EP4302101A1 - Verfahren zur bestimmung eines elektrischen transfer-energieflusses in eine oder aus einer reserveeinheit, verwendung des ergebnisses dieses verfahrens und steuerungssystem zum durchführen des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines elektrischen transfer-energieflusses in eine oder aus einer reserveeinheit, verwendung des ergebnisses dieses verfahrens und steuerungssystem zum durchführen des verfahrens

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EP4302101A1
EP4302101A1 EP22716318.5A EP22716318A EP4302101A1 EP 4302101 A1 EP4302101 A1 EP 4302101A1 EP 22716318 A EP22716318 A EP 22716318A EP 4302101 A1 EP4302101 A1 EP 4302101A1
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EP
European Patent Office
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electrical
energy
energy flow
flow
transfer
Prior art date
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Pending
Application number
EP22716318.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Hackenberg
Jakob Giza
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Sonnen GmbH
Original Assignee
Sonnen GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Definitions

  • green energy the electrical power drawn from the transmission grid
  • gray power which is referred to as “grey energy” in the following.
  • gray energy is used regardless of how the gray energy was generated.
  • gray energy is therefore also used within the scope of the present invention for energy generated in a climate-neutral manner, which is supplied from the transmission network to the electrical consumer groups of the operators.
  • Coupling an electrical energy storage system to the consumer group connected to the transmission grid is a suitable way of increasing the proportion of self-consumption on the part of the operator.
  • Such an electrical energy Storage system has an electrical energy store, preferably in the form of a chargeable and dischargeable battery device. At times when the electrical power requirement of the electrical consumer group is greater than the electrical power provided by its own energy generating device, the missing electrical power can be made available from the battery device. However, it is illegal for regulations to store gray energy from the transmission grid in the battery system and feed it into the transmission grid at a later point in time as supposed green energy.
  • reserve units which were formerly also referred to as technical units, usually have such a performance potential for the provision of electrical control reserve that this negative and/or positive control reserve in the form of primary control reserve is now referred to as FCR (Frequency Containment Reserve).
  • FCR Frequency Containment Reserve
  • aFRR Automated Frequency Restoration Reserve
  • these are, for example, individual water or gas power plants for generating electrical energy with a power range of many megawatts, these power plants being ramped up or throttled accordingly to provide the desired positive or negative electrical control power.
  • reserve unit is defined much smaller than is customary in the art. This means that a reserve unit within the meaning of the invention is already present, for example, in the form of a system that has an individual electrical energy store coupled to an individual, defined electrical consumer group. Specifically, the reserve unit is defined as the sum of all electrical power units whose electrical power flows between this sum of power units and an external transmission network can be recorded via a common network connection point with a usually calibrated electrical meter device.
  • the electrical power units are designed:
  • - Energy storage as a combination unit for both receiving and delivering electrical energy, such as a trained as a battery building, or
  • the term “purely for absorption” means that it is not technically possible for the electrical power unit to deliver electrical energy or only to an insignificant extent of less than 10% compared to the electrical energy consumption.
  • the correspondingly reversed definition applies to the term "purely for sale”.
  • a reserve unit that is preferred in the context of this invention has: - an electrical consumer group defined via a grid connection point consisting of electrical power units purely for the consumption of electrical energy
  • An electrical energy storage system as an electrical power unit for both receiving and delivering electrical energy.
  • This combination of electrical power units is already found in many private and/or commercial buildings that are connected to a transmission network via a network connection point.
  • This network connection point has a preferably calibrated, first electrical meter device that records the electrical energy flow between the connected transmission network and the reserve unit.
  • This first electrical meter device determines a measured value Z1d as the network energy flow from the transmission network into the reserve unit.
  • the first electrical meter device determines a measured value Z1u as the network energy flow from the reserve unit out into the electrical transmission network.
  • the first electrical counter device is therefore preferably designed as a bidirectional counter.
  • electrical energy flows are to be understood as amounts of electrical energy that flow between defined connection points. By considering defined electrical energy flows at defined time intervals, the electrical energy flow becomes an electrical power flow. In the following, however, electrical energy flows are primarily discussed, because the associated time intervals are not important.
  • DE 10 2017 121 457 A1 discloses a system and a method for measuring electrical power, which solves the problem of the precise balancing of separate recording of green electricity and gray electricity and thus the desired determination of the transfer energy flows through the use of additional measurement technology hardware in the area of consumer groups in the form of building networks.
  • this system and method has the disadvantage that a large number of other counter devices must be installed in combination with an energy flow direction sensor in order to achieve the desired goal.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method which, with less effort, enables transfer energy flows in us from a reserve unit to be determined with accurate balancing.
  • the method has the following method steps:
  • the electrical consumer group are determined by further electrical counter devices in such a way that in a case distinction selected from the two case groups: - the energy generating device generates more electrical power than the electrical consumer group requires and
  • the energy generating device generates no electrical power or the same amount or less electrical power than the electrical consumer group requires combined with a boundary condition selected from:
  • the electrical energy store discharges, the transfer energy flow for the selected case group with the combined boundary condition is present as a measured value of a single one of the first or one of the further electrical meter devices.
  • the procedural steps of determining different energy flows in the defined time interval can be carried out directly or indirectly.
  • Arranging and reading one of the electrical metering devices selected from the group of the first electrical metering device and the other electrical metering devices in such a way that the measured value determined by the electrical metering device directly corresponds to the energy flow to be determined is regarded as directly determining an energy flow to be determined.
  • the first electrical meter device determines the flow of electrical energy from the transmission system into the reserve unit with a measured value Z1d and the flow of electrical energy from the reserve unit into the transmission system with a measured value Z1u.
  • Indirect determination of an energy flow to be determined is the calculation of measured values from several electrical metering devices selected from the group of the first electrical metering device and the other electrical metering devices in such a way that the energy flow to be determined is calculated and thus results indirectly.
  • the electrical energy generating device generates more total electrical power than is required in the electrical consumer group, part of the total power generated flows as feed power into the transmission network and/or part of the total power generated flows into the electrical energy to charge the electrical energy store -Storage system.
  • the proportion of consumer energy flow from the electrical energy generating device's can only be determined indirectly by calculating the measured values from a number of electrical metering devices.
  • the goal according to the invention of selecting and arranging further electrical meter arrangements in the reserve unit in such a way that the transfer energy flow is ultimately available as a measured value from a single electrical meter device has the following background.
  • the determined transfer energy flow In order for the determined transfer energy flow to be billable for a balance sheet, it must be available as a measured value from a calibrated electrical meter. Even if two measured values from two calibrated metering devices are used to calculate the transfer energy flow from the two measured values, the offsetting of two measured values only represents a measured variable and no longer a measured value in accordance with the regulatory provisions for the energy industry that apply in Germany. Metrics are not suitable for balance sheets. leave readings are generated exclusively via calibrated metering devices in accordance with the regulations mentioned.
  • Each of the electrical metering devices delivers measured values, regardless of whether they are calibrated or not. At least according to the regulations applicable in Germany, those electrical metering devices whose measured values represent the transfer energy flows for the respective case group with the combined boundary condition must be calibrated so that they can be used for business accounting.
  • Reserve unit with a defined, own energy production including the connected transmission network, the amount of available energy must be constant.
  • the energy represents a conserved variable.
  • the energy flows within the reserve unit and the energy flows flowing into and out of the reserve unit can be selected and related to one another in such a way that the transfer energy flows between the reserve unit that serve the grid or trade energy are different and let the transmission network calculate it.
  • the determination of the generator energy flow is preferably carried out as a determination of a generator-to-consumer energy flow from the electrical energy generating device into the electrical consumer group in the defined time interval.
  • the proportions of the energy generated Generation device outgoing energy flows that are fed into the transmission network and / or used to charge the electrical storage device are to be deducted from the total energy flow generated by the energy generation device.
  • the entire energy flow generated by the energy generating device is determined, which is then related to the other energy flows determined in such a way that the transfer energy is calculated taking into account the law of conservation of energy.
  • the ascertainment of the consumption energy flow is carried out as a ascertainment of the consumption energy flow of the electrical consumer group in the defined time interval. It is exclusively about the input power required by the electrical consumer group.
  • the transfer energy flow is determined using the energy conservation law using the formula:
  • Ebe storage energy flow between the electrical energy storage device and the electrical consumer group and/or the electrical transmission network and Eg2re network energy flow from the electrical transmission network into the reserve unit Also preferred is the method step of determining the generator energy flow from the electrical energy generating device to the electrical consumer group in the defined time interval with a first additional electrical counter device with a measured value Z2d for an energy flow in the direction of the electrical consumer group and/or in the direction of the electrical energy storage system and with a measured value Z2u for an energy flow oriented in the opposite direction, the electrical energy generating device being connected between the first electrical meter device and the first additional electrical meter device in such a way that electrical current generated with the electrical energy generating device can flow both via the first electrical counter device can be fed into the electrical transmission network, as well as via the first additional meter device for the electrical consumer group and/or for the el electrical energy storage system can be conducted, with the producer-to-consumer energy flow always being the smaller energy flow of the two energy flows:
  • the first further counter device serves to determine further energy flows within the reserve unit. These are represented by the measured values Z2d and Z2u.
  • the method is preferably additionally designed such that a total generator energy flow is determined by forming the difference between the energy flow measured value Z2d of the first additional meter and the measured value Z1d of the network energy flow and adding the following difference to it is: the measured value Z2u is subtracted from the measured value Z1u as the network energy flow from the reserve unit into the electrical transmission network.
  • the entire generator energy flow includes all of the energy generating device, in particular a photovoltaic system, generated electrical energy that can flow in at least one direction, selected from the group comprising the electrical consumer group, the transmission network and the electrical energy storage of the electrical energy storage - Systems.
  • a different arrangement of the first and second counter device results in a correspondingly different calculation of the entire generator energy flow.
  • the method is preferably designed such that a storage-to-consumer energy flow from the electrical energy storage device of the electrical energy storage system to the electrical consumer group is carried out in the defined time interval by forming a difference as follows: from the determined recording - Energy flow is deducted from the energy flow Z2d measured with the first further electrical counter device if this difference formed is greater than zero and if the difference formed is less than zero, the storage energy flow is set equal to zero.
  • a different arrangement of the first second metering device there is a correspondingly different calculation of the storage-to-consumer energy flow.
  • a particularly preferred development of the method is characterized in that an energy flow into the electrical energy storage device is determined with a measured value Z3d and the storage energy flow from the electrical energy storage device with a measured value Z3u using a second further counter device connected upstream of the electrical energy storage device.
  • the second further counter device is preferably designed as a two-direction counter.
  • the second further counter device is preferably used in the form of a calibrated counter device. In this way, energy flows flowing into and out of the electrical energy store can be determined in a suitable manner for the balance.
  • the two case groups relating to a size comparison of the intake energy flow to the total generator energy flow via the measured values of the first counter device and via the measured values of the second further counter device such as can be determined as follows: For the size comparison, the entire generator energy flow corresponds to Z1u-Z1d and the intake energy flow corresponds to Z3u-Z3d. This follows from the fact that the following equations hold:
  • the total generator energy flow is greater than the intake energy flow:
  • the transfer energy flow is determined as the measured value Z1d
  • the transfer energy flow is determined as the measured value Z3u and for the case group the total generator energy flow is less than or equal to the receiving energy flow, including the case that the total Generator Energy Flow is 0:
  • the transfer energy flow is determined as the measured value Z3d
  • the amount of the transfer energy flow for the first case group (the total generator energy flow is greater than the intake energy flow) is calculated as Z3u + Z1d, with the measured value Z3u , which corresponds to a discharge current of the electrical energy store, must be zero must, and under the boundary condition of a discharging electrical energy store Z1d must be equal to zero, because the electrical energy generation device provides sufficient electrical power for the electrical consumer group, so that no energy flow from the electrical transmission network is necessary. Furthermore, for the same reason, the energy flow in the form of the discharge current of the electrical energy store cannot be intended for the electrical consumer group. The only possibility remains that the energy flow in the form of the discharge current of the electrical energy store flows as a transfer energy flow into the electrical transmission network. Since the electrical energy store cannot discharge and charge at the same time, the meter reading Z1d must be zero in this scenario.
  • the amount of the transfer energy flow is determined as Z3d + Z1u, where under the boundary condition of a charging electrical energy storage device the meter reading Z1u is equal to zero must be, because the entire generator energy flow flows into the electrical consumer group, so that nothing can be fed into the electrical transmission network. Furthermore, the electrical energy store charges and therefore cannot simultaneously provide an electrical energy flow that flows into the electrical transmission network. Under the boundary condition of a discharged electrical energy store, the meter reading Z3d is necessarily equal to zero and the meter reading Z1u corresponds to the transfer energy flow, which flows from the electrical energy store into the electrical transmission network, because the entire generator energy flow in the direction of the electrical consumer group drains. The same applies to the formula of the amount of the transfer energy flow Z3d + Z1u for the extreme case that the generator energy flow is zero because the electric power generation device does not generate any electric power.
  • the object on which the invention is based is also achieved by using the results of one of the methods described above, wherein to determine transfer energy flows between an electrical see the transmission network and a procedural reserve unit, the measured values of at least one electrical metering device are determined who have the transfer energy flow to be determined under procedurally defined case groups and boundary conditions.
  • the method according to the invention must go through the method steps at least once to determine further electrical energy flows in such a way that, using the case distinction with the case groups including boundary conditions, the desired result is the transfer energy flow to be determined as a measured value of a single one of the first or one of the further electrical counts learning facilities are available. Once this goal has been achieved for a reserve unit together with its electrical counter devices, the method result obtained is used repeatedly in order to carry out the desired determination of the transfer energy flow as often as desired.
  • the transfer energy flow can be determined as a simple measured value.
  • the transfer energy flow is determined in defined procedural steps, which, however, can only be defined if the results of the method described above are available. The use of these process results is therefore available in the form of an independent process.
  • the system-maintaining energy flows include in particular the following energy flows:
  • the standby power consumption of the inverter usually amounts to a characteristic value of a few watts, which is drawn from the electrical transmission network in emergency operation, if the electrical energy store is so empty that the power supply to the inverter cannot be provided by the electrical energy store.
  • the reserve unit has an absorption-transfer energy flow of a few watts.
  • this is not an energy flow that serves the grid or the energy market, but a system-preserving energy flow that must be taken into account in a billing-relevant balancing of the transfer energy flow.
  • the situation is similar with the flow of energy from the electrical transmission network into the electrical energy store caused by the trickle charge of the electrical energy store. For a sustainable use of the electrical energy store, it is necessary that this is protected from a so-called deep discharge. This applies in particular when the electrical energy store is a chargeable battery.
  • the electrical energy store is controlled, if required, in such a way that it is charged up to a defined charge level by means of an electrical energy flow from the electrical transmission network. This is also an emergency solution in the event that the electrical energy generating device cannot provide any or too little energy.
  • This system-maintaining energy flow also appears as part of the specific transfer energy flow, but is neither useful for the grid nor for the energy market. Consequently, this energy flow must also be taken into account in a billing-relevant balancing of the transfer energy flow.
  • the electrical energy store It is also necessary for sustainable use of the electrical energy store that it has to be fully charged once within a defined time window. If this cannot be guaranteed by the electrical energy generating device in the required time window, the required energy flow is obtained from the electrical energy transmission network as an emergency solution.
  • the usual electrical power for this corresponds regularly to the maximum possible electrical input power of the inverter, which ensures the conversion of alternating current from the electrical transmission network into the direct current required for charging the electrical energy storage device.
  • the state of charge of the electrical energy store is correspondingly small and - The full charge cycle is achieved without the electrical energy store being fully charged once in this full charge cycle. registered by the tax system. This information makes it easier to calculate the system-maintaining energy flows from the determined transfer energy flows.
  • balancing periods can be selected and defined within which the determined transfer energy flows are balanced and thus become relevant for billing for the operator of the reserve unit.
  • the transfer energy flows can also be determined subsequently using stored energy flow data sets.
  • the same statements made above regarding the length of the time intervals and the additional definable balancing periods apply.
  • One of the above-described methods or one of the above-described use of method-related results is preferably carried out in a control unit of the electrical energy storage system. This means that the entire logic of the required algorithm is located in a decentralized manner within the reserve unit.
  • control system designed and set up to carry out one of the methods described above or designed and set up to use results according to the method as described above.
  • control system can be completely decentralized, for example embodied within the reserve unit.
  • some or all of the system components can be positioned elsewhere than in the decentralized reserve unit.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a reserve unit RE connected to an electrical transmission network G with an electrical energy generation device PV with an electrical energy storage system ESS having an electrical energy storage device B;
  • FIG. 2 Energy flows that can occur between the interacting system components shown in FIG. 1;
  • FIG. 5a Energy flows between the system components from FIGS. 1 and 2 for a second case group Epv>Ed with the boundary condition of a discharging electrical energy store B;
  • FIG. 5b Energy flows between the system components from FIGS. 1 and 2 for the second case group Epv>Ed with the boundary condition of a charging electrical energy store B and
  • FIG. 6 shows a flow chart to clarify the use of method results for determining the transfer energy flow.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a reserve unit RE connected to an electrical transmission network G with an electrical energy generating device PV and an electrical energy storage system ESS having an electrical energy store B.
  • reserve units RE often represent electrical building networks into which the electrical energy generating device PV and the electrical energy storage system ESS are integrated. These electrical building networks are connected to the electrical transmission network G via what is known as a network connection point NAP.
  • NAP network connection point
  • To the energy flows from the electrical transmission network G in the reserve unit RE and from the reserve unit RE in the electrical transfer To balance transmission network G in a way that is relevant to billing, a usually calibrated first electrical meter device Z1 is used at this interface, preferably in the form of a two-way meter, particularly preferably a so-called smart meter.
  • a first additional electrical counter device Z2 is also preferably designed as a bidirectional counter. Between the first electrical metering device Z1 and the first additional electrical metering device Z2, the electrical energy generating device PV is integrated into the reserve unit RE in a branching manner. The first further electrical meter device Z2 thus determines a meter reading Z2d for the energy flows directed downwards to an electrical consumer group D of the reserve unit RE and a meter reading Z2u for the energy flows directed upwards in the direction of the electrical transmission network G. Which ones are involved in detail is explained below in connection with FIG.
  • the electrical energy storage system ESS with the chargeable and dischargeable electrical energy storage device B.
  • the energy flows in and out the electrical energy storage system ESS can be recorded via a second additional electrical counter device Z3.
  • the energy flows flowing in the direction of the electrical energy store B are recorded as measured values Z3d and the energy flows flowing from the electrical energy store B in the direction of the electrical transmission system G are recorded as measured values Z3u.
  • the electrical energy storage system ESS also has a control device SE. This control device SE is used for the best possible control of all energy flows between the components of the overall system shown, as explained below.
  • FIG. 2 shows the energy flows that can occur between the interacting system components shown in FIG. 1 using the representation of the system components that is identical to that in FIG.
  • the sum of the energy flows that flow from the electrical transmission system G into the reserve unit RE is recorded as the measured value Z1d. Specifically, these are the following energy flows:
  • the measured value Z1u represents the sum of the energy flows that flow from the reserve unit RE into the electrical transmission network G. Specifically, these are the following energy flows:
  • the electrical energy store B is designed in such a way that it can only ever be either charged or discharged, there can only ever be a transfer energy flow Er into the reserve unit RE or a transfer energy flow Eh from the reserve unit RE.
  • the energy flows from the electrical energy generation system PV can be made up of the following components: - Epv2g, the previously mentioned feed-in energy flow of the electrical energy generating device PV into the electrical transmission grid G,
  • the transfer energy flow Eh flowing from the electrical energy storage device B and the energy flow portion in the form of the storage-to-consumer energy flow Eb2d remain, which also reaches the electrical consumer group D in order to meet their power requirements in the form of the collected consumers together with to cover the energy flow shares Epv2d and Eg2d.
  • the control device SE of the electrical energy storage system ESS is set up and designed in such a way that Eg2d is minimized.
  • This energy flow control is performed by algorithms using a range of current and forecast parameters. These include in particular: - the power requirement of the electrical consumer group D,
  • transfer energy flow E A determination of the transfer energy flows Eh and Er that is as simple as possible is of interest. These two energy flows are collectively referred to below as the transfer energy flow E. If one considers the reserve unit RE and the electrical transmission network G connected to it as a closed system, the following applies according to the law of conservation of energy:
  • Ebe is the entire energy flow flowing from the electrical energy store
  • Eg2re is the entire energy flow flowing between the electrical transmission network G and the reserve unit RE.
  • the energy flow Epv2d from the electrical energy generation device PV is always the minimum of two energy flows, namely the total energy flow Epv generated by the electrical energy generation device PV and the energy flow Ed required by the electrical consumer group D.
  • Epv2d min (Epv ; Ed)
  • Epv2d min (Z2d-Z1d+Z1u-Z2u; Z2d-Z3d+Z3u-Z2u)
  • the electrical energy generating device does not generate any electrical energy and can therefore also not contribute to covering the electrical power requirement of the electrical consumer group; the energy flow Epv2d is equal to zero. This simplifies the consideration according to the law of conservation of energy as follows:
  • the electrical energy generating device PV generates so much energy that the entire power requirement of the electrical consumer group D ge can be covered. This simplifies the consideration according to the law of conservation of energy as follows:
  • System-maintaining energy flows Esys occur with characteristic measured values when, for example, the electrical energy store B is empty and the electrical energy generating device PV currently and for the foreseeable future does not generate any electrical energy, so that there is a risk of an undesirable deep discharge of the storage system.
  • the electrical energy store B is then charged at least to a minimum state of charge using energy from the electrical transmission network G. Further examples of system-maintaining energy flows Esys are explained in the subclaims.
  • the electrical energy storage device B is designed as a battery, it can only be charged or discharged. Simultaneous discharging and charging are not possible for electrophysical reasons. For such a discharged electrical energy storage device B, it follows inevitably that no energy can flow in the direction of electrical energy storage device B—Z3d must therefore be zero.
  • the transfer energy flow E to be determined is therefore available as the sole measured value Z1u of the first electrical counter device Z1. Since this usually delivers calibrated measured values at the grid connection point NAP, the transfer energy flow E can be determined in this way for the first case group with the boundary condition of a discharging electrical energy storage device B in a way that is suitable for billing.
  • a charging electrical energy storage device B it follows that no energy flow occurs the electrical energy store B can be done out.
  • Z1u must therefore be zero.
  • the transfer energy flow E to be determined is therefore the only measured value Z3d of the second further electrical counter device Z3 before. If this delivers calibrated measured values, the transfer energy flow E can be determined in this way for the first case group with the boundary condition of a charging electrical energy store B in a way that is suitable for billing.
  • E Z3d + Z1u also applies here for the transfer energy flow. Because the electrical energy store B is exclusively discharged, Z3d is equal to zero and the transfer energy flow E to be determined results as the sole measured value Z1u from the calibrated first electrical counter device Z1.
  • the transfer energy flow E Z3d + Z1u. Because the electrical energy storage device B is exclusively charged, Z1u is equal to zero and the transfer energy flow E to be determined results as the sole measured value Z3d from the preferably calibrated second further electrical meter device Z3.
  • Figure 5b shows the remaining energy flows between the system components from Figures 1 and 2 for the second case group Epv>Ed with the boundary condition of a charging electrical energy store B.
  • the method described above makes it possible to find a meter notation based on a consideration in accordance with the law of conservation of energy, which, with differentiation using case groups combined with boundary conditions, becomes so simple that the transfer energy flow to be determined is available as a measured value from a single electrical meter device.
  • Figure 6 shows a flow chart to illustrate such a use of the method results for determining the transfer energy flow E.
  • the absolute value ratio between the total generated energy flow Epv of the electrical energy generating device PV and the energy flow Ed required at the same time for the electrical consumer group D in the reserve unit RE is determined.
  • the transfer energy flow E to be determined is determined in the form of a transfer energy flow Eh flowing out of the reserve unit RE or in the form of a transfer energy flow Er flowing into the reserve unit RE.
  • This method algorithm uses the previously obtained method results in order to ensure a billable determination of the transfer energy flows E in continuous operation of the reserve unit.
  • the algorithm shown here looks correspondingly different for the use of other method results likewise obtained according to the invention.
  • Such use of the method results is preferably implemented in a control unit SE, as shown schematically in FIGS. 1 to 5b.
  • the control unit SE is designed and set up to use the method results described as part of an implemented method.
  • the control device embodied in hardware and software to be fully or partially implemented in a centralized manner and thus determine the transfer energy flows for a large number of reserve units RE at different locations.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines elektrischen Transfer-Energieflusses (E) in eine oder aus einer Reserveeinheit (RE) mit •einer elektrische Verbrauchergruppe (D), • einem elektrisches Energie-Speicher-System (ESS) mit einem elektrischen Energiespeicher (B) und •einer elektrische Energieerzeugungsvorrichtung (PV), wobei die Reserveeinheit (RE) über eine erste elektrische Zählereinrichtung (Z1) zur Ermittlung der Netz-Energieflüsse zwischen dem Übertragungsnetz (G) und der Reserveeinheit (RE) an ein elektrisches Übertragungsnetz (G) angeschlossen ist. Erfindungsgemäß Verfahrensschritte sind: •Ermitteln eines Aufnahme-Energieflusses (Ed) der elektrischen Verbrauchergruppe (D) pro Zeiteinheit, •Ermitteln eines Netz-Energieflusses (Eg2re) vom elektrischen Übertragungsnetz (G) in die Reserveeinheit (RE) pro Zeiteinheit, •Ermitteln eines Erzeuger-Energieflusses der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung (PV) pro Zeiteinheit, •Ermitteln eines Speicher-Energieflusses (Ebe) zwischen dem elektrischen Energiespeicher (B) und der elektrischen Verbrauchergruppe (D) und/oder dem elektrischen Übertragungsnetz (G) pro Zeiteinheit und •Bestimmung des Transfer-Energieflusses (E) in der Zeiteinheit anhand des Energieerhaltungssatzes, wobei weitere elektrische Energieflüsse innerhalb der Reserveeinheit (RE) durch weitere elektrische Zählereinrichtungen (Z2,Z3) derart ermittelt werden, dass mit Fallunterscheidungen und Randbedingungen der Transfer-Energiefluss (E) als Messwert einer einzigen der ersten oder einer der weiteren elektrischen Zählereinrichtungen (Z1,Z2,Z3) vorliegt. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des Ergebnisses dieses Verfahrens und eine Steuereinrichtung (SE) eingerichtet und ausgebildet dieses Verfahren oder die Verwendung der Verfahrensergebnisse auszuführen.

Description

Verfahren zur Bestimmung eines elektrischen Transfer- Energieflusses in eine oder aus einer Reserveeinheit, Verwendung des Ergebnisses dieses Verfahrens und Steuerungssystem zum Durchführen des Verfahrens
Private und gewerbliche Betreiber elektrischer Energieerzeugungsvorrichtun gen aufweisend zum Beispiel Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen, Bio masseanlagen und Kraft-Wärme- Kopplungs-Anlagen, speisen derzeit Anteile der selbst erzeugten elektrischen Energie in Form von Strom in elektrische Über tragungsnetze ein. In vielen Ländern sind Systeme vorgesehen, die den Betrei ber für die Abgabe regenerativ gewonnener elektrischer Energie ins Übertragungsnetz Einspeisevergütungen zahlen. Die Höhe der Einspeisevergü tung ist in den letzten Jahren, insbesondere in Deutschland, deutlich gesunken. Daher ist für die Betreiber der Energieerzeugungsvorrichtungen der Eigenver brauch der selbst erzeugten elektrischen Energie durch am Übertragungsnetz angeschlossene Betreiber-eigene elektrische Verbrauchergruppen wirtschaftlich immer interessanter geworden. Die Menge der elektrischen Verbraucher des Betreibers, bildend eine elektrische Verbrauchergruppen ist über einen ge meinsamen Netzanschlusspunkt definiert.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung wird, die vom privaten oder gewerblichen Betreiber der Energieerzeugungsvorrichtung selbst erzeugte, elektrische Ener gie in Form von elektrischem, so genannten Grünstrom als „Grünenergie“ be zeichnet. Im Gegensatz dazu wird der aus dem Übertragungsnetz bezogene elektrische Strom als Graustrom bezeichnet, der nachfolgend als „Grauener gie“ bezeichnet wird. Der Begriff der Grauenergie wird unabhängig davon ver wendet, auf welche Weise die Grauenergie erzeugt wurde. Also auch für klimaneutral erzeugte Energie, die aus dem Übertragungsnetz an die elektri schen Verbrauchergruppen der Betreiber geliefert wird, findet im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff der Grauenergie Anwendung.
Zur Erhöhung des Eigenverbrauchanteils auf Seiten des Betreibers eignet sich die Kopplung eines elektrischen Energie-Speicher- Systems an die am Übertra gungsnetz angeschlossene Verbrauchergruppe. Ein solches elektrisches Energie- Speicher- System weist einen elektrischen Energiespeicher, bevorzugt in Form einer aufladbaren und entladbaren Batterieeinrichtung auf. In Zeiten, in denen der elektrische Leistungsbedarf der elektrischen Verbrauchergruppe größer ist als die durch die eigene Energieerzeugungsvorrichtung bereitgestellte elektri sche Leistung, kann die fehlende elektrische Leistung aus der Batterieeinrich tung zur Verfügung gestellt werden. Es ist jedoch regulatorisch unzulässig, dass Grauenergie aus dem Übertragungsnetz in der Batterieeinrichtung gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt als vermeintliche Grünenergie in das Übertra gungsnetz eingespeist wird. Da die messtechnische Infrastruktur es derzeit nicht erlaubt, eindeutig festzustellen, ob Grünenergie oder Grauenergie aus der Batterieeinrichtung in das Übertragungsnetz eingespeist oder über die Batterieeinrichtung von der Verbrauchergruppe verbraucht wird, ist die kombi nierte Speicherung von Grünenergie und Grauenergie in ein und derselben Batterieeinrichtung nicht möglich. Das Verbauen zweier getrennter Batterie einrichtungen, die jeweils nur mit Grünenergie oder nur mit Grauenergie gela den werden, ist unwirtschaftlich und nicht ressourcenschonend.
Die Betreiber der Übertragungsnetze sowie die Stromhändler haben jedoch ein großes Interesse daran, privat oder gewerblich verbaute Energie-Speicher- Systeme netzdienlich oder Energiehandel-dienlich nutzen zu können. Für solche Nutzungen erhält der Betreiber der Energie-Speicher-Systeme eine Vergütung. Deswegen ist es erforderlich, die in dieser Patentanmeldung als Transfer- Energieflüsse bezeichnete Energieflüsse derart zu ermitteln, dass diese Bilanz tauglich für eine Vergütungs-Abrechnung gegenüber dem Betreiber der Energie- Speicher-Systeme sind.
Aus Sicht der Übertragungsnetzbetreiber haben so genannte Reserveeinheiten, die früher auch als technische Einheiten bezeichnet wurden, zur Bereitstellung elektrischer Regelleistung üblicherweise ein solches Leistungspotential, dass diese negative und/oder positive Regelleistung in Form von Primärregelleis tung, jetzt als FCR (Frequency Containment Reserve) bezeichnet, oder Sekun därregelleistung, jetzt als aFRR (automated Frequency Restoration Reserve) bezeichnet, im Bereich vieler Megawatt abgeben oder aufnehmen können. Klassisch handelt es sich dabei beispielsweise um einzelne Wasser- oder Gas- Kraftwerke zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem Leistungsbereich vieler Megawatt, wobei diese Kraftwerke zur Bereitstellung der gewünschten positiven oder negativen elektrischen Regelleistung entsprechend hochgefah ren oder gedrosselt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Fachbegriff der Reserveeinheit jedoch sehr viel kleiner als fachüblich definiert. Das heißt eine Reserveeinheit im Sinne der Erfindung liegt beispielsweise bereits in Form eines Systems vor, das einen einzelnen elektrischen Energiespeicher gekoppelt mit einer einzel nen, definierten elektrischen Verbrauchergruppe aufweist. Konkret ist die Reserveeinheit als Summe aller elektrischer Leistungseinheiten definiert, deren elektrische Leistungsflüsse zwischen dieser Summe an Leistungseinheiten und einem externen Übertragungsnetz über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt mit einer, üblicherweise geeichten, elektrischen Zählereinrichtung erfassbar sind. Die elektrischen Leistungseinheiten sind dabei ausgebildet:
- rein zur Aufnahme elektrischer Energie, zum Beispiel alle üblichen elektrischen Verbraucher in einem Gebäudenetz,
- als Kombinationseinheit sowohl zur Aufnahme und zur Abgabe elektri scher Energie, beispielsweise ein als Batterie ausgebildeter Gebäude energiespeicher, oder
- rein zur Abgabe elektrischer Energie, beispielsweise eine auf oder an dem Gebäude montiere Photovoltaikanlage.
Der Begriff „rein zur Aufnahme“ heißt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass eine Abgabe elektrischer Energie der elektrischen Leistungseinheit nicht oder nur im nicht signifikanten Umfang von weniger als 10% im Vergleich zur Aufnahme elektrischer Energie technisch möglich ist. Die entsprechend umge kehrte Definition gilt für den Begriff „rein zur Abgabe“.
Gemäß dieser weit reichenden Definition weist eine im Rahmen dieser Erfin dung bevorzugt betrachtete Reserveeinheit auf: - eine über einen Netzanschlusspunkt definierte, elektrische Verbraucher gruppe bestehend aus elektrischen Leistungseinheiten rein zur Aufnahme elektrischer Energie
- eine elektrische Energieerzeugungsvorrichtung als elektrische Leistungs einheit rein zur Abgabe elektrischer Energie und
- ein elektrisches Energie-Speicher- System als elektrische Leistungseinheit sowohl zur Aufnahme als auch zur Abgabe elektrischer Energie.
Diese Kombination elektrischer Leistungseinheiten findet sich bereits vielfach in privat und/oder gewerblich genutzten Gebäuden, die über einen Netzan schlusspunkt an ein Übertragungsnetz angeschlossen sind. Dieser Netzan schlusspunkt weist eine, bevorzugt geeichte, erste elektrische Zählereinrichtung auf, die den elektrischen Energiefluss zwischen dem ange schlossenen Übertragungsnetz und der Reserveeinheit erfasst. Diese erste elektrische Zählereinrichtung bestimmt einen Messwert Z1d als Netz- Energiefluss aus dem Übertragungsnetz in die Reserveeinheit hinein. Weiterhin bestimmt die erste elektrische Zählereinrichtung einen Messwert Z1u als Netz- Energiefluss aus der Reserveeinheit hinaus in das elektrisches Übertragungs netz. Bevorzugt ist die erste elektrische Zählereinrichtung daher als Zweirich tungszähler ausgebildet.
Im Rahmen dieser Erfindung sind elektrische Energieflüsse als elektrische Ener giebeträge zu verstehen, die zwischen definierten Anschlusspunkten fließen. Durch die Betrachtung definierter elektrischer Energieflüsse in definierten Zeitintervallen wird der elektrische Energiefluss zu einem elektrischen Leis tungsfluss. Nachfolgend ist jedoch vornehmlich von elektrischen Energieflüssen die Rede, weil es auf die die zugehörigen Zeitintervalle nicht ankommt.
Aus der DE 10 2017 121 457 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Erfassen elektrischer Leistung bekannt, die der Problematik der bilanzierungsgenau getrennten Erfassung von Grünstrom und Graustrom und damit der gewünsch ten Ermittlung der Transfer- Energieflüsse durch den Einsatz zusätzliche Mess technik-Hardware im Bereich der Verbrauchergruppen in Form von Gebäude netzen begegnet. Dieses System und Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass eine Vielzahl weiterer Zählereinrichtungen in Kombination mit einem Energie flussrichtungssensor installiert werden müssen, um das gewünschte Ziel zu erreichen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, das mit einem geringeren Aufwand eine bilanzierungsgenaue Ermittlung von Transfer-Energieflüssen in uns aus einer Reserveeinheit ermög licht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Verwendung der Verfahrens ergebnisse und ein Steuerungssystem bereitzustellen, dass diese Verwendung der Verfahrensergebnisse implementiert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 1 , durch eine Verwendung der Ergebnisse eines solchen Ver fahrens mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 und durch ein Steuerungssys- tem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 19.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren folgende Verfahrensschritte auf:
Ermitteln eines Aufnahme-Energieflusses umfassend die elektrische Ver- brauchergruppe in einem definierten Zeitintervall,
Ermitteln eines Netz- Energieflusses zwischen dem elektrischen Übertra gungsnetz und der Reserveeinheit in dem definierten Zeitintervall, Ermitteln eines Erzeuger- Energieflusses der elektrischen Energieerzeu gungsvorrichtung in dem definierten Zeitintervall, · Ermitteln eines Speicher-Energieflusses zwischen dem elektrischen Ener giespeicher des elektrischen Energie-Speicher- Systems und der elektri schen Verbrauchergruppe und/oder dem elektrischen Übertragungsnetz in dem definierten Zeitintervall und • Bestimmung des Transfer- Energieflusses in dem definierten Zeitintervall anhand des Energieerhaltungssatzes, wobei weitere elektrische Energieflüsse innerhalb der Reserveeinheit zwischen mindestens zwei Baugruppen ausgewählt aus:
- dem Energiespeichersystem, - der Energieerzeugungsvorrichtung und
- der elektrischen Verbrauchergruppe durch weitere elektrische Zählereinrichtungen derart ermittelt werden, dass bei einer Fallunterscheidung ausgewählt aus den zwei Fallgruppen: - die Energieerzeugungsvorrichtung erzeugt mehr elektrische Leistung als die elektrische Verbrauchergruppe benötigt und
- die Energieerzeugungsvorrichtung erzeugt keine oder gleichviel oder weniger elektrische Leistung als die elektrische Verbrauchergruppe benötigt kombiniert mit einer Randbedingung ausgewählt aus:
- der elektrische Energiespeicher lädt auf und
- der elektrische Energiespeicher entlädt, der Transfer- Energiefluss für die ausgewählte Fallgruppe mit der kombinierten Randbedingung als Messwert einer einzigen der ersten oder einer der weiteren elektrischen Zählereinrichtungen vorliegt.
Die Verfahrensschritte des Ermittelns unterschiedlicher Energieflüsse im defi nierten Zeitintervall können direkt oder indirekt vorgenommen werden. Als direktes Ermitteln eines zu ermittelnden Energieflusses gilt das Anordnen und Ablesen einer der elektrischer Zählereinrichtungen ausgewählt aus der Gruppe der ersten elektrischen Zählereinrichtung und der weiteren elektri schen Zählereinrichtungen derart, dass der von der elektrischen Zählereinrich tung ermittelte Messwert direkt dem zu ermittelnden Energiefluss entspricht. Dies gilt beispielsweise für den Netz- Energiefluss zwischen dem elektrischen Übertragungsnetz und der Reserveeinheit durch die erste elektrische Zählerein richtung im Bereich des Netzanschlusspunktes. Wie bereits ausgeführt, ermit telt die erste elektrische Zählereinrichtung mit einem Messwert Z1d den elektrischen Energiefluss aus dem Übertragungsnetz in die Reserveeinheit und mit einem Messwert Z1u den elektrischen Energiefluss aus der Reserveeinheit in das Übertragungsnetz. Als indirektes Ermitteln eines zu ermittelnden Energieflusses gilt das Verrech nen von Messwerten mehrerer elektrischer Zählereinrichtungen ausgewählt aus der Gruppe der ersten elektrischen Zählereinrichtung und der weiteren elektri schen Zählereinrichtungen derart, dass sich der zu ermittelnde Energiefluss rechnerisch und damit auf indirekte Weise ergibt. Dies gilt beispielsweise für den Anteil der von der Reserveeinheit mit Hilfe der elektrischen Energieerzeu gungsvorrichtung selbst erzeugten elektrischen Energie, der von der elektri schen Verbrauchergruppe aufgenommen wird. Insbesondere, wenn die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung mehr elektrische Gesamtleistung generiert, als in der elektrischen Verbrauchergruppe benötigt wird, fließt ein Teil der generierten Gesamtleistung als Einspeiseleistung in das Übertragungs netz und /oder ein Teil der generierten Gesamtleistung fließt zum Auf laden des elektrischen Energiespeichers in das elektrische Energie-Speicher-System. In diesem Fall kann der Anteil des Verbraucher-Energieflusses von der elektri schen Energieerzeugungsvorrichtung nur indirekt über das Verrechnen der Messwerte mehrerer elektrischer Zählereinrichtungen ermittelt werden.
Auch wenn bei einem Verrechnen von Messwerten verschiedener elektrischer Zählereinrichtungen ein erfindungsgemäß zu ermittelnder Energiefluss nur als Nebenergebnis abfällt, verwirklicht dies das beanspruchte Merkmal des Ermit- telns des Energieflusses.
Das erfindungsgemäße Ziel einer Auswahl und Anordnung weiterer elektrischer Zähleranordnungen in der Reserveeinheit, derart, dass letztendlich der Trans fer-Energiefluss als Messwert einer einzigen elektrischen Zählereinrichtung vorliegt, hat folgenden Hintergrund. Damit der ermittelte Transfer- Energiefluss abrechnungstauglich für eine Bilanz ist, muss dieser als Messwert einer geeich ten elektrischen Zählereinrichtung vorliegen. Selbst wenn zwei Messwerte von zwei geeichten Zählereinrichtungen genutzt werden, um den Transfer- Energiefluss aus den beiden Messwerten zu berechnen, so stellt die Verrech nung zweier Messwerte gemäß den in Deutschland geltenden regulatorischen Vorschriften für die Energiewirtschaft nur noch eine Messgröße und keinen Messwert mehr dar. Messgrößen sind nicht bilanztauglich. Messwerte lassen sich gemäß der genannten Regularien ausschließlich über geeichte Zählerein richtungen generieren. Der Einsatz einer Mehrzahl geeichter elektrischer Zäh lereinrichtungen geht jedoch mit signifikant erhöhten Kosten und einem gesteigerten administrativen Aufwand einher. Daher liegt es im Interesse der Betreiber beschriebener Reserveeinheiten, die Anzahl geeichter elektrischer Zählereinrichtungen so gering wie möglich zu halten, aber gleichzeitig eine bilanztaugliche Ermittlung des Transfer- Energieflusses zu haben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wird jedoch nicht in der vorangehend beschriebenen Weise terminologisch zwischen Messwerten und Messgrößen differenziert. Jede der elektrischen Zählereinrichtungen liefert Messwerte, unabhängig davon, ob diese geeicht sind oder nicht. Zumindest gemäß den in Deutschland gültigen Regularien müssen diejenigen elektrischen Zählereinrich tungen, deren Messwerte die Transfer- Energieflüsse für die jeweilige Fallgrup- pe mit der kombinierten Randbedingung darstellen, geeicht sein, damit diese für eine betriebswirtschaftliche Abrechnung herangezogen werden können.
Die Bestimmung des Transfer- Energieflusses im Szenario der spezifischen Fall gruppe samt kombinierter Randbedingung erfolgt unter Anwendung des Ener- gieerhaltungssatzes. In einem abgeschlossenen System vorliegend die
Reserveeinheit mit einer definierten, eigenen Energieproduktion samt dem angeschlossenen Übertragungsnetz, muss die Menge der vorhandenen Energie konstant sein. Die Energie stellt eine Erhaltungsgröße dar. Folglich lassen sich die Energieflüsse innerhalb der Reserveeinheit und die in die Reserveeinheit und aus der Reserveeinheit fließenden Energieflüsse derart auswählen und miteinander in Beziehung setzen, dass sich die netzdienlich oder Energie handel-dienlich wirkenden Transfer- Energieflüsse zwischen der Reserveeinheit und dem Übertragungsnetz errechnen lassen. Bevorzugt wird das Ermitteln des Erzeuger-Energieflusses als ein Ermitteln eines Erzeuger- zu-Verbraucher-Energieflusses von der elektrischen Energie erzeugungseinrichtung in die elektrische Verbrauchergruppe in dem definierten Zeitintervall vorgenommen. Das heißt, die Anteile der von der Energieerzeu- gungsvorrichtung ausgehenden Energieflüsse, die in das Übertragungsnetz ein gespeist werden und/oder zum Aufladen der elektrischen Speichereinrichtung dienen sind vom gesamten erzeugen Energiefluss der Energieerzeugungsvor richtung abzuziehen. In alternativen Varianten des Verfahrens wird der gesam te von der Energieerzeugungsvorrichtung generierte Energiefluss ermittelt, der dann mit den übrigen ermittelten Energieflüssen so in Beziehung gesetzt wird, dass unter Beachtung des Energieerhaltungssatzes die Transfer-Energie errech net wird.
Kumulativ oder alternativ bevorzugt wird das Ermitteln des Aufnahme- Energieflusses als ein Ermitteln des Aufnahme- Energieflusses der elektrischen Verbrauchergruppe in dem definierten Zeitintervall vorgenommen. Es handelt sich dabei ausschließlich um die durch die elektrische Verbrauchergruppe be nötigte Aufnahmeleistung.
Wird das Ermitteln des Erzeuger- Energieflusses als ein Ermitteln eines Erzeu- ger-zu-Verbraucher-Energieflusses von der elektrischen Energieerzeugungs einrichtung in die elektrische Verbrauchergruppe in dem definierten Zeitinter vall und das Ermitteln des Aufnahme-Energieflusses als ein Ermitteln des Auf nahme-Energieflusses der elektrischen Verbrauchergruppe in dem definierten Zeitintervall vorgenommen, erfolgt die Bestimmung des Transfer- Energieflusses anhand des Energieerhaltungssatzes über die Formel:
E = (Ed - Epv2d - Ebe - Eg2re) mit: E Transfer- Energiefluss,
Ed Aufnahme-Energiefluss der elektrischen Verbrauchergruppe,
Epv2d Erzeuger-zu-Verbraucher Energiefluss,
Ebe Speicher-Energiefluss zwischen dem elektrischen Energiespeicher und der elektrischen Verbrauchergruppe und/oder dem elektrischen Übertragungsnetz und Eg2re Netz-Energiefluss vom elektrischen Übertragungsnetz in die Reserveeinheit Weiterhin bevorzugt wird der Verfahrensschritt des Ermittelns des Erzeuger- Energieflusses von der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung zur elektri schen Verbrauchergruppe in dem definierten Zeitintervall mit einer ersten weiteren elektrischen Zählereinrichtung mit einem Messwert Z2d für einen Energiefluss in Richtung der elektrischen Verbrauchergruppe und/oder in Rich tung des elektrischen Energie-Speicher-Systems und mit einem Messwert Z2u für einen entgegen gesetzt orientierten Energiefluss durchgeführt, wobei die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung zwischen der ersten elektrischen Zählereinrichtung und der ersten weiteren elektrischen Zählereinrichtung derart angeschlossen ist, dass sich mit der elektrischen Energieerzeugungsvor richtung generierter elektrischer Strom sowohl über die erste elektrische Zäh lereinrichtung in das elektrische Übertragungsnetz einspeisen lässt, als auch über die erste weitere Zählereinrichtung zur elektrischen Verbrauchergruppe und/oder zum elektrischen Energie-Speicher- System leiten lässt, wobei der Erzeuger-zu Verbraucher- Energiefluss stets als kleinerer Energiefluss der bei den Energieflüsse:
- Aufnahme-Energiefluss und
- gesamter Erzeuger- Energiefluss ermittelt wird.
Die erste weitere Zählereinrichtung dient dabei der Ermittlung weiterer Ener gieflüsse innerhalb der Reserveeinheit. Diese werden durch die Messwerte Z2d und Z2u repräsentiert. Bei der Bestimmung des Transfer- Energieflusses für die zwei Fallgruppen (Verhältnis erzeugte elektrische Leistung zur Leistungsauf- nähme der elektrischen Verbrauchergruppe) kombiniert mit den beiden jeweils möglichen Randbedingungen (Batterie lädt auf oder Batterie entlädt) stellt sich dann heraus, dass die erste weitere Zählereinrichtung für die Ermittlung des Transfer- Energieflusses nicht benötigt wird. Bevorzugt ist das Verfahren zusätzlich so ausgebildet, dass ein gesamter Erzeu ger-Energiefluss ermittelt wird, indem die Differenz zwischen dem Energief luss-Messwert Z2d der ersten weiteren Zählereinrichtung und dem Messwert Z1d des Netz- Energieflusses gebildet wird und dazu folgende Differenz addiert wird: vom Messwert Z1u als Netz- Energiefluss von der Reserveeinheit in das elektrische Übertragungsnetz wird der Messwert Z2u subtrahiert. Der gesamte Erzeuger- Energiefluss umfasst alle von der Energieerzeugungsvorrichtung, ins besondere einer Photovoltaik-Anlage, generierte elektrische Energie, die in mindestens eine Richtung fließen kann, ausgewählt aus der Gruppe umfassend die elektrische Verbrauchergruppe, das Übertragungsnetz und der elektrische Energiespeicher des elektrischen Energie-Speicher- Systems. Bei einer abwei chenden Anordnung der ersten zweiteren Zählereinrichtung ergibt sich eine entsprechend andere Berechnung des gesamten Erzeuger- Energieflusses.
Weiterhin bevorzugt ist das Verfahren ausgebildet, dass ein Speicher- zu- Verbraucher- Energiefluss von dem elektrischen Energiespeicher des elektri schen Energie-Speicher- Systems zur elektrischen Verbrauchergruppe in dem definierten Zeitintervall durchgeführt wird, indem eine Differenz wie folgt gebildet wird: von dem ermittelten Aufnahme- Energiefluss wird der mit der ersten weiteren elektrischen Zählereinrichtung gemessene Energiefluss Z2d abgezogen, sofern diese gebildete Differenz größer null ist und sofern die ge bildete Differenz kleiner null ist, wird der Speicher- Energiefluss gleich null gesetzt. Bei einer abweichenden Anordnung der ersten zweiteren Zählerein richtung ergibt sich eine entsprechend andere Berechnung des Speicher-zu- Verbraucher- Energieflusses.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens ist dadurch gekenn zeichnet, dass ein Energiefluss in den elektrischen Energiespeicher mit einem Messwert Z3d und der Speicher-Energiefluss aus dem elektrischen Energiespei cher mit einem Messwert Z3u mit Hilfe einer dem elektrischen Energiespeicher vorgeschalteten zweiten weiteren Zählereinrichtung ermittelt werden. Bevor zugt ist die zweite weitere Zählereinrichtung als Zwei richtungszäh ler ausgebil det. Weiterhin bevorzugt wird die zweite weitere Zählereinrichtung in Form einer geeichten Zählereinrichtung verwendet. Auf diese Weise lassen sich in und aus dem elektrischen Energiespeicher fließenden Energieflüsse Bilanz tauglich ermitteln. In einer Weiterbildung der Verfahrensvariante mit der vorangehend beschrie benen ersten und zweiten weiteren Zählereinrichtung ist vorgesehen, dass die zwei Fallgruppen betreffend einen Größenvergleich des Aufnahme- Energieflusses zum gesamten Erzeuger- Energiefluss über die Messwerte der ersten Zählereinrichtung und über die Messwerte der zweiten weiteren Zähler einrichtung wie folgt ermittelt werden: Für den Größenvergleich entspricht der gesamte Erzeuger-Energiefluss Z1u-Z1d und der Aufnahme- Energiefluss Z3u- Z3d. Dies folgt daraus, dass folgende Gleichungen gelten:
- der gesamte Erzeuger- Energiefluss ist gleich Z2d-Z1d + Z1u-Z2u und
- der Aufnahme- Energiefluss ist gleich Z2d-Z3d + Z3u-Z2u, wobei in beiden Gleichungen der Term Z2d-Z2u auftaucht. Folglich kann dieser Term beim Größenvergleich der beiden Energieflüsse weggelassen werden.
Weiterhin bevorzugt wird für die Fallgruppe der gesamte Erzeuger- Energiefluss ist größer als der Aufnahme- Energiefluss:
- unter der Randbedingung eines auf ladenden elektrischen Energiespeichers, das heißt Z3d>0, der Transfer-Energiefluss als der Messwert Z1d ermittelt,
- unter der Randbedingung eines entladenden elektrischen Energiespeichers, das heißt Z3u>0, der Transfer- Energiefluss als der Messwert Z3u ermittelt und für die Fallgruppe der gesamte Erzeuger- Energiefluss ist kleiner als oder gleich dem Aufnahme- Energiefluss, einschließlich dem Fall, dass der gesamte Erzeu ger-Energiefluss gleich 0 ist:
- unter der Randbedingung eines auf ladenden elektrischen Energiespeichers, das heißt Z3d>0, der Transfer- Energiefluss als der Messwert Z3d ermittelt,
- unter der Randbedingung eines entladendes elektrischen Energiespeichers, das heißt Z3u>0, der Transfer- Energiefluss als der Messwert Z1u ermittelt.
Dies folgt aus der Tatsache, dass sich der Betrag des Transfer- Energieflusses für die erste Fallgruppe (der gesamte Erzeuger- Energiefluss ist größer als der Auf nahme-Energiefluss) berechnet als Z3u + Z1d, wobei unter der Randbedingung eines aufladenden elektrischen Energiespeichers der Messwert Z3u, der einem Entladestrom des elektrischen Energiespeichers entspricht, gleich null sein muss, und unter der Randbedingung eines entladenden elektrischen Energie speichers Z1d gleich null sein muss, weil die elektrische Energieerzeugungsvor richtung genügend elektrische Leistung für die elektrische Verbrauchergruppe bereitstellt, so dass dazu aus dem elektrischen Übertragungsnetz kein Energief luss notwendig ist. Weiterhin kann aus dem gleichen Grund der Energiefluss in Form des Entladestroms des elektrischen Energiespeichers nicht für die elektri sche Verbrauchergruppe bestimmt sein. Es bleibt nur die Möglichkeit, dass der Energiefluss in Form des Entladestroms des elektrischen Energiespeichers als Transfer-Energiefluss in das elektrische Übertragungsnetz fließt. Da der elektri sche Energiespeicher nicht gleichzeitig entladen und laden kann, muss der Zähler-Messwert Z1d in diesem Szenario gleich null sein.
Für die zweite Fallgruppe: der gesamte Erzeuger- Energiefluss ist kleiner als oder gleich dem Aufnahme-Energiefluss, bestimmt sich der Betrag des Trans fer-Energieflusses als Z3d + Z1u, wobei unter der Randbedingung eines aufla denden elektrischen Energiespeichers der Zähler-Messwert Z1u gleich null sein muss, weil der gesamte Erzeuger- Energiefluss in die elektrische Verbraucher gruppe fließt, so dass nichts ins elektrische Übertragungsnetz eingespeist wer den kann. Weiterhin lädt der elektrische Energiespeicher auf und kann daher nicht gleichzeitig einen elektrischen Energiefluss bereitstellen, der in das elektrische Übertragungsnetz fließt. Unter der Randbedingung eines entladen den elektrischen Energiespeichers ist der Zähler-Messwert Z3d zwangsläufig gleich null und der Zähler-Messwert Z1u entspricht dem Transfer- Energiefluss, der aus dem elektrischen Energiespeicher kommend ins elektrische Übertra gungsnetz fließt, weil der gesamte Erzeuger- Energiefluss in Richtung der elektrischen Verbrauchergruppe abfließt. Das gleiche gilt für die Formel vom Betrag des Transfer- Energieflusses Z3d + Z1u für den Extremfall, dass der Er zeuger-Energiefluss gleich null ist, weil die elektrische Energieerzeugungsvor richtung keine elektrische Leistung generiert.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch die Verwendung der Ergebnisse eines der vorangehend beschriebenen Verfahren, wobei zur Bestimmung von Transfer- Energieflüssen zwischen einem elektri- sehen Übertragungsnetz und einer verfahrensgemäßen Reserveeinheit die Messwerte mindestens einer elektrischen Zählereinrichtungen ermittelt wer den, die unter verfahrensgemäß definierten Fallgruppen und Randbedingungen den zu bestimmenden Transfer- Energiefluss aufweisen.
Der Begriff der verfahrensgemäßen Reserveeinheit und der verfahrensgemäßen Fallgruppen und Randbedingungen bezieht die zum erfindungsgemäßen Verfah ren gemachten vorangehenden Ausführungen vollumfänglich mit ein. Dieser Begriff wurde gewählt, um Wiederholungen durch diese Bezugnahme zu ver meiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren muss zumindest einmal die Verfahrensschritte durchlaufen, weitere elektrische Energieflüsse derart zu ermitteln, dass unter Anwendung der Fallunterscheidung mit den Fallgruppen samt Randbedingun gen, als gewünschtes Ergebnis der zu ermittelnde Transfer-Energiefluss als Messwert einer einzigen der ersten oder einer der weiteren elektrischen Zäh lereinrichtungen vorliegt. Ist dieses Ziel für eine Reserveeinheit samt ihrer elektrischen Zählereinrichtungen einmal erreicht, so folgt die wiederholte Verwendung des gewonnenen Verfahrensergebnisses, um die gewünschte Be stimmung des Transfer- Energieflusses so oft wie gewünscht durchzuführen.
Sofern am Aufbau der Reserveeinheit- Komponenten keine Änderung vorge nommen wird, bleibt es auch dabei, mit Hilfe welcher Messwerte der elektri schen Zählereinrichtungen zu welchen Fallgruppen-Randbedingungs- Konstellationen der Transfer- Energiefluss als einfacher Messwert bestimmbar ist. Die Bestimmung des Transfer-Energieflusses erfolgt in definierten Verfah rensschritten, die sich jedoch nur definieren lassen, wenn die Ergebnisse des vorangehenden beschriebenen Verfahrens vorliegen. Es liegt somit die Verwen dung dieser Verfahrensergebnisse in Form eines eigenständigen Verfahrens vor.
Die vorangehend beschriebene Verwendung ist bevorzugt so weitergebildet, dass systemerhaltende Aufnahme-Energieflüsse in das elektrische Energie- Speicher-System, die nicht vom Aufnahme-Energiefluss der elektrischen Ver- brauchergruppe umfasst sind, ermittelt und gegenüber dem bestimmten elektrischen Transfer- Energiefluss bilanziert werden.
Die systemerhaltenden Energieflüsse umfassen insbesondere die folgenden Energieflüsse:
• ein Energiefluss verursacht durch eine Standby-Leistungsaufnahme eines im Energie-Speicher- System verbauten Wechselrichters, wenn der elekt rische Energiespeicher leer ist und die Standby-Leistungsaufnahme nicht gewährleisten kann,
• ein Energiefluss verursacht durch eine Erhaltungsladung des zum elektri schen Energie-Speicher- System gehörigen elektrischen Energiespeichers und
• ein Energiefluss verursacht durch eine zyklische Voll-Ladung des zum elektrischen Energie-Speicher- System gehörigen elektrischen Energie speichers.
Allen systemerhaltenden Aufnahme-Energieflüssen ist gemein, dass diese einen Energieaustausch zwischen dem elektrischen Übertragungsnetz und dem elektrischen Energiespeicher des elektrischen Energie-Speicher-Systems hervor- rufen. Diese Energieflüsse werden bei der Bestimmung des Transfer- Energieflusses mit erfasst. Dies verfälscht das Ergebnis des Transfer- Energieflusses, weil es sich um einen Energieverbrauch in der Reserveeinheit und nicht um das Speichern von Graustrom in der elektrischen Speichereinrich tung handelt.
Die Standby-Leistungsaufnahme des Wechselrichters beläuft sich üblicherweise auf einen charakteristischen Wert weniger Watt, der im Notbetrieb durchge hend aus dem elektrischen Übertragungsnetz bezogen wird, wenn der elektri sche Energiespeicher so leer ist, dass die Energieversorgung des Inverters nicht aus dem elektrischen Energiespeicher erfolgen kann. In diesem Szenario ergibt sich ein Aufnahme-Transfer-Energiefluss der Reserveeinheit von wenigen Watt. Dabei handelt es sich jedoch nicht um einen netzdienlichen oder Energiemarkt dienlichen Energiefluss sondern um einen systemerhaltenden Energiefluss, der bei einer abrechnungsrelevanten Bilanzierung des Transfer- Energieflusses be rücksichtigt werden muss.
Ähnlich verhält es sich mit dem durch die Erhaltungsladung des elektrischen Energiespeichers verursachten Energiefluss aus dem elektrischen Übertra gungsnetz in den elektrischen Energiespeicher. Für eine nachhaltige Nutzung des elektrischen Energiespeichers ist es erforderlich, dass dieser vor einer so genannten Tiefenentladung bewahrt wird. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich beim elektrischen Energiespeicher um eine aufladbare Batterie handelt. Dazu wird der elektrische Energiespeicher bei Bedarf so angesteuert, dass dieser bis zu einem definierten Ladezustand mittels eines elektrischen Energie flusses aus dem elektrischen Übertragungsnetz aufgeladen wird. Dies ist eben falls eine Notlösung für den Fall, dass die elektrische Energieerzeugungs vorrichtung keine oder zu wenig Energie bereitstellen kann. Auch dieser systemerhaltende Energiefluss erscheint als Bestandteil des bestimmten Trans fer-Energieflusses, ist jedoch weder netzdienlich noch Energiemarkt-dienlich. Folglich muss auch dieser Energiefluss bei einer abrechnungsrelevanten Bilan zierung des Transfer- Energieflusses berücksichtigt werden.
Ebenso ist es für eine nachhaltige Nutzung des elektrischen Energiespeichers erforderlich, dass dieser innerhalb definierter Zeitfenster einmal vollgeladen werden muss. Wenn dies im erforderlichen Zeitfenster durch die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung nicht gewährleistet werden kann, so wird als Notlösung der erforderliche Energiefluss aus dem elektrischen Energieübertra gungsnetz bezogen. Die dafür übliche elektrische Leistung entspricht regelmä ßig der maximal möglichen elektrischen Aufnahmeleistung des Inverters, der die Wandlung vom Wechselstrom aus dem elektrischen Übertragungsnetz in den für das Aufladen des elektrischen Energiespeichers erforderlichen Gleichstrom gewährleistet.
All die genannten systemerhaltenden Energieflüsse sind anhand charakteristi scher Werte im Transfer- Energiefluss erkennbar. Die Erkennung wird dadurch vereinfacht, dass die genannten Randbedingungen: - elektrische Energieerzeugungsvorrichtung liefert keine oder zu wenig Energie
- Ladezustand des elektrischen Energiespeichers ist entsprechend klein und - Vollladungszyklus wird erreicht, ohne dass der elektrische Energie speicher in diesem Vollladungszyklus einmal komplett geladen war. vom Steuersystem registriert werden. Mit dieser Information wird es verein facht, aus den ermittelten Transfer- Energieflüssen die systemerhaltenden Energieflüsse herauszurechnen.
Weiterhin bevorzugt für alle vorangehenden beschriebenen Verwendungen verfahrensgemäßer Ergebnisse sind diese derart weitergebildet, dass die Ver wendung in Echtzeit während definierter Zeitintervalle im Bereich von 10 Se kunden bis 15 Minuten, bevorzugt im Bereich von 30 Sekunden bis 10 Minuten und besonders bevorzugt im Bereich von einer Minute bis fünf Minuten durchge führt wird. Die definierten Zeitfenster können variieren. Beispielsweise kann eine wesentliche Statusänderung dazu führen, dass das Zeitfenster vorzeitig beendet wird und ein neues beginnt. Dies gilt beispielsweise, immer dann, wenn die Leistung der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung den Bedarf seitens der elektrischen Verbrauchergruppe über- oder unterschreitet. Das Eintreten der vorangehend beschriebenen Fallgruppen mit den jeweiligen Randbedingungen stellen beispielsweise solche wesentlichen Statusänderungen dar. Unabhängig vom definierten Zeitintervall können Saldierungszeiträume gewählt und definiert werden, innerhalb derer die ermittelten Transfer- Energieflüsse bilanziert werden und somit für den Betreiber der Reserveeinheit abrechnungsrelevant werden.
Alternativ zur Auswertung in Echtzeit kann die Bestimmung der Transfer- Energieflüsse auch nachträglich mittels gespeicherter Energiefluss-Datensätze erfolgten. Es gelten die gleichen vorangehend gemachten Ausführungen zur Länge der Zeitintervalle und zu den darüber hinaus definierbaren Saldierungs zeiträumen. Bevorzugt wird eines der vorangehend beschriebenen Verfahren oder eine der vorangehend beschriebenen Verwendung verfahrensgemäßer Ergebnisse in einer Steuerungseinheit des elektrischen Energie-Speicher- System durchge führt. Das heißt, die gesamte Logik des benötigten Algorithmus ist dezentral innerhalb der Reserveeinheit verortet. Alternativ ist es ebenso möglich, dass das Verfahren oder die Verwendung verfahrensgemäßer Ergebnisse in einer außerhalb der Reserveeinheit angeordneten Auswerteeinheit abläuft. Für diese Variante ist es daher erforderlich, dass die in der Reserveeinheit zu messenden Daten, insbesondere betreffend die dort herrschenden Energieflüsse, zur Aus werteeinheit übertragen werden.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem ausgebildet und eingerichtet zum Durchführen eines der vorangehend beschriebenen Ver fahren oder ausgebildet und eingerichtet zur Verwendung verfahrensgemäßer Ergebnisse wie vorangehend beschrieben. Das Steuerungssystem kann dazu vollständig dezentral, beispielsweise innerhalb der Reserveeinheit verkörpert sein. Alternativ können die System -Bauelemente ganz oder teilweise anderswo als in der dezentral verorteten Reserveeinheit positioniert sein.
Rein beispielhaft wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an hand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer an ein elektrisches Übertra gungsnetz G angeschlossenen Reserveeinheit RE mit einer elektri schen Energieerzeugungseinrichtung PV mit einem elektrischen Energie-Speicher-System ESS aufweisend einen elektrischen Ener giespeicher B;
Figur 2 Energieflüsse, die zwischen den in Figur 1 gezeigten, interagieren den System komponenten auftreten können; Figur 3a Energieflüsse zwischen den Systemkomponenten aus den Figuren 1 und 2 für eine erste Fallgruppe Epv<=Ed mit der Randbedingung ei nes entladenden elektrischen Energiespeichers B;
Figur 3b Energieflüsse zwischen den Systemkomponenten aus den Figuren 1 und 2 für die erste Fallgruppe Epv<=Ed mit der Randbedingung ei nes aufladenden elektrischen Energiespeichers B;
Figur 4a Energieflüsse zwischen den Systemkomponenten aus den Figuren 1 und 2 für die erste Fallgruppe Epv=0<Ed für den Sonderfall Epv=0 und mit der Randbedingung eines entladenden elektrischen Ener giespeichers B;
Figur 4b Energieflüsse zwischen den Systemkomponenten aus den Figuren 1 und 2 für die erste Fallgruppe Epv=0<Ed für den Sonderfall Epv=0 mit der Randbedingung eines aufladenden elektrischen Energie speichers B; Figur 5a Energieflüsse zwischen den Systemkomponenten aus den Figuren 1 und 2 für eine zweite Fallgruppe Epv>Ed mit der Randbedingung ei nes entladenden elektrischen Energiespeichers B;
Figur 5b Energieflüsse zwischen den Systemkomponenten aus den Figuren 1 und 2 für die zweite Fallgruppe Epv>Ed mit der Randbedingung ei nes aufladenden elektrischen Energiespeichers B und
Figur 6 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung einer Verwendung von Ver fahrensergebnissen zur Bestimmung des Transfer- Energieflusses.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer an ein elektrisches Übertra- gungsnetz G angeschlossenen Reserveeinheit RE mit einer elektrischen Ener gieerzeugungseinrichtung PV und einem elektrischen Energie-Speicher- System ESS aufweisend einen elektrischen Energiespeicher B. Derartige Reserveeinhei ten RE stellen oftmals elektrische Gebäudenetze dar, in die die elektrische Energieerzeugungseinrichtung PV und das elektrische Energie-Speicher- System ESS integriert sind. Diese elektrischen Gebäudenetze sind über einen so ge nannten Netzanschlusspunkt NAP an das elektrische Übertragungsnetz G ange schlossen. Um die Energieflüsse aus dem elektrischen Übertragungsnetz G in die Reserveeinheit RE und aus der Reserveeinheit RE in das elektrische Über- tragungsnetz G abrechnungsrelevant zu bilanzieren, kommt an dieser Schnitt stelle ein üblicherweise geeichte erste elektrische Zählereinrichtung Z1, be vorzugt in Form eines Zwei richtungszäh lers, besonders bevorzugt als so genanntes Smart-Meter, zum Einsatz. Die zwei Richtungen zur Erfassung des Energieflusses Z1u aus der Reserveeinheit RE in das elektrische Übertragungs netz G und des Energieflusses Z1d aus dem elektrischen Übertragungsnetz G in die Reserveeinheit RE sind durch das nach oben und nach unten gerichtete Pfeilpaar gekennzeichnet. Eine erste weitere elektrische Zählereinrichtung Z2 ist ebenso bevorzugt als Zweirichtungszähler ausgebildet. Zwischen der ersten elektrischen Zählerein richtung Z1 und der ersten weiteren elektrischen Zählereinrichtung Z2 ist ver zweigend die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung PV in die Reserveeinheit RE integriert. Die erste weitere elektrische Zählereinrichtung Z2 ermittelt somit einen Zählermesswert Z2d für die nach unten zu einer elektrischen Verbrauchergruppe D der Reserveeinheit RE gerichteten Energief lüsse und einen Zählermesswert Z2u für die nach oben in Richtung des elektri schen Übertragungsnetzes G gerichteten Energieflüsse. Um welche es sich dabei im Einzelnen handelt, wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Figur 2 erläutert.
Unterhalb der ersten weiteren elektrischen Zählereinrichtung Z2 befindet sich zum einen die schon erwähnte elektrische Verbrauchergruppe D und zum ande ren, in einem separaten elektrischen Zweig das elektrische Energie-Speicher- System ESS mit dem auf- und entladbaren elektrischen Energiespeicher B. Die Energieflüsse in und aus dem elektrischen Energie-Speicher-System ESS lassen sich über eine zweite weitere elektrische Zählereinrichtung Z3 erfassen. Die in Richtung des elektrischen Energiespeichers B fließenden Energieflüsse werden als Messwerte Z3d und die aus dem elektrischen Energiespeicher B in Richtung des elektrischen Übertragungsnetzes G fließenden Energieflüsse werden als Messwert Z3u erfasst. Weiterhin weist das elektrische Energie-Speicher-System ESS noch eine Steuereinrichtung SE auf. Diese Steuereinrichtung SE dient zur möglichst optimalen Steuerung aller Energieflüsse zwischen den Komponenten des gezeigten Gesamtsystems, wie nachfolgend erläutert wird.
Figur 2 zeigt die Energieflüsse, die zwischen den in Figur 1 gezeigten, intera gierenden Systemkomponenten auftreten können anhand der im Vergleich zur Figur 1 identischen Darstellung der System komponenten.
Als Messwert Z1d wird die Summe der Energieflüsse erfasst, die vom elektri schen Übertragungsnetz G in die Reserveeinheit RE fließen. Dabei handelt es sich im Einzelnen um die folgenden Energieflüsse:
- Eg2d, ein Energiefluss, der zur elektrischen Verbrauchergruppe D ge langt,
- Esys, ein Energiefluss, der in besonderen System -Zuständen der Sys temerhaltung dient und
- Er, ein Transfer- Energiefluss vom elektrischen Übertragungsnetz G in den elektrischen Energiespeicher B.
In der Gegenrichtung repräsentiert der Messwert Z1u die Summe der Energief lüsse, die aus der Reserveeinheit RE in das elektrische Übertragungsnetz G fließen. Dabei handelt es sich im Einzelnen um die folgenden Energieflüsse:
- Epv2g, ein Einspeise-Energiefluss der elektrischen Energieerzeu gungsvorrichtung PV in das elektrische Übertragungsnetz G und
- Eh, ein Transfer-Energiefluss aus dem elektrischen Energiespeicher B in das elektrische Übertragungsnetz G.
Wenn der elektrische Energiespeicher B so ausgebildet ist, dass dieser immer nur entweder geladen oder entladen werden kann, so kann auch immer nur ein Transfer-Energiefluss Er in die Reserveeinheit RE hinein oder ein Transfer- Energiefluss Eh aus der Reserveeinheit RE hinaus auftreten.
Die aus der elektrischen Energieerzeugungsanlage PV fließenden Energieflüsse können sich aus den folgenden Anteilen zusammensetzen: - Epv2g, dem bereits vorangehend erwähnten Einspeise-Energiefluss der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung PV in das elektrische Übertragungsnetz G,
- Epv2b, einem Energiefluss, der zur Erhöhung der Eigenverbrauchsrate der Reserveeinheit im elektrischen Energiespeicher B gespeichert wird und
- Epv2d, einem Energiefluss, der von der elektrischen Energieerzeu gungsvorrichtung PV zur elektrischen Verbrauchergruppe D gelangt. Die zwei letzten dieser drei Energieflüsse fließen durch die erste weitere elekt rische Zählereinrichtung Z2 schematisch dargestellt nach unten und bilden in der Summe mit Z1d= Eg2d+Esys+Er den Messwert Z2d. Der erste Energiefluss Epv2g fließt schematisch nach oben und bildet in Summe mit Er, dem Transfer- Energiefluss vom elektrischen Übertragungsnetz G in den elektrischen Energie- Speicher B, den Messwert Z1u.
Unterhalb der ersten weiteren elektrischen Zählereinrichtung Z2 fließen die Energieflüsse Eg2d und Epv2d in die elektrische Verbrauchergruppe D. Die schematisch nach unten gerichteten Energieflüsse Er, Esys und Epv2b flie ßen dagegen über die zweite weitere elektrische Zählereinrichtung Z3 in den elektrischen Energiespeicher B und lassen sich dabei summiert als Messwert Z3d ablesen. In der Gegenrichtung verbleibt der aus dem elektrischen Energiespeicher B fließende Transfer-Energiefluss Eh und der Energieflussanteil in Form des Spei- cher-zu-Verbraucher Energieflusses Eb2d, der ebenfalls zur elektrischen Ver brauchergruppe D gelangt, um deren Leistungsbedarf in Form der gesammelten Verbraucher zusammen mit dem Energieflussanteilen Epv2d und Eg2d zu decken. Die Summe der Energieflüsse Eb2d und Eh bildet den Messwert Z3u der zweiten weiteren elektrischen Zählereinrichtung Z3. Die Steuereinrichtung SE des elektrischen Energie-Speicher- Systems ESS ist so eingerichtet und ausgebildet, dass Eg2d minimiert wird. Diese Energiefluss- Steuerung erfolgt anhand von Algorithmen unter Verwendung einer Reihe aktu eller und prognostizierter Parameter. Dazu zählen insbesondere: - der Leistungsbedarfs der elektrischen Verbrauchergruppe D,
- die von der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung PV generier ten Energiemenge,
- die im elektrischen Energiespeicher B gespeicherte Energiemenge und - die wirtschaftliche Relevanz von Transfer-Energieflüssen Eh und Er in einer Bilanzierung mit dem Energie- Dienstleister, der über das elektrischen Übertragungsnetzes G elektrische Leistung an den Be treiber der Reserveeinheit verkauft.
Von Interesse ist eine möglichst einfache Bestimmung der Transfer- Energieflüsse Eh und Er. Diese beiden Energieflüsse werden nachfolgend ge meinsam als Transfer- Energiefluss E bezeichnet. Betrachtet man die Reserve einheit RE und das daran gekoppelte elektrische Übertragungsnetz G als geschlossenes System, so gilt gemäß Energieerhaltungssatz:
E = Ed - Epv2d - Ebe - Eg2re
Dabei ist Ebe, der gesamte aus dem elektrischen Energiespeicher fließende Energiefluss und Eg2re der gesamte zwischen dem elektrischen Übertragungs- netz G und der Reserveeinheit RE fließende Energiefluss.
Alle Energieflüsse außer dem gesuchten Transfer- Energiefluss E werden nach folgend in einer Notation unter Verwendung der ersten elektrischen Zählerein richtung Z1 und der weiteren elektrischen Zählereinrichtungen Z2 und Z3 dargestellt, die wir vorangehend beschrieben in der Reserveeinheit angeordnet sind.
Aus Ed = Eg2d + Epv2d + Eb2d folgt mit: Eg2d + Epv2d = Z2d - Z3d und Eb2d = Z3u - Z2u Ed = Z2d - Z3d + Z3u - Z2u
Der Energiefluss Epv2d von der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung PV ist immer das Minimum zweier Energieflüsse, nämlich dem gesamten von der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung PV erzeugten Energiefluss Epv und dem von der elektrischen Verbrauchergruppe D benötigten Energiefluss Ed.
Als Formel dargestellt: Epv2d = min (Epv ; Ed)
Aus Formel Epv = Epv2g + Epv2b + Epv2d folgt mit Epv2g = Z1 u - Z2u und Epv2b + Epv2d = Z2d - Z1d und Epv = Z2d - Z1d + Z1 u - Z2u
Epv2d = min (Z2d - Z1d + Z1 u - Z2u ; Z2d - Z3d + Z3u - Z2u) Die aus dem elektrischen Energiespeicher B fließenden Energieflüsse Ebe erge ben sich in Zählernotation als Ebe = Z3u.
Die aus dem elektrischen Übertragungsnetz G in die Reserveeinheit RE fließen den Energieflüsse Eg2re ergeben sich in Zählernotation als Eg2re = Z1d
Alle Terme aus der Betrachtung nach Energieerhaltungssatz:
E = Ed - Epv2d - Ebe - Eg2re lassen sich nun in Zählernotation auflösen:
E=Z2d-Z3d+Z3u-Z2u-min(Z2d-Z1 d+Z1 u-Z2u;Z2d-Z3d+Z3u-Z2u)-Z3u-Z1 d Die unterstrichenen Terme Z3u heben sich auf, so dass die Bestimmung des Transfer-Energieflusses E in Zählernotation verbleibt:
E = Z2d - Z3d - Z2u - min (Z2d - Z1d + Z1u - Z2u ; Z2d - Z3d + Z3u - Z2u) - Z1d
Für eine abrechnungstaugliche Bestimmung des Transfer- Energieflusses E wä ren somit sechs elektrische Zählereinrichtungen notwendig. Diese alle als ge eichte Zählereinrichtungen bereitzustellen ist nicht wirtschaftlich. Seitens der Steuerung des Gesamtsystems besteht die Prämisse, dass die von der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung PV generierte elektrische Ener gie primär den Energiebedarf der elektrischen Verbrauchergruppe D deckt. Das Stichwort ist die aus wirtschaftlichen Gründen üblicherweise angestrebte Ei genverbrauchsoptimierung in derartigen Reserveeinheiten. Unter dieser Prä- misse und unter Betrachtung verschiedener Fallunterscheidungen betreffend das Verhältnis von Epv zu Ed vereinfacht sich die Formel zur Bestimmung des Transfer-Energieflusses erheblich. 1. Fallgruppe Epv <= Ed:
Es wird in der Reserveeinheit nicht derart elektrische Energie generiert, um den bestehenden Leistungsbedarf der elektrischen Verbrauchergruppe D zu decken. Das führt dazu, dass von der Minimumfunktion nur der erste Term für Epv übrig bleibt:
E = Z2d - Z3d - Z2u - (Z2d - Zld + Z1 u - Z2u) - Zld
Die unterstrichenen Terme heben sich auf und es bleibt:
E = - Z3d - Z1u und der Betrag des Transfer-Energieflusses ergibt sich als E = Z3d + Z1u 1. Fallgruppe Sonderfall Epv=0 -> Epv2d=0:
Die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung generiert keine elektrische Ener gie und kann somit auch keinen Anteil zum Decken des elektrischen Leistungs bedarfs der elektrischen Verbrauchergruppe leisten, der Energiefluss Epv2d ist gleich null. Dadurch vereinfacht sich die Betrachtung nach dem Energieerhal tungssatz wie folgt:
E = Ed- Ebe - Eg2re in Zählernotation: E = Z2d - Z3d + Z3u - Z2u - Z3u - Z1d
Term Z3u hebt sich auf: E = Z2d - Z3d - Z2u - Z1d
Wenn Epv2d=0 folgt zwangsläufig, dass Z1d=Z2d und Z1u=Z2u Dadurch vereinfacht sich E = -Z3d - Z1u und der Betrag des Transfer-Energieflusses ergibt sich als E = Z3d + Z1u
Dies deckt sich mit dem Ergebnis der ersten Fallgruppe. Folglich wird Epv < Ed mit dem Extremfall Epv=0 einheitlich als erste Fallgruppe betrachtet.
2. Fallgruppe Epv>Ed, das heißt Epv2d=Ed:
Die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung PV generiert derart viel Energie, dass der gesamte Leistungsbedarf der elektrischen Verbrauchergruppe D ge deckt werden kann. Dadurch vereinfacht sich die Betrachtung nach dem Ener gieerhaltungssatz wie folgt:
E = Ed - Ed - Ebe - Eg2re E = -Ebe - Eg2re E = -Z3u - Z1d als Betrag: E = Z3u + Z1d
Bei dieser Betrachtung sind so genannte systemerhaltenden Energieflüsse im ermittelten Transfer-Energiefluss E enthalten. Diese verfälschen jedoch das abrechnungsrelevante Ergebnis und werden daher über nachgelagerte Verfah rensschritte extrahiert. Systemerhaltende Energieflüsse Esys treten mit charak teristischen Messwerten auf, wenn beispielsweise der elektrische Energiespeicher B leer ist und die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung PV aktuell und auf absehbare Zeit keine elektrische Energie generiert, so dass eine unerwünschte Tiefenentladung des Speichers droht. Dann wird der elektrische Energiespeicher B mittels Energie aus dem elektrischen Übertragungsnetz G zumindest bis zu einem Mindestladezustand geladen. Weitere Beispiele für systemerhaltende Energieflüsse Esys sind im Rahmen der Unteransprüche erläu tert.
Figur 3a zeigt die verbleibenden Energieflüsse zwischen den Systemkomponen ten aus den Figuren 1 und 2 für die erste Fallgruppe Epv<=Ed mit der weiteren Randbedingung eines entladenden elektrischen Energiespeichers B. Zumindest, wenn der elektrische Energiespeicher B als Batterie ausgebildet ist, kann diese nur aufladen oder entladen. Ein gleichzeitiges Entladen und Aufladen sind aus elektrophysikalischen Gründen nicht möglich. Für einen solchen, sich entladen den elektrischen Energiespeicher B folgt somit zwangsläufig, dass kein Energie fluss in Richtung des elektrischen Energiespeichers B erfolgen kann - Z3d muss somit null sein.
Daraus folgt für E = Z3d + Z1u, dass E = Z1u ist. Der zu bestimmende Transfer- Energiefluss E liegt somit als alleiniger Messwert Z1u der ersten elektrischen Zählereinrichtung Z1 vor. Da diese üblicherweise am Netzanschlusspunkt NAP geeichte Messwerte liefert, kann der Transfer- Energiefluss E auf diese Weise für die erste Fallgruppe mit der Randbedingung eines entladenden elektrischen Energiespeichers B abrechnungstauglich bestimmt werden.
Figur 3b zeigt die verbleibenden Energieflüsse zwischen den Systemkomponen ten aus den Figuren 1 und 2 für eine Fallgruppe Epv<=Ed mit der Randbedin gung eines aufladenden elektrischen Energiespeichers B. Für einen solchen, sich aufladenden elektrischen Energiespeicher B folgt somit zwangsläufig, dass kein Energiefluss aus dem elektrischen Energiespeichers B heraus erfolgen kann. Z1u muss somit null sein.
Daraus folgt für E = Z3d + Z1u, dass E = Z3d ist. Der zu bestimmende Transfer- Energiefluss E liegt somit als alleiniger Messwert Z3d der zweiten weiteren elektrischen Zählereinrichtung Z3 vor. Wenn diese geeichte Messwerte liefert, kann der Transfer- Energiefluss E auf diese Weise für die erste Fallgruppe mit der Randbedingung eines aufladenden elektrischen Energiespeichers B abrech nungstauglich bestimmt werden.
Figur 4a zeigt die Energieflüsse zwischen den Systemkomponenten aus den Figuren 1 und 2 für die erste Fallgruppe Epv=0<Ed für den Sonderfall Epv=0 mit der Randbedingung eines entladenden elektrischen Energiespeichers B.
Wie vorangehend gezeigt wurde, gilt auch hier für den Transfer-Energiefluss E = Z3d + Z1u. Wegen des ausschließlich entladenden elektrischen Energiespei chers B ist Z3d gleich null und der zu bestimmende Transfer- Energiefluss E ergibt sich als alleiniger Messwert Z1u der geeichten ersten elektrischen Zäh lereinrichtung Z1 .
Figur 4b zeigt die verbleibenden Energieflüsse zwischen den Systemkomponen ten aus den Figuren 1 und 2 für die erste Fallgruppe Epv=0<Ed für den Sonder fall Epv=0 mit der Randbedingung eines aufladenden elektrischen Energiespeichers B. Wie vorangehend gezeigt wurde, gilt auch hier für den Transfer-Energiefluss E = Z3d + Z1u. Wegen des ausschließlich aufladenden elektrischen Energiespeichers B ist Z1u gleich null und der zu bestimmende Transfer-Energiefluss E ergibt sich als alleiniger Messwert Z3d der bevorzugt geeichten zweiten weiteren elektrischen Zählereinrichtung Z3.
Figur 5a zeigt die verbleibenden Energieflüsse zwischen den Systemkomponen ten aus den Figuren 1 und 2 für die zweite Fallgruppe Epv>Ed mit der Randbe dingung eines entladenden elektrischen Energiespeichers B. Aus dem elektrischen Übertragungsnetz G ist somit keine Energie nötig, um den elektri schen Leistungsbedarf der elektrischen Verbrauchergruppe D zu decken - somit ist Eg2d=0. Wie vorangehend hergeleitet wurde, ergibt sich der zu bestimmen de Transfer- Energiefluss aus E = Z3u + Z1d, wobei wegen des entladenden elektrischen Energiespeichers B kein entgegen gerichteter Energiefluss aus dem elektrischen Übertragungsnetz G in die Reserveeinheit fließen kann. Folglich ist Z1d gleich null und der zu bestimmende Transfer- Energiefluss E = Z3u. Figur 5b zeigt die verbleibenden Energieflüsse zwischen den Systemkomponen ten aus den Figuren 1 und 2 für die zweite Fallgruppe Epv>Ed mit der Randbe dingung eines aufladenden elektrischen Energiespeichers B. Aus dem elektrischen Übertragungsnetz G ist auch in diesem Szenario keine Energie nötig, um den elektrischen Leistungsbedarf der elektrischen Verbrauchergrup pe D zu decken - somit ist Eg2d=0. Wie vorangehend hergeleitet wurde, ergibt sich der zu bestimmende Transfer- Energiefluss aus E = Z3u + Z1d, wobei wegen des aufladenden elektrischen Energiespeichers B kein entgegen gerichteter Energiefluss aus dem elektrischen Energiespeicher B in das elektrische Übertra gungsnetz G fließen kann. Folglich ist Z3u gleich null und der zu bestimmende Transfer- Energiefluss E = Z1d.
Im Ergebnis ermöglicht das vorangehend beschriebene Verfahren ausgehend von einer Betrachtung gemäß Energieerhaltungssatz eine Zählernotation zu finden, die unter Ausdifferenzierung mittels Fallgruppen kombiniert mit Rand bedingungen so einfach wird, dass der zu bestimmende Transfer- Energiefluss als Messwert einer einzigen elektrischen Zählereinrichtung vorliegt.
Auch für eine andere Anordnung der weiteren elektrischen Zählereinrichtungen Z2 und Z3 innerhalb der Reserveeinheit lässt sich dieses Ziel erreichen. Ebenso ist denkbar, dass mehr als eine erste und eine zweite weitere elektrische Zäh lereinrichtung Z2 und Z3 zum Einsatz kommen. Entscheidend sind letztlich die geeignete Anordnung der Messstellen innerhalb der Reserveeinheit in Kombina tion mit geeigneten Fallgruppen samt dazu kombinierter Randbedingungen, um das gewünschte Ergebnis dieses Verfahrens zu erzielen.
Liegt dieses Ergebnis für eine definierte Konstellation elektrischer Zählerein richtungen innerhalb einer Reserveeinheit RE vor, so wird dieses Ergebnis nach folgend verwendet, um die Transfer- Energieflüsse im Dauerbetrieb der Reserveeinheit RE zu bestimmen. Es ist somit nur erforderlich, das vorange hend anhand eines Beispiels erläuterte Verfahren einmal zum gewünschten Ergebnis zu führen. Danach wird aus der Verwendung dieses Verfahrensergeb nisses der nachhaltige Vorteil gezogen, die Transfer- Energieflüsse E zwischen einem elektrischen Übertragungsnetz G und einer Reserveeinheit RE auf einfa che Weise abrechnungstauglich zu bestimmen.
Figur 6 zeigt ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung einer solchen Verwendung des Verfahrensergebnissen zur Bestimmung des Transfer-Energieflusses E.
Zunächst wird das Betragsverhältnis zwischen dem gesamten generierten Ener giefluss Epv der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung PV und dem zeit gleich benötigten Energiefluss Ed für die elektrische Verbrauchergruppe D in der Reserveeinheit RE ermittelt. Es liegt entweder die erste Fallgruppe mit dem Verhältnis Epv <= Ed einschließlich dem Sonderfall Epv=0 oder die zweite Fallgruppe mit Epv>Ed vor. Danach wird in einer weiteren Entscheidung ermit telt, ob die Randbedingung eines sich entladenden elektrischen Speichers Eb+ oder die Randbedingung eines sich aufladenden elektrischen Speichers Eb- vorliegt. Abhängig davon, welche Randbedingung mit der jeweiligen Fallgruppe kombiniert vorliegt, wird der zu bestimmende Transfer- Energiefluss E in Form eines aus der Reserveeinheit RE herausfließenden Transfer- Energieflusses Eh oder in Form eines in die Reserveeinheit RE hineinfließenden Transfer- Energieflusses Er bestimmt. Dieser Verfahrens-Algorithmus verwendet die zuvor gewonnenen Verfahrensergebnisse, um im Dauerbetrieb der Reserveeinheit eine abrechnungstaugliche Bestimmung der Transfer- Energieflüsse E zu ge währleisten. Der hier gezeigte Algorithmus sieht für die Verwendung anderer ebenso erfindungsgemäß erhaltenen Verfahrensergebnisse entsprechend anders aus. Bevorzugt ist eine solche Verwendung der Verfahrensergebnisse in einer Steuereinheit SE, wie in den Figuren 1 bis 5b schematisch gezeigt, verwirklicht. Die Steuereinheit SE ist dazu ausgebildet und eingerichtet eine Verwendung der beschriebenen Verfahrensergebnisse im Rahmen eines implementierten Verfahrens vorzunehmen. Jedoch ist ebenso denkbar, dass die in Hard- und Software verkörperte Steuereinrichtung ganz oder teilweise zentralisiert reali- siert ist und somit die Bestimmung der Transfer- Energieflüsse für eine Vielzahl von Reserveeinheiten RE an unterschiedlichen Orten vornimmt. Bezugszeichenliste:
RE Reserveeinheit
D elektrische Verbrauchergruppe
ESS elektrisches Energie-Speicher- System
B elektrischer Energiespeicher des ESS
SE Steuerungseinheit des elektrischen Energiespeichersystems ESS
PV elektrische Energieerzeugungsvorrichtung
NAP Netzanschlusspunkt der Reserveeinheit
G elektrisches Übertragungsnetz
Z1 erste elektrische Zählereinrichtung
Z2 erste weitere elektrische Zählereinrichtung
Z3 zweite weitere elektrische Zählereinrichtung
E Transfer- Energiefluss
Er Transfer- Energiefluss aus dem Übertragungsnetz in die Reserveeinheit
Eh Transfer- Energiefluss aus der Reserveeinheit in das Übertragungsnetz
Ed Aufnahme-Energiefluss der elektrischen Verbrauchergruppe D
Eg2re Netz- Energiefluss aus dem Übertragungsnetz G in die Reserveeinheit RE
Eg2d Anteil Netz- Energiefluss für Verbrauchergruppe D
Epv2d Erzeuger zu-Verbraucher Energiefluss der Energieerzeugungsvorrichtung
Epv gesamter Erzeuger- Energiefluss der Energieerzeugungsvorrichtung PV
Epv2g Erzeuger- Energiefluss als Einspeisung ins Übertragungsnetz G
Ebe Speicher- Energiefluss aus dem elektrischen Energiespeicher B
Eb2d Speicher- zu-Verbraucher Energiefluss aus dem Energiespeicher B
Esys systemerhaltender Aufnahme-Energiefluss

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bestimmung eines elektrischen Transfer- Energieflusses (E) in eine oder aus einer Reserveeinheit (RE), die Reserveeinheit (RE) aufweisend:
• eine elektrische Verbrauchergruppe (D),
• ein elektrisches Energie-Speicher- System (ESS) mit einem elektrischen Energiespeicher (B) und
• eine elektrische Energieerzeugungsvorrichtung (PV), wobei die Reserveeinheit (RE) über einen Netzanschlusspunkt (NAP) defi niert ist und über diesen an ein elektrisches Übertragungsnetz (G) ange schlossen ist, wobei am Netzanschlusspunkt (NAP) eine erste elektrische Zählereinrichtung (Z1 ) vorgesehen ist, zur Ermittlung eines Messwerts Z1d als Netz- Energiefluss aus dem Übertragungsnetz (G) in die Reserveeinheit (RE) hinein und zur Ermittlung eines Messwerts Z1u als Netz- Energiefluss aus der Reserveeinheit hinaus in das elektrisches Übertragungsnetz (G), das Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Schritte:
• Ermitteln eines Aufnahme-Energieflusses (Ed) umfassend die elektrische Verbrauchergruppe (D) in einem definierten Zeitintervall,
• Ermitteln eines Netz- Energieflusses (Eg2re) vom elektrischen Übertra gungsnetz (G) in die Reserveeinheit (RE) in dem definierten Zeitinter vall,
• Ermitteln eines Erzeuger- Energieflusses der elektrischen Energieerzeu gungsvorrichtung (PV) in dem definierten Zeitintervall,
• Ermitteln eines Speicher-Energieflusses (Ebe) zwischen dem elektrischen Energiespeicher (B) des elektrischen Energie-Speicher- Systems (ESS) und der elektrischen Verbrauchergruppe (D) und/oder dem elektrischen Übertragungsnetz (G) in dem definierten Zeitintervall und
• Bestimmung des Transfer- Energieflusses (E) in dem definierten Zeitintervall anhand des Energieerhaltungssatzes, wobei weitere elektrische Energieflüsse innerhalb der Reserveeinheit (RE) zwischen mindestens zwei Baugruppen ausgewählt aus: dem Energiespeichersystem (ESS), - der Energieerzeugungsvorrichtung (PV) und
- der elektrischen Verbrauchergruppe (D) durch weitere elektrische Zählereinrichtungen (Z2,Z3) derart ermittelt werden, dass bei einer Fallunterscheidung ausgewählt aus den zwei Fallgruppen:
- die Energieerzeugungsvorrichtung (PV) erzeugt mehr elektrische Leis tung als die elektrische Verbrauchergruppe (D) benötigt und
- die Energieerzeugungsvorrichtung (PV) erzeugt keine oder gleichviel oder weniger elektrische Leistung als die elektrische Verbraucher gruppe (D) benötigt kombiniert mit einer Randbedingung ausgewählt aus:
- der elektrische Energiespeicher (B) lädt auf und
- der elektrische Energiespeicher (B) entlädt, der Transfer- Energiefluss (E) für die ausgewählte Fallgruppe mit der kombi nierten Randbedingung als Messwert einer einzigen der ersten oder einer der weiteren elektrischen Zählereinrichtungen (Z1,Z2,Z3) vorliegt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
• das Ermitteln des Erzeuger- Energieflusses als ein Ermitteln eines Erzeu- ger-zu-Verbraucher-Energieflusses (Epv2d) von der elektrischen Energie erzeugungsvorrichtung (PV) in die elektrische Verbrauchergruppe (D) in dem definierten Zeitintervall vorgenommen wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
• das Ermitteln des Aufnahme-Energieflusses (Ed) als ein Ermitteln des Aufnahme-Energieflusses (Ed) der elektrischen Verbrauchergruppe (D) in dem definierten Zeitintervall vorgenommen wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3 rückbezogen auf 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Transfer-Energieflusses (E) anhand des Energieerhal tungssatzes über die Formel: E = (Ed - Epv2d - Ebe - Eg2re) vorgenommen wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrens schritt des Ermittelns des Erzeuger-Energieflusses (Epv2d) von der elektrischen Energieerzeugungsvorrichtung (PV) zur elektrischen Verbrauchergruppe (D) in dem definierten Zeitintervall mit einer ersten weiteren elektrischen Zählerein richtung (Z2) mit einem Messwert Z2d für einen Energiefluss in Richtung der elektrischen Verbrauchergruppe (D) und/oder in Richtung des elektrischen Energie-Speicher-Systems (ESS) und mit einem Messwert Z2u für einen entge gen gesetzt orientierten Energiefluss durchgeführt wird, wobei die elektrische Energieerzeugungsvorrichtung (PV) zwischen der ersten elektrischen Zählereinrichtung (Z1 ) und der ersten weiteren elektri schen Zählereinrichtung (Z2) derart angeschlossen ist, dass sich mit der elektri schen Energieerzeugungsvorrichtung (PV) generierter elektrischer Strom sowohl über die erste elektrische Zählereinrichtung (Z1 ) in das elektrische Übertragungsnetz (G) einspeisen lässt, als auch über die erste weitere Zähler einrichtung (Z2) zur elektrischen Verbrauchergruppe (D) und/oder zum elektri schen Energie-Speicher- System (ESS) leiten lässt, wobei der Erzeuger-Energiefluss (Epv2d) stets als kleinerer Energiefluss der beiden Energieflüsse:
- Aufnahme-Energiefluss (Ed) und
- gesamter Erzeuger- Energiefluss (Epv) ermittelt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesamter Erzeuger- Energiefluss (Epv) ermittelt wird, indem die Differenz zwischen dem Energiefluss-Messwert Z2d der ersten weiteren Zählereinrichtung (Z2) und dem Messwert Z1d des Netz- Energieflusses (Eg2re) gebildet wird und dazu folgende Differenz addiert wird: vom Messwert Z1u als Netz- Energiefluss (Eg2re) von der Reserveeinheit in das elektrische Übertragungsnetz wird der Messwert Z2u subtrahiert.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher-zu-Verbraucher-Energiefluss (Eb2d) von dem elektrischen Energiespei cher (B) des elektrischen Energie-Speicher-Systems (ESS) zur elektrischen Ver- brauchergruppe (D) in dem definierten Zeitintervall durchgeführt wird, indem eine Differenz wie folgt gebildet wird: von dem ermittelten Aufnahme- Energiefluss (Ed) wird der mit der ersten weiteren elektrischen Zählereinrich tung (Z2) gemessene Energiefluss Z2d abgezogen, sofern diese gebildete Diffe renz größer null ist und sofern die gebildete Differenz kleiner null ist, wird der Speicher-zu-Verbraucher-Energiefluss (Eb2d) gleich null gesetzt.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiefluss in den elektrischen Energiespeicher (B) mit einem Mess wert Z3d und der Speicher- Energiefluss aus dem elektrischen Energiespeicher (B) mit einem Messwert Z3u mit Hilfe einer dem elektrischen Energiespeicher (B) vorgeschalteten zweiten weiteren Zählereinrichtung (Z3) ermittelt werden.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Fall gruppen betreffend einen Größenvergleich des Aufnahme-Energieflusses (Ed) zum gesamten Erzeuger- Energiefluss (Epv) über die Messwerte der ersten Zäh lereinrichtung (Z1 ) und über die Messwerte der zweiten weiteren Zählerein richtung (Z3) wie folgt ermittelt werden:
Für den Größenvergleich entspricht Epv Z1u-Z1d und Ed Z3u-Z3d
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fallgruppe der gesamte Erzeuger- Energiefluss (Epv) ist größer als der Aufnahme-Energiefluss (Ed):
- unter der Randbedingung eines aufladenden elektrischen Energiespei chers (B), das heißt Z3d>0, der Transfer- Energiefluss (E) als der Messwert Z1d ermittelt wird,
- unter der Randbedingung eines entladendes elektrischen Energiespei chers (B), das heißt Z3u>0, der Transfer- Energiefluss (E) als der Messwert Z3u ermittelt wird und für die Fallgruppe der gesamte Erzeuger- Energiefluss (Epv) ist kleiner als oder gleich dem Aufnahme-Energiefluss (Ed), einschließlich dem Fall, dass der ge samte Erzeuger- Energiefluss (Epv) gleich 0 ist: - unter der Randbedingung eines aufladenden elektrischen Energiespei chers (B), das heißt Z3d>0, der Transfer- Energiefluss (E) als der Messwert Z3d ermittelt wird,
- unter der Randbedingung eines entladendes elektrischen Energiespei chers (B), das heißt Z3u>0, der Transfer- Energiefluss (E) als der Messwert Z1u ermittelt wird.
11 . Verwendung der Ergebnisse eines Verfahrens gemäß einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung von Trans fer-Energieflüssen (E) zwischen einem elektrischen Übertragungsnetz (G) und einer verfahrensgemäßen Reserveeinheit (RE) die Messwerte mindestens einer elektrischen Zählereinrichtung (Z1, 12, 13) ermittelt werden, die unter verfah rensgemäß definierten Fallgruppen und Randbedingungen den zu bestimmen den Transfer- Energiefluss (E) aufweisen.
12. Verwendung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass systemer haltende Aufnahme-Energieflüsse (Esys) in das elektrische Energie-Speicher- System (ESS), die nicht von einem bestimmten Aufnahme- Energiefluss (Ed) der elektrischen Verbrauchergruppe (D) umfasst sind, ermittelt und gegenüber dem bestimmten elektrischen Transfer- Energiefluss (E) bilanziert werden.
13. Verwendung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Er mitteln nicht vom Aufnahme-Energiefluss (Ed) umfasster, systemerhaltender Aufnahme-Energieflüsse (Esys) Charakteristika im bestimmten Transfer- Energiefluss (E), verursacht durch einen oder mehrere der systemerhaltenden Aufnahme-Energieflüsse (Esys), genutzt werden, um den bestimmten Transfer- Energiefluss (E) zu korrigieren.
14. Verwendung gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die systemerhaltenden Energieflüsse (Esys) ausgewählt sind aus der Gruppe aufwei send:
• ein Energiefluss verursacht durch eine Standby-Leistungsaufnahme eines in einem Energie-Speicher- System (ESS) verbauten Wechselrichters, wenn ein elektrische Energiespeicher (B) des Energie-Speicher- Systems (ESS) leer ist und die Standby-Leistungsaufnahme nicht gewähr leisten kann,
• ein Energiefluss verursacht durch eine Erhaltungsladung des zum elektri schen Energie-Speicher- System (ESS) gehörigen elektrischen Energiespei chers (B) und
• ein Energiefluss verursacht durch eine zyklische Voll-Ladung des zum elektrischen Energie-Speicher- System (ESS) gehörigen elektrischen Ener giespeichers (B).
15. Verwendung der Ergebnisse eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder gemäß einer Verwendung nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Bestimmung des Transfer- Energieflusses (E) in Echtzeit während definierter Zeitintervalle im Bereich von 10 Sekunden bis 15 Minuten, bevorzugt im Bereich von 30 Sekunden bis 10 Minuten und besonders bevorzugt im Bereich von einer Minute bis fünf Minuten durchgeführt wird.
16. Verwendung der Ergebnisse eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder gemäß einer Verwendung nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Bestimmung des Transfer- Energieflusses (E) nachträglich mittels gespeicherter Datensätze während definierter Zeitintervalle im Bereich von 10 Sekunden bis 15 Minuten, bevorzugt im Bereich von 30 Sekunden bis 10 Minuten und besonders bevorzugt im Bereich von einer Minute bis fünf Minuten durchgeführt wird.
17. Verwendung gemäß einem der vorangehenden Verwendungs-Ansprüche 11 bis 16 oder Verwendung der Ergebnisse eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bestimmung des Trans fer-Energieflusses (E) in einer Steuerungseinheit (SE) des elektrischen Energie- Speicher- System (ESS) durchgeführt wird.
18. Verwendung gemäß einem der vorangehenden Verwendungs-Ansprüche 11 bis 16 oder Verwendung der Ergebnisse eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dass eine Bestimmung des Transfer- Energieflusses (E) in einer außerhalb der Reserveeinheit (RE) angeordneten Auswerteeinheit durch geführt wird.
19. Steuerungssystem ausgebildet und eingerichtet zum Durchführen eines Verfahrens gemäß eines der Ansprüche 1 bis 10 oder Steuerungssystem ausge bildet und eingerichtet zur Verwendung verfahrensgemäßer Ergebnisses nach einem der Verwendungsansprüche 11 bis 18.
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