out continuously or repeatedly in time steps.
  • at least one current operating variable of the device 201 is recorded.
  • the current operating variable can include, for example, a currently available electrical power or a currently available storage capacity of the device 201.
  • an operating state of the device 201 is set.
  • the operating state is set as a function of the at least one current operating variable.
  • the operating state is set as a function of information from the smart contract of the device 201 and additionally as a function of information from the smart contract from at least one further device of the energy system 200.
  • the at least one further device can be device 202 and / or device 203, for example.
  • the setting of the operating state of the device 201 can take place, for example, from the point of view of optimizing the current operation of the device 201 or an overall optimization of a plurality of devices 201-203.
  • the now valid operating state of the device is entered in the distributed database system 250, for example in a block of a blockchain.
  • a way in which the now valid operating state is entered into the distributed database system can be defined in the smart contract of the device.
  • the at least one current operating variable can also be entered into the distributed database system 250, for example in accordance with a regulation that is defined in the smart contract of the device.
  • the method is based on the decentralized database system 250, in particular a decentralized blockchain system, for energy management and system optimization.
  • the basic features are that all participating devices in the system, hereinafter also referred to as participants, are connected to a blockchain-based network.
  • Participants are connected to a blockchain-based network.
  • Everyone Participant holds one or more smart contracts that govern the behavior of the participant and its associated electrical system within the system
  • a cryptocurrency can be used as a payment system within the system.
  • a public and a private network, in particular a data communication network are suitable as the data network.
  • a central management and / or control unit in the system can thus be replaced by a decentralized controller.
  • the decentralized control is guaranteed by the blockchain network.
  • the control and management mechanisms are reflected in the specific rules of the smart contracts for each participant in the system.
  • the system can thus autonomously find an operating optimum for each magazine.
  • a consensus decision is a group decision. There are different goals of a consensus procedure, such as: - Finding an agreement: a consensus mechanism should result in the group gaining as much agreement as possible;
  • the consensus mechanism should be such that every participant should actively participate in the overall process.
  • Attacking armies can only win if all generals coordinate their forces.
  • Message carriers are needed for the generals to coordinate with one another.
  • the messages can, however, be intercepted, changed or destroyed.
  • a smart contract for a device in an energy system does not include, for example, three different sections.
  • a first section relates, for example, to regulatory requirements of, for example, an energy system authority or energy network operator for the respective device.
  • the energy system authority can be, for example, a national government agency or a national or regional association of energy suppliers.
  • the first section specifies regulations and requirements for the energy system.
  • the regulations and requirements can serve to set the possibly conflicting parameters of environmental compatibility, energy security and energy fairness in the desired or desired proportions.
  • Energy justice can include, for example, energy affordability and energy accessibility.
  • the energy security can relate, for example, to the reliability of the energy system, for example with regard to availability, downtime and redundancies.
  • the regulatory requirements can therefore reflect the strategic goals of a country or region and therefore override other categories, for example to ensure a secure energy supply.
  • the regulatory requirements can also include, for example, technical specifications, such as a network frequency or permissible voltage ranges, requirements for messages and messages from the device, interfaces of the device and their behavior, and requirements for services to be provided by the device.
  • technical specifications such as a network frequency or permissible voltage ranges, requirements for messages and messages from the device, interfaces of the device and their behavior, and requirements for services to be provided by the device.
  • a second section concerns, for example, physical and technical properties and sizes of the device. These properties and variables can, for example, be specified by the manufacturer of the device and / or represent variables derived by the device from a current operating state. This can relate, for example, to a power curve, a prediction for an energy supply, a maintenance plan, a charge capacity, a charge status, a charge cycle number, a charge speed and / or a maximum power output.
  • the type of wind power generator can be defined, e.g. a double fed asynchronous machine (English: Double fed induction machine, DFIG), mag DD (direct drive), elec DD, up & down wind, multirotor, vertical and horizontal systems, helix, airborne systems with in-air or On-ground generation (kite systems).
  • DFIG Double fed induction machine
  • mag DD direct drive
  • elec DD up & down wind
  • multirotor vertical and horizontal systems
  • helix airborne systems with in-air or On-ground generation
  • the type or design of the solar cells for example silicon, perovskite, CIGS, CdTe, organic or multi-junction solar cells, or the type be defined by solar thermal systems, for example paraboir, Fresnel, tower, Stirling system.
  • inverter systems can be defined to support solar power systems.
  • the type can be defined, e.g. Tidal power plant, wave power plant or river power plant.
  • characteristics of a biomass power plant can be defined.
  • Hydro systems pump storage, river flow;
  • kinetic e.g. flywheel
  • potential e.g. air pressure
  • capacitors capacitors, superconductors of magnetic storage.
  • a third section relates, for example, to operator-specific information.
  • An operator of the device can for example be a customer of the energy system, an owner or owner of the device or an operator of the device.
  • Each operator can define individual rules for the behavior of the device based on individual preferences. These can, for example, be requirements or variables which an operator of the device specifies, for example to ensure reliable and economical operation of the device.
  • Thieves- Driver-specific information includes, for example, an energy price, which can also be time-dependent, a user profile, trading behavior, availability of the device over time and / or an amount of energy available for trading.
  • the first exemplary electrical system relates to a turbine of a wind turbine.
  • the regulatory requirements for the wind power plant stored in the smart contract can include, for example, technical requirements, such as a grid voltage, a grid frequency and auxiliary services.
  • the regulatory requirements for the turbine of the wind power plant can include requirements for interfaces, for example requirements for control and monitoring of the device (Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA), as well as power setpoints.
  • the regulatory requirements can include requirements for a production data report.
  • the technical properties and sizes of the turbine of the wind power plant stored in the smart contract can include, for example, power curves, generation variability, an energy supply forecast and maintenance plans.
  • operating power ranges e.g. nominal power in kW
  • reactive power ranges e.g., nominal power in kW
  • frequency ranges e.g., nominal power in kW
  • reactive power ranges e.g., frequency ranges, voltage ranges, frequency change rate, voltage asymmetries, frequency control, active power control, rotation reserve, reactive power control, reactive power change rates, voltage control, power peaks, inertia reaction, synthetic inertia reaction, reserve active / reactive power, unregulated operating mode, start behavior after a power failure, isolated operation and resynchronization
  • Operating status information for example: turbine status (e.g. available, stopped, in maintenance), current wind speed, current electrical power, current reactive power, current frequency, current voltage and state of charge;
  • Predicted operating characteristics for example: predicted operating details for future periods (e.g. next 10min, next hour, etc.) and predicted downtimes (e.g. due to scheduled maintenance).
  • the operator-specific information for the turbine of the wind power plant stored in the smart contract can include, for example, energy prices, trading behavior and availability over time.
  • the second exemplary electrical system relates to an electric vehicle which is coupled to the energy system via a charging station, for example.
  • the regulatory requirements for the electric vehicle stored in the smart contract can include, for example, technical requirements, such as a network voltage, a network frequency and auxiliary services.
  • the regulatory requirements can include requirements for interfaces, for example requirements for a control and monitoring of the device (English: Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA), as well as power setpoints.
  • SCADA Supervisory Control and Data Acquisition
  • the regulatory requirements can include requirements for a production data report.
  • the technical properties and variables of the electric vehicle stored in the smart contract can include, for example, a charging capacity, charging cycles, a time profile of a charging current, a time profile of a discharge current and a charging status of a drive battery of the electric vehicle Vehicle include.
  • the operator-specific information stored in the smart contract can include, for example, a tradable amount of the electrical energy available in the drive battery, a price sensitivity and usage profiles.
  • the third exemplary electrical system relates to an electrical energy storage device.
  • the regulatory requirements for the electrical energy storage device stored in the smart contract can include, for example, technical requirements such as a network voltage, a network frequency and auxiliary services and network support services.
  • the regulatory requirements can include requirements for interfaces, for example requirements for control and monitoring of the device (English: Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA), and power setpoints.
  • the regulatory requirements can include requirements for a production data report.
  • the technical properties and sizes of the electrical energy storage device stored in the smart contract can include, for example, a charge capacity, charging cycles, a charging current over time, a charging status, characteristics, maximum input and output power, charge predictions, electrical losses and operating limit values (maximum and minimum State of charge).
  • the operator-specific information stored in the smart contract can include, for example, price sensitivity and usage profiles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung aus einer Vielzahl von Vorrichtungen (201-203) in einem Energiesystem (200). In einem mit dem Energiesystem (200) assoziierten verteilten Datenbanksystem (250) sind Smart Contracts für die Vielzahl von Vorrichtungen (201-203) vorgesehen. Die Smart Contracts umfassen vorrichtungsspezifische Informationen für die entsprechenden Vorrichtungen. Das Verfahren (400) umfasst ein Erfassen (401) von mindestens einer aktuellen Betriebsgröße der Vorrichtung und ein Einstellen (402) eines Betriebszustands der Vorrichtung in Abhängigkeit von der mindestens einen aktuellen Betriebsgröße und Informationen des Smart Contracts der Vorrichtung und Informationen des Smart Contracts von mindestens einer weiteren Vorrichtung der Vielzahl von Vorrichtungen (201-203). Das Verfahren (400) umfasst weiterhin ein Eingeben (403) des Betriebszustands der Vorrichtung das verteilte Datenbanksystem.

Description

Beschreibung
Betreiben einer Vorrichtung in einem Energiesystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrei ben einer Vorrichtung aus einer Vielzahl von Vorrichtungen in einem Energiesystem, insbesondere zum Betreiben von elektri schen Vorrichtungen in einem elektrischen Energieversorgungs system.
Stand der Technik
In Energiesystemen, beispielsweise elektrischen Energiever sorgungssystemen, stehen eine Vielzahl von Vorrichtungen mit einander in Verbindung, beispielsweise energieerzeugende Vor richtungen, Energiespeichervorrichtungen, energieübertragende Vorrichtungen und energieverbrauchende Vorrichtungen. Ener gieerzeugende Vorrichtungen umfassen neben den klassischen Kraftwerken, welche auf fossilen Brennstoffen oder Kernreak tionen basieren, zunehmend Kraftwerke, welche auf regenerati ven oder erneuerbaren Energiequellen beruhen, beispielsweise Windkraftwerke, Gezeitenkraftwerke, Wasserkraftwerke, ge othermische Kraftwerke und Solarkraftwerke.
In einem Energieversorgungsnetz wird üblicherweise ange strebt, dass zu jedem Zeitpunkt die aktuell bereitgestellte Energie an den aktuellen Energiebedarf angepasst ist. Insbe sondere mit der Einbeziehung von erneuerbaren oder regenera tiven Energiequellen in das Energiesystem wird diese Aufgabe zunehmend schwieriger. Die Energieerzeugung auf der Grundlage erneuerbarer oder regenerativer Energiequellen ist größeren Veränderungen und Schwankungen unterworfen und eine Vorhersa ge dieser Veränderungen und Schwankungen ist komplex. Auch die Energieverbraucherseite wird zunehmend komplexer, bei spielsweise durch moderne Industrieanlagen, welche in der La ge sind, Energie flexibler zu beziehen. Darüber hinaus ent stehen neue Energiespeichermöglichkeiten, beispielsweise de- zentrale Speicherkapazitäten in beispielsweise Elektrofahr zeugen und Pufferbatterien.
Unausgeglichenheiten in dem Energiesystem können zu höheren Kosten für Stabilisierungsmechanismen, wie zum Beispiel Ener giebeschränkungen, Energieumverteilungen und unfreiwilligen Lastabwürfen. Insbesondere betrifft dies beispielsweise eine flexible Energieerzeugung, einen Betrieb des Energiesystems, wirtschaftliche Betrachtungen, eine Lastverwaltung, eine Energiespeicherung, eine Energiewandlung (zum Beispiel elekt rische Energie in Gas) und eine Verwaltung des Energieüber tragungsnetzes .
Üblicherweise werden Energiesysteme unter Berücksichtigung eines komplexen Regelwerks, Prozessen und Marktrollen verwal tet. Obwohl das Systemdesign stark reguliert und damit bei spielsweise landesspezifisch ist, findet man in einem gemein samen Konzept für alle etablierten (freien) Märkte üblicher weise Aspekte zu einem Handels- und Portfoliomanagement , ei ner Bilanzierung und Abwicklung sowie einem Netzbetrieb. Zu dem Handels- und Portfoliomanagement gehören beispielsweise zentrale Handelsbörsen für den Energiehandel, bestimmte Pro dukte (z.B. Spitzenlasten, Basislasten), Terminierungsmecha nismen, ein Portfoliomanagement durch zentrale Versorgungsun ternehmen, Standardlastprofile, Berichtspflichten und Infor mationsflüsse zu zentralen Marktteilnehmern (zum Beispiel Übertragungssystembetreiber (TSO) und unabhängige Systembe treiber ( ISO) ) . Die Bilanzierung und Abwicklung betrifft bei spielsweise zentral verwaltete Zeitpläne, eine zentrale Ab rechnung und Bilanzierung, eine zentrale Speicherung von Messdaten sowie die Berücksichtigung von Ausgleichsenergie, welche von zentralen Marktteilnehmern abgerechnet wird. Der Netzbetrieb betrifft eine zentrale Netzsteuerung sowohl auf der Ebene eines Übertragungssystembetreibers (TSO) als auch auf der Ebene eines Verteilungssystembetreibers (DSO) , eine zentrale Kontrolle der Vermögenswerte und ein zentrales Re serveenergiemanagement. All dies kann zu relativ hohen Sys temkosten führen. Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Betrieb eines Energiesystems zu verbessern, um insbesondere die oben beschriebenen Verwaltungsaufgaben zu vereinfachen und das Energiesystem effizienter zu nutzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung aus einer Vielzahl von Vorrichtungen in einem Energiesystem, eine Vorrichtung in einem Energiesystem, ein Computerprogrammprodukt und einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß der unabhängigen An sprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausfüh rungsformen der Erfindung.
Die Technologie von Blockketten (engl. Blockchains) bzw.
"Distributed Ledgers" ist aktuell eine intensiv diskutierte Technologie, die insbesondere als verteiltes Datenbanksystem realisiert sein kann. Neben Anwendungen für dezentrale Be zahlsysteme (z. B. Bitcoin) werden in der Finanzindustrie neue Anwendungsmöglichkeiten entwickelt. Insbesondere können Transaktionen zwischen Firmen dadurch ohne Vermittler bzw. Clearing-Stelle manipulationsgeschützt realisiert werden.
Dies ermöglicht neue Geschäftsmodelle ohne einen vertrauens würdigen Vermittler, es reduziert die Transaktionskosten, und es können flexibel neue digitale Dienste angeboten werden, ohne eine dafür speziell eingerichtete Infrastruktur und Ver trauensbeziehungen einrichten zu müssen. Ein durch eine Blockchain geschützter Transaktionsdatensatz (oder kurz Transaktion) umfasst z. B. Programmcode, der auch als soge nannter "Smart Contract" bezeichnet werden kann.
Sofern es in der nachfolgenden Beschreibung nicht anders an gegeben ist, beziehen sich die Begriffe "durchführen", "be rechnen", "rechnergestützt", "rechnen", "feststellen", "gene rieren", "konfigurieren", "rekonstruieren", "steuern", "zu weisen" und dergleichen vorzugsweise auf Handlungen und/oder Prozesse und/oder Verarbeitungsschritte, die Daten verändern und/oder erzeugen und/oder die Daten in andere Daten überfüh ren, wobei die Daten insbesondere als physikalische Größen dargestellt werden oder vorliegen können, beispielsweise als elektrische Impulse. Insbesondere sollte der Ausdruck "Compu ter" oder "Vorrichtung" möglichst breit ausgelegt werden, um insbesondere alle elektronischen Geräte mit Datenverarbei tungseigenschaften abzudecken. Computer können somit bei spielsweise Personal Computer, Server, speicherprogrammierba re Steuerungen (SPS), Handheld-Computer-Systeme, Pocket-PC- Geräte, Mobilfunkgeräte und andere Kommunikationsgeräte, die rechnergestützt Daten verarbeiten können, Prozessoren, Steu ervorrichtungen und andere elektronische Geräte zur Datenver arbeitung sein.
Unter "rechnergestützt" kann im Zusammenhang mit der Erfin dung beispielsweise eine Implementierung des Verfahrens ver standen werden, bei dem insbesondere ein Prozessor mindestens einen Verfahrensschritt des Verfahrens ausführt.
Unter einem Prozessor kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schal tung verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich ins besondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU) , einen Mikroprozessor oder einen Mikrokontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schal tung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Pro grammbefehlen, etc. handeln. Bei einem Prozessor kann es sich beispielsweise auch um einen IC (integrierter Schaltkreis, engl. Integrated Circuit), insbesondere einen FPGA (engl. Field Programmable Gate Array) oder einen ASIC (anwendungs spezifische integrierte Schaltung, engl. Application-Specific Integrated Circuit) , oder einen DSP (Digitaler Signal
prozessor, engl. Digital Signal Processor) oder einen Grafik prozessor GPU (Graphic Processing Unit) handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Pro zessor handeln, der mit Konfigurationsschritten zur Ausfüh rung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet wird oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module, oder an derer Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert.
Unter einer "Speichereinheit" oder "Speichermodul" und der gleichen kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielswei se ein flüchtiger Speicher in Form von Arbeitsspeicher (engl. Random-Access Memory, RAM) oder ein dauerhafter Speicher wie eine Festplatte oder ein Datenträger verstanden werden.
Unter einem "Modul" oder einer "Recheneinheit" kann im Zusam menhang mit der Erfindung beispielsweise ein Prozessor und/oder eine Speichereinheit zum Speichern von Programmbe fehlen verstanden werden. Beispielsweise ist der Prozessor speziell dazu eingerichtet, die Programmbefehle derart auszu führen, dass der Prozessor Funktionen ausführt, um das erfin dungsgemäße Verfahren oder einen Schritt des erfindungsgemä ßen Verfahrens zu implementieren oder zu realisieren. Ein Mo dul kann beispielsweise auch ein Knoten des verteilten Daten banksystems sein, der beispielsweise die spezifischen Funkti onen/Merkmale eines entsprechenden Moduls realisiert. Die je weiligen Module können beispielsweise auch als separate bzw. eigenständige Module ausgebildet sein. Hierzu können die ent sprechenden Module beispielsweise weitere Elemente umfassen. Diese Elemente sind beispielsweise eine oder mehrere Schnitt stellen (z. B. Datenbankschnittstellen, Kommunikations schnittstellen - z. B. Netzwerkschnittstelle, WLAN- Schnittstelle, Schnittstellen zu Sensoren für eine Messdaten erfassung) und/oder eine Evaluierungseinheit (z. B. ein Pro zessor) und/oder eine Speichereinheit. Mittels der Schnitt stellen können beispielsweise Daten ausgetauscht (z. B. emp fangen, übermittelt, gesendet oder bereitgestellt werden) . Mittels der Evaluierungseinheit können Daten beispielsweise rechnergestützt und/oder automatisiert verglichen, überprüft, verarbeitet, zugeordnet oder berechnet werden. Mittels der Speichereinheit können Daten beispielsweise rechnergestützt und/oder automatisiert gespeichert, abgerufen oder bereitge stellt werden.
Unter "umfassen", insbesondere in Bezug auf Daten und/oder Informationen, kann im Zusammenhang mit der Erfindung bei spielsweise ein (rechnergestütztes) Speichern einer entspre chenden Information bzw. eines entsprechenden Datums in einer Datenstruktur/Datensatz (die z. B. wiederum in einer Spei chereinheit gespeichert ist) verstanden werden.
Unter "zuordnen", insbesondere in Bezug auf Daten und/oder Informationen, kann im Zusammenhang mit der Erfindung bei spielsweise eine rechnergestützte Zuordnung von Daten
und/oder Informationen verstanden werden. Beispielsweise wird einem ersten Datum hierzu mittels einer Speicheradresse oder eines eindeutigen Identifizierers (engl, unique identifier (UID) ) ein zweites Datum zugeordnet, in dem z. B. das erste Datum zusammen mit der Speicheradresse oder des eindeutigen Identifizierers des zweites Datums zusammen in einem Daten satz gespeichert wird.
Unter "bereitstellen" , insbesondere in Bezug auf Daten und/oder Informationen, kann im Zusammenhang mit der Erfin dung beispielsweise ein rechnergestütztes Bereitstellen ver standen werden. Das Bereitstellen erfolgt beispielsweise über eine Schnittstelle (z. B. eine Datenbankschnittstelle, eine Netzwerkschnittstelle, eine Schnittstelle zu einer Speicher einheit) . Über diese Schnittstelle können beispielsweise beim Bereitstellen entsprechende Daten und/oder Informationen übermittelt und/oder gesendet und/oder abgerufen und/oder empfangen werden.
Unter "bereitstellen" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise auch ein Laden oder ein Speichern, beispiels weise einer Transaktion mit entsprechenden Daten verstanden werden. Dies kann beispielsweise auf oder von einem Speicher- modul erfolgen. Unter "Bereitstellen" kann beispielsweise auch ein Übertragen (oder ein Senden oder ein Übermitteln) von entsprechenden Daten von einem Knoten zu einem anderen Knoten der Blockkette oder des verteilten Datenbanksystems (bzw. deren Infrastruktur) verstanden werden.
Unter "Smart-Contract-Prozess" kann im Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere ein Ausführen eines Programmcodes (z. B. der Steuerbefehle) in einem Prozess durch das verteilte Datenbanksystem bzw. deren Infrastruktur verstanden werden.
Unter einer "Prüfsumme", beispielsweise eine Datenblockprüf summe, eine Datenprüfsumme, eine Knotenprüfsumme, eine Trans aktionsprüfsumme, eine Verkettungsprüfsumme oder dergleichen, kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine kryptographische Prüfsumme oder kryptographischer Hash bzw. Hashwert verstanden werden, die insbesondere mittels einer kryptographischen Hashfunktion über einen Datensatz und/oder Daten und/oder eine oder mehrere der Transaktionen und/oder einem Teilbereich eines Datenblocks (z. B. der Block-Header eines Blocks einer Blockkette oder Datenblock-Header eines Datenblocks des verteilten Datenbanksystems oder nur einem Teil der Transaktionen eines Datenblocks) gebildet oder be rechnet werden. Bei einer Prüfsumme kann es sich insbesondere um eine Prüfsumme/n oder Hashwert/e eines Hash-Baumes (z. B. Merkle Baum, Patricia-Baum) handeln. Weiterhin kann darunter insbesondere auch eine digitale Signatur oder ein kryptogra phischer Nachrichtenauthentisierungscode verstanden werden. Mittels der Prüfsummen kann beispielsweise auf unterschiedli chen Ebenen des Datenbanksystems ein kryptographischer
Schutz/Manipulationsschutz für die Transaktionen und die da rin gespeicherten Daten (sätze) realisiert werden. Ist bei spielsweise eine hohe Sicherheit gefordert, werden beispiels weise die Prüfsummen auf Transaktionsebene erzeugt und über prüft. Ist eine weniger hohe Sicherheit gefordert, werden beispielsweise die Prüfsummen auf Blockebene (z. B. über den ganzen Datenblock oder nur über einen Teil des Datenblocks und/oder einen Teil der Transkationen) erzeugt und überprüft. Unter einer "Datenblockprüfsumme" kann im Zusammenhang mit der Erfindung eine Prüfsumme verstanden werden, die bei spielsweise über einen Teil oder alle Transaktionen eines Da tenblocks berechnet wird. Ein Knoten kann dann beispielsweise die Integrität/Authentizität des entsprechenden Teils eines Datenblocks mittels der Datenblockprüfsumme prü
fen/ feststellen . Zusätzlich oder alternativ kann die Daten blockprüfsumme insbesondere auch über Transaktionen eines vorhergehenden Datenblocks/Vorgänger-Datenblocks des Daten blocks gebildet worden sein. Die Datenblockprüfsumme kann da bei insbesondere auch mittels eines Hash-Baumes, beispiels weise einem Merkle Baum [1] oder einem Patricia-Baum, reali siert werden, wobei die Datenblockprüfsumme insbesondere die Wurzel-Prüfsumme des Merkle-Baumes bzw. eines Patricia-Baumes bzw. eines binären Hashbaumes ist. Insbesondere werden Trans aktionen mittels weiterer Prüfsummen aus dem Merkle-Baum bzw. Patricia-Baum abgesichert (z. B. unter Verwendung der Trans aktionsprüfsummen) , wobei insbesondere die weiteren Prüfsum men Blätter im Merkle-Baum bzw. Patricia-Baum sind. Die Da tenblockprüfsumme kann damit beispielsweise die Transaktionen absichern, indem die Wurzel-Prüfsumme aus den weiteren Prüf summen gebildet wird. Die Datenblockprüfsumme kann insbeson dere für Transaktionen eines bestimmten Datenblocks der Da tenblöcke berechnet werden. Insbesondere kann eine solche Da tenblockprüfsumme in einen nachfolgenden Datenblock des be stimmten Datenblocks eingehen, um diesen nachfolgenden Daten block beispielsweise mit seinen vorhergehenden Datenblöcken zu verketten und insbesondere damit eine Integrität des ver teilten Datenbanksystems prüfbar zu machen. Hierdurch kann die Datenblockprüfsumme beispielsweise die Funktion der Ver kettungsprüfsumme übernehmen oder in die Verkettungsprüfsumme eingehen. Der Header eines Datenblocks (z. B. eines neuen Da tenblocks oder des Datenblocks für den die Datenblockprüfsum me gebildet wurde) kann beispielsweise die Datenblockprüfsum me umfassen. Unter "Transaktionsprüfsumme" kann im Zusammenhang mit der Erfindung eine Prüfsumme verstanden werden, die insbesondere über eine Transaktion eines Datenblocks gebildet wird. Zu sätzlich kann beispielsweise eine Berechnung einer Daten blockprüfsumme für einen entsprechenden Datenblock beschleu nigt werden, da hierfür beispielsweise bereits berechnete Transaktionsprüfsummen gleich als Blätter z. B. eines Merkle- Baumes verwendet werden können.
Unter einer "Verkettungsprüfsumme" kann im Zusammenhang mit der Erfindung eine Prüfsumme verstanden werden, die insbeson dere einen jeweiligen Datenblock des verteilten Datenbanksys tems den vorhergehenden Datenblock des verteilten Datenbank systems angibt bzw. referenziert (in der Fachliteratur insbe sondere häufig als "previous block hash" bezeichnet) [1] . Hierfür wird insbesondere für den entsprechenden vorhergehen den Datenblock eine entsprechende Verkettungsprüfsumme gebil det. Als Verkettungsprüfsumme kann beispielsweise eine Trans aktionsprüfsumme oder die Datenblockprüfsumme eines Daten blocks (also ein vorhandener Datenblock des verteilten Daten banksystems) verwendet werden, um einen neuen Datenblock mit einem (vorhandenen) Datenblock des verteilten Datenbanksys tems zu verketten. Es ist beispielsweise aber auch möglich, dass eine Prüfsumme über einen Header des vorhergehenden Da tenblocks oder über den gesamten vorhergehenden Datenblock gebildet wird und als Verkettungsprüfsumme verwendet wird. Dies kann beispielsweise auch für mehrere oder alle vorherge henden Datenblöcke berechnet werden. Es ist beispielsweise auch realisierbar, dass über den Header eines Datenblocks und der Datenblockprüfsumme die Verkettungsprüfsumme gebildet wird. Ein jeweiliger Datenblock des verteilten Datenbanksys tems umfasst jedoch vorzugsweise jeweils eine Verkettungs prüfsumme, die für einen vorhergehenden Datenblock, insbeson dere noch bevorzugter den direkt vorhergehenden Datenblock, des jeweiligen Datenblockes berechnet wurde bzw. sich auf diesen beziehen. Es ist beispielsweise auch möglich, dass ei ne entsprechende Verkettungsprüfsumme auch nur über einen Teil des entsprechenden Datenblocks (z. B. vorhergehenden Da- tenblock) gebildet wird. Hierdurch kann beispielsweise ein Datenblock realisiert werden, der einen integritätsgeschütz ten Teil und einen ungeschützten Teil umfasst. Damit ließe sich beispielsweise ein Datenblock realisieren, dessen integ- ritätsgeschützter Teil unveränderlich ist und dessen unge schützter Teil auch noch später verändert werden kann. Unter integritätsgeschützt ist dabei insbesondere zu verstehen, dass eine Veränderung von integritätsgeschützten Daten mit tels einer Prüfsumme feststellbar ist.
Die Daten, die beispielsweise in einer Transaktion eines Da tenblocks gespeichert werden, können insbesondere auf unter schiedliche Weise bereitgestellt werden. Anstelle der Daten, z. B. Nutzerdaten wie Messdaten oder Da
ten/Eigentumsverhältnisse zu Assets, kann beispielsweise eine Transaktion eines Datenblocks nur die Prüfsumme für diese Da ten umfassen. Die entsprechende Prüfsumme kann dabei auf un terschiedliche Weise realisiert werden. Dies kann z. B. eine entsprechende Datenblockprüfsumme eines Datenblocks (mit den entsprechenden Daten) einer anderen Datenbank oder des ver teilten Datenbanksystems sein, eine Transaktionsprüfsumme ei nes Datenblocks mit den entsprechenden Daten (des verteilten Datenbanksystems oder einer anderen Datenbank) oder eine Da tenprüfsumme, die über die Daten gebildet wurde.
Zusätzlich kann die entsprechende Transaktion noch einen Ver weis oder eine Angabe zu einem Speicherort (z. B. eine Adres se eines Fileservers und Angaben, wo die entsprechenden Daten auf dem Fileserver zu finden sind; oder eine Adresse einer anderen verteilten Datenbank, welche die Daten umfasst) um fassen. Die entsprechenden Daten könnten dann beispielsweise auch in einer weiteren Transaktion eines weiteren Datenblocks des verteilten Datenbanksystems bereitgestellt werden (z. B. wenn die entsprechenden Daten und die zugehörigen Prüfsummen in unterschiedlichen Datenblöcken umfasst sind) . Es ist bei spielsweise aber auch denkbar, dass diese Daten über einen anderen Kommunikationskanal (z. B. über eine andere Datenbank und/oder einen kryptographisch gesicherten Kommunikationska nal) bereitgestellt werden.
Auch kann beispielsweise zusätzlich zu der Prüfsumme ein Zu- satzdatensatz (z. B. ein Verweis oder eine Angabe zu einem Speicherort) in der entsprechenden Transaktionen abgelegt sein, der insbesondere einen Speicherort angibt, wo die Daten abgerufen werden können. Das ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, um eine Datengröße der Blockkette oder des ver teilten Datenbanksystems möglichst gering zu halten.
Unter "sicherheitsgeschützt" oder einer "Sicherheit von Da ten" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Schutz verstanden werden, der insbesondere durch ein kryptographisches Verfahren realisiert wird. Beispielsweise kann dies durch eine Nutzung des verteilten Datenbanksystems für das Bereitstellen oder Übertragen oder Senden von ent sprechenden Daten/Transaktionen realisiert werden. Dies wird vorzugsweise durch eine Kombination der verschiedenen (kryp- tographischen) Prüfsummen erreicht, indem diese insbesondere synergetisch Zusammenwirken, um beispielsweise die Sicherheit bzw. die kryptographische Sicherheit für die Daten der Trans aktionen zu verbessern. Mit anderen Worten kann insbesondere unter "sicherheitsgeschützt" im Zusammenhang mit der Erfin dung auch "kryptographisch geschützt" und/oder "manipulati onsgeschützt" verstanden werden, wobei "manipulationsge schützt" auch als "integritätsgeschützt" bezeichnet werden kann .
Unter "Verketten der/von Datenblöcken eines verteilten Daten banksystems" kann im Zusammenhang mit der Erfindung bei spielsweise verstanden werden, dass Datenblöcke jeweils eine Information (z. B. Verkettungsprüfsumme ) umfassen, die auf einen anderen Datenblock oder mehrere andere Datenblöcke des verteilten Datenbanksystems verweisen bzw. diese referenzie- ren [1] [4] [5] . Unter "Einfügen in das verteilte Datenbanksystem" oder "Hin terlegen von Daten in der verteilten Datenbank" und derglei chen kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise verstanden werden, dass insbesondere eine Transaktion bzw. die Transaktionen oder ein Datenblock mit seinen Transaktio nen an einen oder mehrere Knoten eines verteilten Datenbank systems übermittelt wird. Werden diese Transaktionen bei spielsweise erfolgreich validiert (z. B. durch den/die Kno ten) , werden diese Transaktionen insbesondere als neuer Da tenblock mit mindestens einem vorhandenen Datenblock des ver teilten Datenbanksystems verkettet [1] [4] [5] . Hierzu werden die entsprechenden Transaktionen beispielsweise in einem neu en Datenblock gespeichert. Insbesondere kann dieses Validie ren und/oder Verketten durch einen vertrauenswürdigen Knoten (z. B. einen Mining Node, einen Blockketten-Orakel oder eine Blockketten-Plattform) erfolgen. Insbesondere kann dabei un ter einer Blockketten-Plattform eine Blockkette als Dienst (engl. Blockkette als Service) verstanden werden, wie dies insbesondere durch Microsoft oder IBM vorgeschlagen wird. Insbesondere können ein vertrauenswürdiger Knoten und/oder ein Knoten jeweils eine Knoten-Prüfsumme (z. B. eine digitale Signatur) in einem Datenblock hinterlegen (z. B. in denen von ihnen validierten und erzeugten Datenblock, der dann verket tet wird) , um insbesondere eine Identifizierbarkeit des Er- stellers des Datenblockes zu ermöglichen und/oder eine Iden tifizierbarkeit des Knotens zu ermöglichen. Dabei gibt diese Knoten-Prüfsumme an, welcher Knoten beispielsweise den ent sprechenden Datenblock mit mindestens einem anderen Daten block des verteilten Datenbanksystems verkettet hat.
Unter "Transaktion" bzw. "Transaktionen" können im Zusammen hang mit der Erfindung beispielsweise ein Smart Contract [4] [5], eine Datenstruktur oder ein Transaktionsdatensatz ver standen werden, der insbesondere jeweils eine der Transaktio nen oder mehrere Transkationen umfasst. Unter "Transaktion" bzw. "Transaktionen" können im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise auch die Daten einer Transaktion eines Daten blocks einer Bockkette (engl. Blockchain) verstanden werden. Eine Transaktion kann insbesondere einen Programmcode umfas sen, der beispielsweise einen Smart Contract realisiert. Bei spielsweise können im Zusammenhang mit der Erfindung unter Transaktion auch eine Steuertransaktion und/oder Bestäti gungstransaktion verstanden werden. Alternativ kann eine Transaktion beispielsweise eine Datenstruktur sein, die Daten speichert (z. B. die Steuerbefehle und/oder Vertragsdaten und/oder andere Daten wie Videodaten, Nutzerdaten, Messdaten etc . ) .
Insbesondere ist unter "Speichern von Transaktionen in Daten blöcken", "Speichern von Transaktionen" und dergleichen ein direktes Speichern oder indirektes Speichern zu verstehen. Unter einem direkten Speichern kann dabei beispielsweise ver standen werden, dass der entsprechende Datenblock (des ver teilten Datenbanksystems) oder die entsprechende Transaktion des verteilten Datenbanksystems) die jeweiligen Daten um fasst. Unter einem indirekten Speichern kann dabei beispiels weise verstanden werden, dass der entsprechende Datenblock oder die entsprechende Transaktion eine Prüfsumme und optio nal einen Zusatzdatensatz (z. B. einen Verweis oder eine An gabe zu einem Speicherort) für entsprechende Daten umfasst und die entsprechenden Daten somit nicht direkt in dem Daten block (oder der Transaktion) gespeichert sind (also stattdes- sen nur eine Prüfsumme für diese Daten) . Insbesondere können beim Speichern von Transaktionen in Datenblöcken diese Prüf summen beispielsweise validiert werden, so wie dies bei spielsweise unter "Einfügen in das verteilte Datenbanksystem" erläutert ist.
Unter einem "Programmcode" (z. B. ein Smart Contract) kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Programmbe fehl oder mehrere Programmbefehle verstanden werden, die ins besondere in einer oder mehreren Transaktionen gespeichert sind. Der Programmcode ist insbesondere ausführbar und wird beispielsweise durch das verteilte Datenbanksystem ausge führt. Dies kann beispielsweise mittels einer Ausführungsum gebung (z. B. einer virtuellen Maschine) realisiert werden, wobei die Ausführungsumgebung bzw. der Programmcode vorzugs weise Turing-vollständig sind. Der Programmcode wird vorzugs weise durch die Infrastruktur des verteilten Datenbanksystems ausgeführt [4] [5] . Dabei wird beispielsweise eine virtuelle Maschine durch die Infrastruktur des verteilten Datenbanksys tems realisiert.
Unter einem "Smart Contract" kann im Zusammenhang mit der Er findung beispielsweise ein ausführbarer Programmcode verstan den werden [4] [5] (siehe insbesondere Definition "Programm code") . Der Smart Contract ist vorzugsweise in einer Transak tion eines verteilten Datenbanksystems (z. B. eine Blockket te) gespeichert, beispielsweise in einem Datenblock des ver teilten Datenbanksystems. Beispielsweise kann der Smart
Contract auf die gleiche Weise ausgeführt werden, wie dies bei der Definition von "Programmcode", insbesondere im Zusam menhang mit der Erfindung, erläutert ist.
Unter "Proof-of-Work-Nachweis" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Lösen einer rechenintensiven Aufgabe verstanden werden, die insbesondere abhängig vom Da- tenblock-Inhalt/Inhalt einer bestimmten Transaktion zu lösen ist [1] [4] [5] . Eine solche rechenintensive Aufgabe wird bei spielsweise auch als kryptographisches Puzzle bezeichnet.
Unter einem "verteilten Datenbanksystem", das beispielsweise auch als verteilte Datenbank bezeichnet werden kann, kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine dezentral verteilte Datenbank, eine Blockkette (engl. Blockchain) , ein distributed Ledger, ein verteiltes Speichersystem, ein dis- tributed ledger technology (DLT) based System (DLTS) , ein revisionssicheres Datenbanksystem, eine Cloud, ein Cloud- Service, eine Blockkette in einer Cloud oder eine Peer-to- Peer Datenbank verstanden werden. Auch können beispielsweise unterschiedliche Implementierungen einer Blockkette oder ei nes DLTS verwendet werden, wie z. B. eine Blockkette oder ein DLTS, die mittels eines Directed Acylic Graph (DAG) , eines kryptographischen Puzzles, einem Hashgraph oder eine Kombina- tion aus den genannten Implementierungsvarianten [6] [7] . Auch können beispielsweise unterschiedliche Konsensverfahren
(engl, consensus algorithms) implementiert werden. Dies kann beispielsweise ein Konsensverfahren mittels eines kryptogra- phischen Puzzles, Gossip about Gossip, Virtual Voting oder eine Kombination der genannten Verfahren sein (z. B. Gossip about Gossip kombiniert mit Virtual Voting) [6] [7] . Wird bei spielsweise eine Blockkette verwendet, so kann diese insbe sondere mittels einer Bitcoin-basierten Realisierung oder ei ner Ethereum-basierten Realisierung umgesetzt werden
[1] [4] [5] . Unter einem "verteilten Datenbanksystem" kann bei spielsweise auch ein verteiltes Datenbanksystem verstanden werden, von dem zumindest ein Teil seiner Knoten und/oder Ge räte und/oder Infrastruktur durch eine Cloud realisiert sind. Beispielsweise sind die entsprechenden Komponenten als Kno ten/Geräte in der Cloud (z. B. als virtueller Knoten in einer virtuellen Maschine) realisiert. Dies kann beispielsweise mittels VM-Ware, Amazon Web Services oder Microsoft Azure er folgen. Aufgrund der hohen Flexibilität der erläuterten Im plementierungsvarianten, können insbesondere auch Teilaspekte der genannten Implementierungsvarianten miteinander kombi niert werden, indem z. B. ein Hashgraph als Blockkette ver wendet wird, wobei die Blockkette selbst z. B. auch blocklos sein kann.
Wird beispielsweise ein Directed Acylic Graph (DAG) verwendet (z. B. IOTA oder Tangle) , sind insbesondere Transaktionen o- der Blöcke oder Knoten des Graphen miteinander über gerichte te Kanten miteinander verbunden. Dies bedeutet insbesondere, dass (alle) Kanten (immer) die gleiche Richtung haben, ähn lich wie dies z. B. bei Zeit ist. Mit anderen Worten ist es insbesondere nicht möglich rückwärts (also entgegen der ge meinsamen gleichen Richtung) die Transaktionen oder die Blö cke oder die Knoten des Graphen anzulaufen bzw. anzuspringen. Azyklisch bedeutet dabei insbesondere, dass es keine Schlei fen bei einem Durchlaufen des Graphen gibt. Bei dem verteilten Datenbanksystem kann es sich beispielswei se um ein öffentliches verteiltes Datenbanksystem (z. B. eine öffentliche Blockkette) oder ein geschlossenes (oder priva tes) verteiltes Datenbanksystem (z. B. eine private Blockket te) handeln.
Handelt es sich beispielsweise um ein öffentliches verteiltes Datenbanksystem, bedeutet dies, dass neue Knoten und/oder Ge räte ohne Berechtigungsnachweise oder ohne Authentifizierung oder ohne Anmeldeinformationen oder ohne Credentials dem ver teilten Datenbanksystem beitreten können bzw. von diesem ak zeptiert werden. Insbesondere können in einem solchen Fall die Betreiber der Knoten und/oder Geräte anonym bleiben.
Handelt es sich bei dem verteilten Datenbanksystem beispiels weise um ein geschlossenes verteiltes Datenbanksystem, benö tigen neue Knoten und/oder Geräte beispielsweise einen gülti gen Berechtigungsnachweis und/oder gültige Authentifizie- rungsinformationen und/oder gültige Credentials und/oder gül tige Anmeldeinformationen, um dem verteilten Datenbanksystem beitreten können bzw. von diesem akzeptiert zu werden.
Bei einem verteilten Datenbanksystem kann es sich beispiels weise auch um ein verteiltes Kommunikationssystem zum Daten austausch handeln. Dies kann beispielsweise ein Netzwerk oder ein Peer-2-Peer Netzwerk sein.
Unter "Datenblock", der insbesondere je nach Kontext und Rea lisierung auch als "Glied" oder "Block" bezeichnet sein kann, kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Da tenblock eines verteilten Datenbanksystems (z. B. eine Block kette oder eine Peer to Peer Datenbank) verstanden werden, die insbesondere als Datenstruktur realisiert ist und vor zugsweise jeweils eine der Transaktionen oder mehrere der Transaktionen umfasst. Bei einer Implementierung kann bei spielsweise die Datenbank (oder das Datenbanksystem) ein DLT basiertes System (DLTS) oder eine Blockkette sein und ein Da tenblock ein Block der Blockkette oder des DLTS. Ein Daten- block kann beispielsweise Angaben zur Größe (Datengröße in Byte) des Datenblocks, einen Datenblock-Header (engl. Block header) , einen Transaktionszähler und eine oder mehrere
Transaktionen umfassen [1]. Der Datenblock-Header kann bei spielsweise eine Version, eine Verkettungsprüfsumme, eine Da tenblockprüfsumme, einen Zeitstempel, einen Proof-of-Work Nachweis und eine Nonce (Einmalwert, Zufallswert oder Zähler, der für den Proof-of-Work Nachweis verwendet wird) umfassen [1] [4] [5] . Bei einem Datenblock kann es sich beispielsweise auch nur um einen bestimmten Speicherbereich oder Adressbe- reich der Gesamtdaten handeln, die in dem verteilten Daten banksystem gespeichert sind. Damit lassen sich beispielsweise blocklose (engl, blockless) verteilte Datenbanksysteme, wie z. B. die IoT Chain (ITC), IOTA, und Byteball, realisieren. Hierbei werden insbesondere die Funktionalitäten der Blöcke einer Blockkette und der Transaktionen miteinander derart kombiniert, dass z. B. die Transaktionen selbst die Sequenz oder Kette von Transaktionen (des verteilten Datenbanksys tems) absichern (also insbesondere sicherheitsgeschützt ge speichert werden) . Hierzu können beispielsweise mit einer Verkettungsprüfsumme die Transaktionen selbst miteinander verkettet werden, indem vorzugsweise eine separate Prüfsumme oder die Transaktionsprüfsumme einer oder mehrerer Transakti onen als Verkettungsprüfsumme dient, die beim Speichern einer neuen Transaktion in dem verteilten Datenbanksystem in der entsprechenden neuen Transaktion mit gespeichert wird. In ei ner solchen Ausführungsform kann ein Datenblock beispielswei se auch eine oder mehrere Transaktionen umfassen, wobei im einfachsten Fall beispielsweise ein Datenblock einer Transak tion entspricht.
Unter "Nonce" kann im Zusammenhang mit der Erfindung bei spielsweise eine kryptographische Nonce verstanden werden (Abkürzung für: "used only once" [2] oder "number used on- ce"[3]) . Insbesondere bezeichnet eine Nonce einzelne Zahlen oder eine Buchstabenkombination, die vorzugsweise ein einzi ges Mal in dem jeweiligen Kontext (z. B. Transaktion, Daten übertragung) verwendet wird. Unter "vorhergehende Datenblöcke eines (bestimmten) Datenblo ckes des verteilten Datenbanksystems" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise der Datenblock des verteil ten Datenbanksystems verstanden werden, der insbesondere ei nem (bestimmten) Datenblock direkt vorhergeht. Alternativ können unter "vorhergehender Datenblöcke eines (bestimmten) Datenblockes des verteilten Datenbanksystems" insbesondere auch alle Datenblöcke des verteilten Datenbanksystems ver standen werden, die dem bestimmten Datenblock vorhergehen. Hierdurch kann beispielsweise die Verkettungsprüfsumme oder die Transaktionsprüfsumme insbesondere nur über das dem be stimmten Datenblock direkt vorhergehenden Datenblock (bzw. deren Transaktionen) oder über alle dem ersten Datenblock vorhergehenden Datenblöcke (bzw. deren Transaktionen) gebil det werden.
Unter einem "Blockketten-Knoten" , "Knoten", "Knoten eines verteilten Datenbanksystems" und dergleichen, können im Zu sammenhang mit der Erfindung beispielsweise Geräte (z. B. Feldgeräte, Mobiltelefone ) , Rechner, Smart-Phones , Clients oder Teilnehmer verstanden werden, die Operationen (mit) dem verteilten Datenbanksystem (z. B. eine Blockkette) durchfüh ren [1] [4] [5] . Solche Knoten können beispielsweise Transakti onen eines verteilten Datenbanksystems bzw. deren Datenblöcke ausführen oder neue Datenblöcke mit neuen Transaktionen in das verteilte Datenbanksystem mittels neuer Datenblöcke ein- fügen bzw. verketten. Insbesondere kann dieses Validieren und/oder Verketten durch einen vertrauenswürdigen Knoten (z. B. einem Mining Node) oder ausschließlich durch vertrauens würdige Knoten erfolgen. Bei einem vertrauenswürdigen Knoten handelt es sich beispielsweise um einen Knoten, der über zu sätzliche Sicherheitsmaßnahmen verfügt (z. B. Firewalls, Zu gangsbeschränkungen zum Knoten oder ähnliches), um eine Mani pulation des Knotens zu verhindern. Alternativ oder zusätz lich kann beispielsweise ein vertrauenswürdiger Knoten beim Verketten eines neuen Datenblocks mit dem verteilten Daten banksystem, eine Knotenprüfsumme (z. B. eine digitale Signa- tur oder ein Zertifikat) in dem neuen Datenblock speichern. Damit kann insbesondere ein Nachweis bereitgestellt werden, der angibt, dass der entsprechende Datenblock von einem be stimmten Knoten eingefügt wurde bzw. seine Herkunft angibt. Bei den Geräten (z. B. dem entsprechenden Gerät) handelt es sich beispielsweise um Geräte eines technischen Systems und/oder industriellen Anlage und/oder eines Automatisie rungsnetzes und/oder einer Fertigungsanlage und/oder eines Energieübertragungssystems und/oder eines Energieerzeugungs systems und/oder eines Energiespeichersystems und/oder eines Energieverbrauchers, die insbesondere auch ein Knoten des verteilten Datenbanksystems sind. Dabei können die Geräte beispielsweise Feldgeräte sein oder Geräte im Internet der Dinge (IoT) sein, die insbesondere auch ein Knoten des ver teilten Datenbanksystems sind. Knoten können beispielsweise auch zumindest einen Prozessor umfassen, um z. B. ihre compu terimplementierte Funktionalität auszuführen.
Unter einem "Blockketten-Orakel " und dergleichen können im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise Knoten, Geräte oder Rechner verstanden werden, die z. B. über ein Sicher heitsmodul verfügen, das beispielsweise mittels Software- Schutzmechanismen (z. B. kryptographische Verfahren), mecha nische Schutzeinrichtungen (z. B. ein abschließbares Gehäuse) oder elektrische Schutzeinrichtungen verfügt (z. B. Tamper- Schutz oder ein Schutzsystem, das die Daten des Sicherheits moduls bei einer unzulässigen Nutzung/Behandlung des Block ketten-Orakel löscht umfasst) . Das Sicherheitsmodul kann da bei beispielsweise kryptographische Schlüssel umfassen, die für die Berechnung der Prüfsummen (z. B. Transaktionsprüfsum men oder Knotenprüfsummen) notwendig sind.
Unter einem "Rechner", einer "Vorrichtung" oder einem "Gerät" kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein Computer ( System) , ein Client, ein Smart-Phone, ein Gerät oder ein Server, die jeweils außerhalb der Blockkette angeordnet sind bzw. kein Teilnehmer des verteilten Datenbanksystems (z. B. der Blockkette) sind (also keine Operationen mit dem ver- teilten Datenbanksystem durchführen oder diese nur abfragen, ohne jedoch Transaktionen durchzuführen, Datenblöcke einfügen oder Proof-of-Work-Nachweise berechnen), verstanden werden. Alternativ kann insbesondere auch unter einem Rechner ein Knoten des verteilten Datenbanksystems verstanden werden. Mit anderen Worten kann insbesondere unter einem Gerät ein Knoten des verteilten Datenbanksystems verstanden werden oder auch ein Gerät außerhalb der Blockkette bzw. des verteilten Daten banksystems verstanden werden. Ein Gerät außerhalb des ver teilten Datenbanksystems kann beispielsweise auf die Daten (z. B. Transaktionen oder Steuertransaktionen) des verteilten Datenbanksystems zugreift und/oder von Knoten (z. B. mittels Smart Contracts und/oder Blockketten-Orakel ) angesteuert wer den. Wird beispielsweise eine Ansteuerung bzw. Steuerung ei nes Gerätes (z. B. ein als Knoten ausgebildetes Gerät oder ein Gerät außerhalb des verteilten Datenbanksystems) durch einen Knoten realisiert, kann dies z. B. mittels eines Smart Contracts erfolgen, der insbesondere in einer Transaktion des verteilten Datenbanksystems gespeichert ist.
[1]
Andreas M. Antonopoulos "Mastering Bitcoin: Unlocking Digital Cryptocurrencies", O'Reilly Media, December 2014
[2]
Roger M. Needham, Michael D. Schroeder "Using encryption for authentication in large networks of Computers" ACM: Communi cations of the ACM. Band 21, Nr. 12 Dezember 1978,
[3]
Ross Anderson "Security Engineering. A Guide to Building De- pendable Distributed Systems" Wiley, 2001
[4]
Henning Diedrich "Ethereum: Blockchains, Digital Assets,
Smart Contracts, Decentralized Autonomous Organizations", CreateSpace Independent Publishing Platform, 2016 [5]
"The Ethereum Book Proj ect/Mastering Ethereum"
https://github.com/ethereumbook/ethereumbook, Stand 5.10.2017
[6]
Leemon Baird
"The Swirlds Hashgraph Consensus Algorithm: Fair, Fast, Byz- antine Fault Tolerance",
Swirlds Tech Report SWIRLDS-TR-2016-01, 31.5.2016
[7]
Leemon Baird
"OverView of Swirlds Hashgraph",
31.5.2016
[8]
Blockchain Oracles
https : //blockchainhub . net/blockchain-oracles/
Stand 14.03.2018
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung in einem Energiesystem bereitgestellt. Die Vorrichtung ist eine Vorrichtung aus einer Vielzahl von Vor richtungen in dem Energiesystem. Das Energiesystem kann ein Energieverteilungsnetz sein, beispielsweise ein öffentliches Energieverteilungsnetz oder ein Mikronetz. Die Vorrichtungen können Knoten des Energiesystems sein. Die Vorrichtungen kön nen beispielsweise Energieerzeugungsvorrichtung, Energiever teilungsvorrichtung, Energiespeichervorrichtungen oder Ener gieverbrauchsvorrichtungen sein. In einem mit dem Energiesys tem assoziierten verteilten Datenbanksystem sind für die Vielzahl von Vorrichtungen Smart Contracts vorgesehen. Das verteilte Datenbanksystem kann mithilfe eines Datennetzes, an welches die Vorrichtungen angeschlossen werden können, reali siert werden. Beispielsweise kann für jede Vorrichtung ein entsprechender Smart Contract vorgesehen sein. Die Smart Contracts umfassen vorrichtungsspezifische Informationen für die entsprechende Vorrichtung. Bei dem Verfahren wird mindes- tens eine aktuelle Betriebsgröße der Vorrichtung erfasst und in Abhängigkeit von der mindestens einen aktuellen Be
triebsgröße und Informationen des Smart Contracts der Vor richtung und Informationen des Smart Contracts von mindestens einer weiteren Vorrichtung der Vielzahl von Vorrichtungen ein Betriebszustand der Vorrichtung eingestellt. Ferner wird der Betriebszustand der Vorrichtung in das verteilte Datenbank system eingegeben. Der Betriebszustand kann gemäß einer in dem Smart Contract der Vorrichtung definierten Regelung in das verteilte Datenbanksystem eingegeben werden. Zusätzlich kann die mindestens eine aktuelle Betriebsgröße gemäß einer in dem Smart Contract der Vorrichtung definierten Regelung in das verteilte Datenbanksystem eingegeben werden
Das verteilte Datenbanksystem kann beispielsweise eine Block- chain basierte Datenbank sein. Jeder Block der Blockchain enthält beispielsweise einen kryptographisch sicheren Hash- wert des jeweils vorhergehenden Blocks, was als die Verket tungsprüfsumme anzusehen ist. Mit anderen Worten werden durch eine Verkettungsprüfsumme verschiedene Datenblöcke, welche in der verteilten Datenbank gespeichert sind, derart miteinander verknüpft, dass es (nahezu) unmöglich ist, nur einen dieser Datenblöcke zu verändern, ohne dass dies anhand der Verket tungsprüfsumme bemerkbar ist.
Beispielsweise können Veränderungen im Smart Contract der Vorrichtung im verteilten Datenbanksystem unveränderbar pro- tokoliert werden. Dadurch können die vorrichtungsspezifischen Informationen einer Vorrichtung anderen Vorrichtungen zugäng lich gemacht werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass diese vorrichtungsspezifischen Informationen verfälscht werden und somit die anderen Vorrichtungen auf der Grundlage von unzu verlässigen Informationen arbeiten. Ferner sind sämtliche Än derungen des Betriebsverhaltens der Vorrichtungen nachvoll ziehbar, wodurch beispielsweise Fehlerzustände in dem Ener giesystem leichter nachvollziehbar sind. Darüber hinaus kann beispielsweise eine kryptographische Währung in Verbindung mit dem verteilten Datenbanksystem verwendet werden, um von einer Vorrichtung geleistete Dienste zu vergüten oder um von einer Vorrichtung bezogene Dienste zu bezahlen.
Bei einer weiteren Ausführungsform definiert die vorrich tungsspezifische Information eines jeweiligen Smart Contracts eine regulatorische Anforderung an die entsprechende Vorrich tung. Regulatorische Anforderungen können von sogenannten "Regulatoren" vorgegeben werden, beispielsweise von einer Energiesystembehörde, z.B. einer regionalen oder nationale Behörde, oder einem Energienetzbetreiber oder einem Verband von Energienetzbetreibern. Regulatorische Anforderungen kön nen regional unterschiedlich sein. Mittels der Smart
Contracts können den Vorrichtungen auf einfache Art und Weise die regulatorischen Anforderungen zugänglich gemacht werden und Änderungen der regulatorischen Anforderungen schnell und zuverlässig an die Vorrichtungen verteilt werden.
Die regulatorische Anforderungen können eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtung be treffen :
- eine Netzfrequenz, mit welcher elektrische Energie von der Vorrichtung bereitzustellen ist oder mit welcher der Vorrich tung elektrische Energie zugeführt wird;
- einen zulässigen Spannungsbereich einer Spannung, mit wel cher elektrische Energie von der Vorrichtung bereitzustellen ist oder mit welcher der Vorrichtung elektrische Energie zu geführt wird;
- Schnittstellen der Vorrichtung, z.B. Diagnoseschnittstellen und Steuerschnittstellen;
- eine Anforderung an eine Meldung von der Vorrichtung, bei spielsweise ein Meldungsformat oder eine Meldungshäufigkeit; und/oder
- eine Anforderung an einen Dienst der Vorrichtung, bei spielsweise eine Mindestbetriebsdauer oder einen Zeitraum, zu welchem von der Vorrichtung elektrische Energie bereitzustel len ist. Bei einer weiteren Ausführungsform definiert die vorrich tungsspezifische Information eines jeweiligen Smart Contracts physikalische Eigenschaften und/oder Größen der entsprechen den Vorrichtung. Auf diese Art und Weise können beispielswei se aktuelle Messgrößen und Betriebszustände der Vorrichtung anderen Vorrichtungen bereitgestellt werden.
Beispielsweise kann die vorrichtungsspezifische Information ein oder mehrere Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtung betreffen, beispielsweise:
- eine Leistungskurve,
- eine Vorhersage für eine Energiebereitstellung,
- einen Wartungsplan,
- eine Ladungskapazität,
- einen Ladestatus,
- eine Ladezyklusanzahl,
- eine Ladegeschwindigkeit, und/oder
- eine maximale Leistungsabgabe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform definiert die vorrich tungsspezifische Information eines jeweiligen Smart Contracts betreiberspezifische Anforderungen eines Betreibers der ent sprechenden Vorrichtung. Somit kann ein Betreiber einer Vor richtung auf einfache Art und Weise seine Bedingungen für den Betrieb seiner Vorrichtung den anderen Vorrichtungen bereit zustellen .
Zum Beispiel können die betreiberspezifischen Anforderungen eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften betreffen:
- einen Energiepreis,
- ein Benutzerprofil,
- ein Handelsverhalten,
- eine zeitliche Verfügbarkeit der Vorrichtung, und/oder
- einen zum Handel verfügbaren Energieanteil.
Die Vorrichtung kann beispielsweise ein konventionelles
Kraftwerk, eine Windkraftanlage, eine Photovoltaikanlage, ei ne Gezeitenkraftanlage, einen elektrischen Energiespeicher, und/oder ein Elektrofahrzeug mit einem elektrischen Energie speicher umfassen. Weitere Beispiele für Vorrichtungen des Energiesystems können beispielsweise Energieverteilungsanla gen und Energieübertragungsanlagen, wie zum Beispiel Hoch spannungsleitungen umfassen. Weiterhin können die Vorrichtun gen industrielle oder private Energieverbraucher, insbesonde re sogenannte Smart Devices, umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Vorrichtung in einem Energiesystem bereitgestellt. Die Vorrichtung ist eine Vorrichtung aus einer Vielzahl von Vorrichtungen in dem Ener giesystem. In einem mit dem Energiesystem assoziierten ver teilten Datenbanksystem sind Smart Contracts für die Vielzahl von Vorrichtungen vorgesehen. Beispielsweise ist für jede Vorrichtung ein Smart Contract vorgesehen. Die Smart
Contracts umfassen vorrichtungsspezifische Informationen für die entsprechenden Vorrichtungen. Die Vorrichtung umfasst ei nen Anschluss an ein Datennetz, um Daten in das verteilte Da tenbanksystem einzugeben und um Daten aus dem verteilten Da tenbanksystem abzurufen, und eine Verarbeitungsvorrichtung. Die Verarbeitungsvorrichtung ist ausgestaltet, mindestens ei ne aktuelle Betriebsgröße der Vorrichtung zu erfassen, und einen Betriebszustand der Vorrichtung abhängig von der min destens einen aktuellen Betriebsgröße und Informationen des Smart Contracts der Vorrichtung und Informationen des Smart Contracts von mindestens einer weiteren Vorrichtung der Viel zahl von Vorrichtungen einzustellen. Die Verarbeitungsvor richtung ist ferner ausgestaltet, den Betriebszustand der Vorrichtung in das verteilte Datenbanksystem einzugeben.
Die Vorteile der Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des zuvor beschriebenen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt worden sind, so dass hier auf eine Wieder holung verzichtet wird.
Des Weiteren wird gemäß einer Ausführungsform ein Computer programmprodukt bereitgestellt, insbesondere eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Verarbei- tungsvorrichtung bzw. einer Recheneinheit, welche mit einem Datennetz verbindbar ist, laden kann. Mit diesem Computerpro grammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen ausgeführt werden, wenn das Computerpro grammprodukt in der Verarbeitungsvorrichtung läuft. Dabei be nötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen des Verfahrens zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichte ten Anspruch insbesondere eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungs formen ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungs form ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z.B. C++), der noch compiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die ent sprechende Verarbeitungsvorrichtung bzw. Recheneinheit zu la den ist. Teile oder Parameter der Software können auch in ei nem zugeordneten Smart Contract abgelegt sein und von der Verarbeitungsvorrichtung geladen und ausgeführt werden.
Schließlich wird gemäß einer Ausführungsform ein elektronisch lesbarer Datenträger bereitgestellt, z.B. eine DVD, ein Mag netband, eine Festplatte oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Soft ware (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinforma tionen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Verarbeitungsvorrichtung bzw. Recheneinheit, welche mit einem Datennetz verbindbar ist, gespeichert werden, können alle Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchge führt werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Aus führungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrie ben . In Fig. 1 ist schematisch eine Blockchain gemäß einer Ausfüh rungsform der Erfindung dargestellt.
In Fig. 2 ist schematisch eine Vorrichtung gemäß einer Aus führungsform der Erfindung dargestellt, welche an ein Daten netz angeschlossen ist.
In Fig. 3 ist schematisch ein Ablaufdiadramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In Fig. 1 ist schematisch eine beispielhafte Blockchain 300 dargestellt. Die Blockchain 300 umfasst mehrere Datenblöcke 301-303, welche in Form einer Kette oder Folge von Datenblö cken 301-303 verknüpft sind. Jeder Datenblock 301-303 weist eine Verkettungsprüfsumme 311-313 auf, welche beispielsweise einen Hashwert darstellt. Die Prüfsumme 311-313 wird abhängig von dem jeweils vorhergehenden Datenblock innerhalb der
Blockchain oder innerhalb der Folge von Datenblöcken 301-303 bestimmt. Beispielsweise wird die Prüfsumme 312 des Daten blocks 302 abhängig von dem Datenblock 301 gebildet, was durch den entsprechenden Pfeil in der Fig. 1 dargestellt wird. Die Prüfsumme 312 bzw. 313 des Datenblocks 302 bzw. 303 kann beispielsweise ein Hashwert sein, welcher anhand der in dem jeweils vorhergehenden Datenblock 301 bzw. 302 gespei cherten Daten berechnet wird. Dadurch kann eine (unautori sierte) Modifikation des Datenblocks 301 bzw. 302 erfasst werden, indem der Datenblock 301 bzw. 302 mit der Prüfsumme 312 bzw. 313 verglichen wird.
In jedem Datenblock 301-303 können Transaktionen 320 gespei chert sein. Jede Transaktion 320 kann entsprechende Daten be inhalten oder auf entsprechende Daten verweisen, indem ein entsprechender Verweis oder eine entsprechende Zusatzinforma tion oder eine entsprechende Prüfsumme usw. abgespeichert wird . Die in den Datenblöcken 301-303 gespeicherten Daten (z.B. Transaktionen 320) können beispielsweise Versionsinformatio nen von in einem Datennetz gespeicherter Software oder Daten paketen umfassen. Dadurch schützt die Blockchain 300 vor ei ner unautorisierten Modifikation der Versionsinformationen innerhalb des durch die Blockchain 300 geschützten Datennet zes.
Die in den Datenblöcken 301-303 gespeicherten Daten (z.B. Transaktionen 320) können Smart Contracts enthalten.
In Fig. 2 ist ein Energiesystem 200 dargestellt, welches eine Vielzahl von Vorrichtungen 201-203 umfasst, welche über ein Energieübertragungsnetzes 260 miteinander in Verbindung ste hen. In der Fig. 2 sind lediglich drei Vorrichtungen 201-203 gezeigt, das Energiesystem 200 kann jedoch erheblich mehr Vorrichtungen umfassen, beispielsweise einige zig, einige hundert oder sogar einige tausend.
Jede der Vorrichtungen 201-203 umfasst eine Verarbeitungsvor richtung 211-213, beispielsweise eine CPU, eine zugeordnete Speichereinheit 221-223 und einen zugeordneten Anschluss 231- 233 zum Anschließen der Verarbeitungsvorrichtung 211-213 an ein Datennetz 270. Dem Energiesystem 200 ist ein verteiltes Datenbanksystem 250 zugeordnet, welches über die Verarbei tungsvorrichtung 211-213 und die Vernetzung der Verarbei tungsvorrichtung 211-213 über das Datennetz 270 realisiert wird. Über den Anschluss 231-233 an das Datennetz 270 kann die Verarbeitungsvorrichtung 211-213 Daten in das verteilte Datenbanksystem 250 eingeben und Daten aus dem verteilten Da tenbanksystem 250 abrufen.
Jede der Vorrichtungen 201-203 umfasst ferner mindestens eine energietechnische Vorrichtung 241-243, welche mit dem Ener gieübertragungsnetz 260 verbunden ist. Die energietechnische Vorrichtung 241-243 kann beispielsweise eine Windkraftanlage, eine Solarkraftanlage, ein elektrischer Energiespeicher, wie zum Beispiel eine Pufferbatterie, eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug, ein Elektrofahrzeug selbst, ein elektrischer Verbraucher in einem Industriebetrieb oder in einem Privat haushalt, ein konventionelles Kraftwerk (z.B. Kohlekraftwer ke, Gaskraftwerk oder Atomkraftwerk) oder ein Verteilsystem eines Energieverteilungsnetzes, beispielsweise ein Umspann werk, umfassen. Die energietechnische Vorrichtung 241-243 kann von der Verarbeitungsvorrichtung 211-213 überwacht und eingestellt werden. Beispielsweise kann die energietechnische Vorrichtung 241-243 Sensoren umfassen, welche aktuelle Be triebsdaten der energietechnischen Vorrichtung 241-243 an die Verarbeitungsvorrichtung 211-213 liefern. Ferner kann die energietechnische Vorrichtung 241-243 Aktuatoren und Konfigu rationseingänge umfassen, welche mit Steuersignalen von der Verarbeitungsvorrichtung 211-213 angesteuert werden.
Jeder Vorrichtung 201-203 ist in dem verteilten Datenbanksys tem 250 ein entsprechender Smart Contract vorgesehen. Der Smart Contract umfasst vorrichtungsspezifische Informationen für die entsprechende Vorrichtung 201-203.
Die Smart Contracts können Computerprotokolle sein, welche Verträge oder Verfahren abbilden oder überprüfen oder die Verhandlung oder Abwicklung eines Vertrags oder Verfahrens technisch unterstützen. Die implementierten Verfahren können beispielsweise eine Optimierung eines Betriebszustands der zugeordneten Vorrichtung 201-203 umfassen.
Das in Fig. 3 gezeigte und nachfolgend beschriebene Verfahren 400 wird auf einer oder mehreren der Verarbeitungsvorrichtung 211-213 ausgeführt. In der nachfolgenden Beschreibung wird beispielhaft anhand der Vorrichtung 201 das Verfahren be schrieben werden. Das Verfahren kann jedoch gleichzeitig oder zeitlich versetzt in jeder anderen Vorrichtung ausgeführt werden, beispielsweise in den Vorrichtungen 202 oder 203. Die in den Blöcken 401-403 beschriebenen Verfahrensschritte kön nen kontinuierlich oder in Zeitschritten wiederholt durchge führt werden. In Block 401 wird mindestens eine aktuelle Betriebsgröße der Vorrichtung 201 erfasst. Die aktuelle Betriebsgröße kann bei spielsweise eine aktuell lieferbare elektrischer Leistung o- der eine aktuell verfügbaren Speicherkapazität der Vorrich tung 201 umfassen.
Im Block 402 wird ein Betriebszustand der Vorrichtung 201 eingestellt. Der Betriebszustand wird in Abhängigkeit von der mindestens einen aktuellen Betriebsgröße eingestellt. Ferner wird der Betriebszustand in Abhängigkeit von Informationen des Smart Contract der Vorrichtung 201 und zusätzlich in Ab hängigkeit von Informationen des Smart Contracts von mindes tens einer weiteren Vorrichtung des Energiesystems 200 einge stellt. Die mindestens eine weitere Vorrichtung kann bei spielsweise die Vorrichtung 202 und/oder die Vorrichtung 203 sein. Die Einstellung des Betriebszustands der Vorrichtung 201 kann beispielsweise unter dem Gesichtspunkt einer Opti mierung des aktuellen Betriebs der Vorrichtung 201 oder einer übergreifenden Optimierung von mehreren Vorrichtungen 201-203 erfolgen .
Im Block 403 wird der nun gültige Betriebszustand der Vor richtung in das verteilte Datenbanksystem 250 eingegeben, beispielsweise in einen Block einer Blockchain. Eine Art und Weise, wie der nun gültige Betriebszustand in das verteilte Datenbanksystem eingegeben wird, kann in dem Smart Contract der Vorrichtung definiert sein. Zusätzlich kann auch die min destens eine aktuelle Betriebsgröße in das verteilte Daten banksystem 250 eingegeben werden, beispielsweise gemäß einer Regelung, die in dem Smart Contract der Vorrichtung definiert ist .
Zusammenfassend basiert das Verfahren auf dem dezentralen Da tenbanksystem 250, insbesondere einem dezentralen Blockchain- System, für Energiemanagement und Systemoptimierung. Grundle gende Merkmale sind, dass alle teilnehmenden Vorrichtungen des Systems, nachfolgend auch als Teilnehmer bezeichnet, mit einem Blockchain-basierten Netzwerk verbunden sind. Jeder Teilnehmer hält einen oder mehrere Smart Contracts, die das Verhalten der Teilnehmer und seiner zugeordneten elektrischen Anlage innerhalb des Systems
beschreiben. Als wesentliches Merkmal des Blockchain- basierten Netzwerks sind alle relevanten Informationen, wie zum Beispiel Betriebsgrößen und Betriebszustände, im gesamten Netzwerk verfügbar und können gemeinsam genutzt werden, wodurch eine volle Transparenz für die Teilnehmer sicherge stellt werden kann. Ferner werden die Daten sicher und unver änderlich gespeichert. Das System verfügt somit über eine de zentrale Steuerung. Der Smart Contract verfügt über eine Schnittstelle zur Steuerung der elektrischen Anlage, um die Kontrolle zu gewährleisten. Diese Schnittstelle
ist bidirektional. Somit können Zustände, Ist- oder Sollwerte abgefragt und eingestellt werden. Ferner kann eine Kryptowäh- rung innerhalb des Systems als Zahlungssystem verwendet wer den. Als Datennetz eignet sich sowohl ein öffentliches als auch ein privates Netzwerk, insbesondere ein Datenkommunika- tionsnetzwerk .
Bei dem Verfahren 400 kann somit eine zentrale Management- und/oder Kontrolleinheit im System durch eine dezentrale Steuerung ersetzt werden. Die dezentrale Steuerung wird durch das Blockchain-Netzwerk gewährleistet. Die Kontroll- und Ma nagementmechanismen spiegeln sich in den spezifischen Regeln der Smart Contracts für jeden Teilnehmer des Systems wider. Das System kann somit autonom ein Betriebsoptimum für einen jeden Zeitschrift finden.
Bei einer dezentralen Optimierung ohne eine zentrale Steue rung können beispielsweise Konsensprinzipien angewendet wer den. Folgende Aspekte können daher bei der Optimierung des Netzes und der Einstellung der jeweiligen Vorrichtung berück sichtigt werden.
Eine Konsensentscheidung ist eine Gruppenentscheidung. Es gibt verschiedene Ziele eines Konsensverfahrens, wie zum Bei spiel : - Suche nach einer Einigung: Ein Konsensmechanismus sollte dazu führen, dass die Gruppe so viel Zustimmung wie möglich findet ;
- Kollaborati : Alle Teilnehmer sollten darauf hinarbeiten, gemeinsam ein Ergebnis zu erzielen, welches das Interesse der Gruppe an erster Stelle setzt;
- Kooperativ: Alle Teilnehmer sollten nicht ihre eigenen In teressen in den Vordergrund stellen und eher zusammen als in dividuell arbeiten;
- Egalitär: Eine Gruppe, die versucht, einen Konsens zu fin den, sollte so egalitär wie möglich sein. Das bedeutet im Grunde genommen, dass jede einzelne Stimme gleich gewichtet wird. Die Stimme eines Teilnehmers kann nicht wichtiger sein als die eines anderen;
- Inklusiv: So viele Teilnehmer wie möglich sollten in den Konsensprozess einbezogen werden;
- Partizipatorisch : Der Konsensmechanismus sollte so beschaf fen sein, dass jeder Teilnehmer aktiv am Gesamtprozess teil nehmen sollte.
Ein Problem, das bei der Konsensfindung zu überwinden ist, wird häufig als das "Byzantinischen Generäle Problem" be zeichnet. Angenommen, einige Generäle wollen eine Stadt an greifen und haben zwei Probleme:
1. keine zentrale Instanz zur Steuerung von Armeen, und
2. angreifende Armeen können nur gewinnen, wenn alle Generäle ihre Kräfte aufeinander abstimmen.
Nachrichtenüberbringer werden für die Abstimmung der Generäle untereinander benötigt. Die Nachrichten können jedoch abge fangen, verändert oder vernichtet werden.
Eine vergleichbare Situation findet sich in einem großen Netzwerk bezogen auf übertragene Nachrichten. Teilnehmer kön nen nicht sicher sein, ob ihre Nachricht nicht kompromittiert wurde. Eine Lösung für dieses Problem stellt die Verwendung einer Blockchain dar. Eine Lösung für das Byzantinische Generäle Problem ist der "Nachweis der Arbeit" (englisch: "Proof of Work") . Der Nach weis der Arbeit umfasst, dass Teilnehmer, die einen nächsten (neuen) Datenblock (z.B. Smart Contract) erstellen wollen (sogenannte "Miner"), ein komplexes mathematisches Rätsel lö sen. Der Rechenaufwand zur Lösung des Rätsels ist so groß, dass dieser Vorgang Rechenleistung und damit Geld kostet. Mi ner, die es gelöst haben, stellen es anderen zur Überprüfung zur Verfügung. Die Verifizierung ist ein sehr einfacher Pro zess. Da es sehr schwierig ist, einen neuen Block zu erstel len und eine gewisse Zufälligkeit enthalten ist, ist es sehr wahrscheinlich, dass nicht immer derselbe Miner gewählt wird. So hat niemand eine diktatorische Macht. Die Überprüfung, ob ein Block oder die gesamte Kette gültig ist, ist eine sehr einfache Aufgabe. Mit dieser Technik ist es möglich, zu über prüfen, ob ein Datenblock (z.B. Smart Contract) auf seinem Weg kompromittiert wurde oder nicht.
Allgemein kein ein Smart Contract für eine Vorrichtung in ei nem Energiesystem beispielsweise drei verschiedene Abschnitte umfassen .
Ein erster Abschnitt betrifft beispielsweise regulatorische Anforderungen von beispielsweise einer Energiesystembehörde oder Energienetzbetreibern an die jeweilige Vorrichtung. Die Energiesystembehörde kann beispielsweise eine nationale staatliche Einrichtung oder ein landesweit arbeitender oder regionaler Verband von Energieversorgern sein. In dem ersten Abschnitt werden Regularien und Anforderungen für das Ener giesystem spezifiziert. Die Regularien und Anforderungen kön nen dazu dienen, die unter Umständen gegenläufigen Größen Um weltverträglichkeit, Energiesicherheit und Energiegerechtig keit in gewünschte oder angestrebte Verhältnisse zu setzen. Die Energiegerechtigkeit kann beispielsweise eine Energiebe- zahlbarkeit und eine Energiezugänglichkeit umfassen. Die Energiesicherheit kann beispielsweise eine Zuverlässigkeit des Energiesystems betreffen, beispielsweise in Bezug auf Verfügbarkeit, Ausfallzeit und Redundanzen. Die regulatorische Anforderungen können somit strategische Ziele eines Landes oder einer Region widerspiegeln und daher andere Kategorien außer Kraft setzen, um beispielsweise eine sichere Energieversorgung zu gewährleisten.
Die regulatorischen Anforderungen können weiterhin beispiels weise technische Spezifikationen, wie zum Beispiel eine Netz frequenz oder zulässige Spannungsbereiche, Anforderungen an Meldungen und Nachrichten von der Vorrichtung, Schnittstellen der Vorrichtung und deren Verhalten sowie Anforderungen an von der Vorrichtung zu erbringenden Diensten umfassen.
Ein zweiter Abschnitt betrifft beispielsweise physikalische und technische Eigenschaften und Größen der Vorrichtung. Die se Eigenschaften und Größen können beispielsweise von dem Hersteller der Vorrichtung vorgegeben sein und/oder von der Vorrichtung aus einem aktuellen Betriebszustand abgeleitete Größen darstellen. Dies kann beispielsweise eine Leistungs kurve, eine Vorhersage für eine Energiebereitstellung, einen Wartungsplan, eine Ladungskapazität, einen Ladestatus, eine Ladezyklusanzahl, eine Ladegeschwindigkeit und/oder eine ma ximale Leistungsabgabe betreffen.
In diesem Abschnitt können beispielsweise auch technische und betriebliche Grenzen und Merkmale der Vorrichtung von einem Hersteller definiert werden. Beispielsweise kann der Typ ei nes Windkraftgenerators definiert werden, z.B. eine doppelt gespeiste asynchrone Maschine (englisch: Double fed induction machine, DFIG) , mag DD (direct drive) , elec DD, Up-& Down- wind, Multirotor, vertikale und horizontale Systeme, Helix, Airborne Systeme mit In-Air- oder On-Boden-Erzeugung (Kite- Systeme) .
Im Bereich einer Solarenergieanlage kann der Typ oder die Bauform der Solarzellen, zum Beispiel Silizium, Perowskit, CIGS, CdTe, Organische oder Mehrfachsolarzellen, oder die Art von solarthermischen Systemen, zum Beispiel Paraboirinnen-, Fresnel-, Turm-, Stirling-System, definiert sein.
Ferner können Wechselrichtersysteme zur Unterstützung von So larstromsystemen definiert sein.
Im Bereich von Untersee- und Meeresturbinen kann der Typ de finiert sein, z.B. Gezeitenkraftwerk, Wellenkraftwerk oder Flusskraftwerk .
Ferner können Merkmale eines Biomassekraftwerks definiert sein .
Weitere Kraftwerke und deren Merkmale können in diesem Ab schnitt definiert sein, zum Beispiel:
Hydro-Systeme : Pumpspeicher, Flussströmung;
Geothermie-Systeme: dampf- oder flüssigkeitsdominiert; Biomasseanlagen.
Bei Energiespeichersysteme können Art und weitere Merkmale definiert sein, beispielsweise:
chemische Speichersysteme: Redox, Galvanisch, Lithium; Wärmespeichersysteme (z.B. ETES);
mechanische Speichersysteme: kinetisch (z.B. Schwung rad), potential (z.B. Luftdruck);
elektrische Speichersysteme: Kondensatoren, supraleiten der magnetischer Speicher.
Ein dritter Abschnitt betrifft beispielsweise betreiberspezi fische Informationen. Ein Betreiber der Vorrichtung kann bei spielsweise ein Kunde des Energiesystems, ein Besitzer oder Eigentümer der Vorrichtung oder ein Betreiber der Vorrichtung sein. Jeder Betreiber kann individuelle Regeln für das Ver halten der Vorrichtung auf der Grundlage von individuellen Präferenzen definieren. Dies können beispielsweise Anforde rungen oder Größen sein, welche ein Betreiber der Vorrichtung vorgibt, um beispielsweise einen zuverlässigen und wirt schaftlichen Betrieb der Vorrichtung sicherzustellen. Die be- treiberspezifischen Informationen umfassen beispielsweise ei nen Energiepreis, welcher auch zeitabhängig sein kann, ein Benutzerprofil, ein Handelsverhalten, eine zeitliche Verfüg barkeit der Vorrichtung und/oder einen zum Handel verfügbaren Energieanteil .
Nachfolgend werden beispielhaft Ausgestaltungen von Smart Contracts von drei beispielhaften elektrischen Anlagen be schrieben werden.
Die erste beispielhafte elektrische Anlage betrifft eine Tur bine einer Windkraftanlage. Die in dem Smart Contract hinter legten regulatorischen Anforderungen an die Windkraftanlage können beispielsweise technische Anforderungen, wie zum Bei spiel eine Netzspannung, eine Netzfrequenz und Hilfsdienste umfassen. Weiterhin können die regulatorischen Anforderungen an die Turbine der Windkraftanlage Anforderungen an Schnitt stellen, beispielsweise Anforderungen an eine Steuerung und Überwachung der Vorrichtung (englisch: Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA) , sowie Leistungssollwerte umfas sen. Ferner können die regulatorischen Anforderungen Anforde rungen an einen Produktionsdatenbericht umfassen.
Die in dem Smart Contract hinterlegten technischen Eigen schaften und Größen der Turbine der Windkraftanlage können beispielsweise Leistungskurven, eine Erzeugungsvariabilität, eine Energiebereitstellungsvorhersage sowie Wartungspläne um fassen.
Insbesondere können in diesem Teil des Smart Contracts defi niert sein:
Betriebsbeschränkungen und Anlagenfähigkeiten, zum Bei spiel: Betriebsleistungsbereiche (z.B. Nennleistung in kW), Blindleistungsbereiche, Frequenzbereiche, Spannungsbereiche, Frequenzänderungsrate, Spannungsasymmetrien, Frequenzrege lung, aktive Leistungsregelung, Drehreserve, Blindleistungs regelung, Blindleistungsänderungsraten, Spannungsregelung, Leistungsspitzen, Trägheitsreaktion, synthetische Trägheits- reaktion, Reservewirk-/Blindleistung, ungeregelte Betriebs art, Startverhalten nach Stromausfall, Inselbetrieb und Re- synchronisation;
Betriebszustandsinformationen, zum Beispiel: Turbinenzu stand (z.B. verfügbar, gestoppt, in Wartung), aktuelle Wind geschwindigkeit, aktuelle elektrische Leistung, aktuelle Blindleistung, aktuelle Frequenz, aktuelle Spannung und Lade zustand;
allgemeine Vorrichtungsinformationen, zum Beispiel:
Standortdetails und Turbinentyp;
vorhergesagte Betriebseigenschaften, zum Beispiel: vor hergesagte Betriebsdetails für zukünftige Zeiträume (z.B. nächste 10min, nächste Stunde, usw.) und vorhergesagte Aus fallzeiten (z.B. durch planmäßige Wartung) .
Die in dem Smart Contract hinterlegten betreiberspezifischen Informationen für die Turbine der Windkraftanlage können bei spielsweise Energiepreise, ein Handelsverhalten und eine zeitliche Verfügbarkeit umfassen.
Die zweite beispielhafte elektrische Anlage betrifft ein elektrisches Fahrzeug, welches beispielsweise über eine La destation mit dem Energiesystem gekoppelt ist. Die in dem Smart Contract hinterlegten regulatorischen Anforderungen an das elektrische Fahrzeug können beispielsweise technische An forderungen, wie zum Beispiel eine Netzspannung, eine Netz frequenz und Hilfsdienste umfassen. Weiterhin können die re gulatorischen Anforderungen Anforderungen an Schnittstellen, beispielsweise Anforderungen an eine Steuerung und Überwa chung der Vorrichtung (englisch: Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA) , sowie Leistungssollwerte umfassen. Fer ner können die regulatorischen Anforderungen Anforderungen an einen Produktionsdatenbericht umfassen. Die in dem Smart Contract hinterlegten technischen Eigenschaften und Größen des elektrischen Fahrzeugs können beispielsweise eine La dungskapazität, Ladezyklen, einen zeitlichen Verlauf eines Ladestroms, einen zeitlichen Verlauf eines Entladestroms so wie einen Ladestatus einer Antriebsbatterie des elektrischen Fahrzeugs umfassen. Die in dem Smart Contract hinterlegten betreiberspezifischen Informationen können beispielsweise ei ne handelbare Menge der in der Antriebsbatterie verfügbaren elektrischen Energie, eine Preissensitivität und Nutzungspro- file umfassen.
Die dritte beispielhafte elektrische Anlage betrifft eine elektrische Energiespeichervorrichtung. Die in dem Smart Contract hinterlegten regulatorischen Anforderungen an die elektrische Energiespeichervorrichtung können beispielsweise technische Anforderungen, wie zum Beispiel eine Netzspannung, eine Netzfrequenz und Hilfsdienste sowie Netzunterstützungs dienste umfassen. Weiterhin können die regulatorischen Anfor derungen Anforderungen an Schnittstellen, beispielsweise An- forderungen an eine Steuerung und Überwachung der Vorrichtung (englisch: Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA) , sowie Leistungssollwerte umfassen. Ferner können die regula torischen Anforderungen Anforderungen an einen Produktionsda tenbericht umfassen. Die in dem Smart Contract hinterlegten technischen Eigenschaften und Größen der elektrischen Ener giespeichervorrichtung können beispielsweise eine Ladungska pazität, Ladezyklen, einen zeitlichen Verlauf eines Lade stroms, einen Ladestatus, Kennlinien, maximale Eingangs- und Ausgangsleistungen, Ladungsvorhersagen, elektrische Verluste und Betriebsgrenzwerte (maximaler und minimaler Ladezustand) umfassen. Die in dem Smart Contract hinterlegten betreiber spezifischen Informationen können beispielsweise eine Preis sensitivität und Nutzungsprofile umfassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung aus einer Viel zahl von Vorrichtungen (201-203) in einem Energiesystem
(200), wobei in einem mit dem Energiesystem (200) assoziier ten verteilten Datenbanksystem (250) Smart Contracts für die Vielzahl von Vorrichtungen (201-203) vorgesehen sind, wobei die Smart Contracts vorrichtungsspezifische Informationen für die entsprechenden Vorrichtungen umfassen, wobei das Verfah ren (400) umfasst:
- Erfassen (401) von mindestens einer aktuellen Betriebsgröße der Vorrichtung,
- Einstellen (402) eines Betriebszustands der Vorrichtung in Abhängigkeit von der mindestens einen aktuellen Betriebsgröße und Informationen des Smart Contracts der Vorrichtung und In formationen des Smart Contracts von mindestens einer weiteren Vorrichtung der Vielzahl von Vorrichtungen (201-203), und
- Eingeben (403) des Betriebszustands der Vorrichtung in das verteilte Datenbanksystem.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorrichtungsspezifi sche Information eines jeweiligen Smart Contracts eine Rege lung zum Eingeben des Betriebszustands der Vorrichtung in das verteilte Datenbanksystem definiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die vor richtungsspezifische Information eines jeweiligen Smart
Contracts eine regulatorische Anforderung an die entsprechen de Vorrichtung definiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die regulatorische Anfor derung eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften der ent sprechenden Vorrichtung betrifft:
- eine Netzfrequenz,
- einen zulässigen Spannungsbereich,
- eine Schnittstelle der Vorrichtung,
- eine Anforderung an eine Meldung von der Vorrichtung, und/oder - eine Anforderung an einen Dienst der Vorrichtung.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorrichtungsspezifische Information eines jeweiligen Smart Contracts eine physikalische Eigenschaft und/oder Größe der entsprechenden Vorrichtung definiert.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorrichtungsspezifische Information ein oder mehrere der folgenden Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtung be trifft :
- eine Leistungskurve,
- eine Vorhersage für eine Energiebereitstellung,
- einen Wartungsplan,
- eine Ladungskapazität,
- einen Ladestatus,
- eine Ladezyklusanzahl,
- eine Ladegeschwindigkeit,
- eine maximale Leistungsabgabe
- einen Betriebsleistungsbereich,
- eine Nennleistung,
- einen Blindleistungsbereich,
- einen Frequenzbereich,
- einen Spannungsbereich,
- eine Frequenzänderungsrate,
- eine Spannungsasymmetrie,
- eine Frequenzregelung,
- eine aktive Leistungsregelung,
- eine Drehreserve,
- eine Blindleistungsregelung,
- eine Blindleistungsänderungsrate,
- eine Spannungsregelung,
- eine Leistungsspitze,
- eine Trägheitsreaktion,
- eine synthetische Trägheitsreaktion,
- eine Reservewirk-/Blindleistung,
- eine Eigenschaft einer ungeregelten Betriebsart,
- ein Startverhalten nach Stromausfall, - eine Eigenschaft eines Inselbetriebs,
- eine Resynchronisation,
- einen Turbinenzustand,
- eine aktuelle Windgeschwindigkeit,
- eine aktuelle elektrische Leistung,
- eine aktuelle Blindleistung,
- eine aktuelle Frequenz,
- eine aktuelle Spannung,
- einen Ladezustand,
- eine Information zum Standort,
- einen Turbinentyp
- einen vorhergesagten Betriebszustand für einen zukünftigen Zeitraum, und/oder
- eine vorhergesagte Ausfallzeit.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorrichtungsspezifische Information eines jeweiligen Smart Contracts eine betreiberspezifische Anforderung eines Betreibers der entsprechenden Vorrichtung definiert.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die betreiberspezifische Anforderung eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtung betrifft:
- einen Energiepreis,
- ein Benutzerprofil,
- ein Handelsverhalten,
- eine zeitliche Verfügbarkeit der Vorrichtung, und/oder
- einen zum Handel verfügbaren Energieanteil.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Veränderungen im Smart Contract der Vorrichtung im verteilten Datenbanksystem (250) unveränderbar protokoliert werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung umfasst:
- eine Windkraftanlage,
- eine Photovoltaikanlage,
- eine Gezeitenkraftanlage, - einen elektrischen Energiespeicher, und/oder
- ein Elektrofahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher.
11. Vorrichtung in einem Energiesystem, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung aus einer Vielzahl von Vorrichtungen (201— 203) in dem Energiesystem (200) ist, wobei in einem mit dem Energiesystem (200) assoziierten verteilten Datenbanksystem (250) Smart Contracts für die Vielzahl von Vorrichtungen (201-203) vorgesehen sind, wobei die Smart Contracts vorrich tungsspezifische Informationen für die entsprechenden Vor richtungen umfassen, wobei die Vorrichtung umfasst:
- einen Anschluss (231-233) an ein Datennetz (270), um Daten in das verteilte Datenbanksystem (250) einzugeben und um Da ten aus dem verteilten Datenbanksystem (250) abzurufen, und
- eine Verarbeitungsvorrichtung (211-213), welche ausgestal tet ist,
mindestens eine aktuelle Betriebsgröße der Vorrichtung zu erfassen,
einen Betriebszustand der Vorrichtung abhängig von der mindestens einen aktuellen Betriebsgröße und Informationen des Smart Contracts der Vorrichtung und Informationen des Smart Contracts von mindestens einer weiteren Vorrichtung der Vielzahl von Vorrichtungen (201-203) einzustellen, und
den Betriebszustand der Vorrichtung in das verteilte Da tenbanksystem einzugeben.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens (400) nach einem der Ansprüche 1- 10 ausgestaltet ist.
13. Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Verarbei tungsvorrichtung (211-213), welche mit einem Datennetz (270) verbindbar ist, ladbar ist, mit Programmmitteln, um alle Schritte des Verfahrens (400) nach einem der Ansprüche 1-10 auszuführen, wenn das Programm in der Verarbeitungsvorrich tung (211-213) ausgeführt wird. 14. Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicher ten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Verarbeitungsvorrichtung (211-213), welche mit einem Datennetz (270) verbindbar ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10 durchführen.
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