ES2867582T3

ES2867582T3 - Procedimiento para la coordinación de un intercambio de energía entre una pluralidad de unidades pequeñas técnicas y una red de transmisión eléctrica

Info

Publication number: ES2867582T3
Application number: ES18716259T
Authority: ES
Inventors: Joachim Kolling; Thomas Schmid
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2038-04-06
Also published as: WO2018185300A1; EP3607626B1; CN110476312B; EP3607626A1; DE102017205968A1; US11101691B2; CN110476312A; US20200036225A1

Abstract

Procedimiento para la coordinación de un intercambio de energía entre, por una parte, una pluralidad de unidades pequeñas técnicas (14) y, por otra parte, una red de transmisión (15), gestionando un dispositivo de control central (12) una nube de datos de energía (18) en la que el dispositivo de control (12) agrega los datos de potencia (19) de las unidades pequeñas (14) y por medio de la cual el dispositivo de control (12) registra respectivamente para cada unidad pequeña (14): - un programa individual (22) de una potencia eléctrica (21) disponible en la unidad pequeña (14), - determina al menos un intervalo de tiempo (31) dentro del cual se puede activar el intercambio de energía en la unidad pequeña (14) mediante el dispositivo de control central (12) de acuerdo con los datos de acceso predeterminados (30) - determina, sobre la base de un programa de demanda predeterminado (25) de un operador de red de la red de transmisión (15) o de una bolsa de electricidad (24), un valor de referencia (V) de la potencia (21) que puede ponerse a disposición de acuerdo con el programa individual (22) en el respectivo intervalo de tiempo (31), y - si el valor de referencia (V) cumple un criterio de optimización predeterminado (32), selecciona la unidad pequeña (14) para un intercambio de energía con la red de transmisión (15) en el respectivo intervalo de tiempo (31), formando el dispositivo de control central (12) un programa global (33) para cada intervalo de tiempo determinado (31) a partir de los programas individuales (22) de todas las unidades pequeñas (14) seleccionadas para el respectivo intervalo de tiempo (31) y conmutando el intercambio de energía de las unidades pequeñas (14) con la red de transmisión (15) de acuerdo con el programa global (33), caracterizado por que mediante el dispositivo de control (12) se calcula un programa delta (35) a partir de una compensación (34) del programa global (33) y del programa de demanda (25) del operador de red o de la bolsa de electricidad (24), y por que un acumulador central (11) conectado a la red de transmisión (15) se activa de acuerdo con el programa delta (35), de manera que el acumulador central (11) intercambie una potencia de compensación eléctrica (26) con la red de transmisión (15) para que las unidades pequeñas técnicas (14) y el acumulador central (11) cumplan conjuntamente el programa de demanda (25).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la coordinación de un intercambio de energía entre una pluralidad de unidades pequeñas técnicas y una red de transmisión eléctrica

La invención se refiere a un procedimiento para la coordinación de un intercambio de energía entre, por una parte, una pluralidad de unidades pequeñas técnicas y, por otra parte, una red pública de transmisión eléctrica o una red de alimentación o una red eléctrica. Con esta finalidad, las unidades pequeñas se conectan a la red de transmisión. Un dispositivo de control central controla el intercambio de energía. La invención también incluye el dispositivo de control central, así como un sistema que comprende el dispositivo de control y las unidades de conmutación para la conmutación de las unidades pequeñas técnicas.

En el contexto de la invención, una unidad técnica representa una instalación técnica que genera y/o consume y/o almacena temporalmente energía eléctrica, estando la misma para ello conectada a la red de transmisión a través de una conexión respectiva. En este caso, una unidad pequeña es una unidad técnica cuya potencia eléctrica, que puede intercambiarse con la red de transmisión, es inferior a 1 MW. Son ejemplos, respectivamente, un sistema fotovoltaico de un hogar, una bomba de calor de un edificio, un acumulador de baterías fijo y un vehículo eléctrico.

Por el documento US 2013/0345884 A1, por ejemplo, se conoce un procedimiento del tipo descrito al principio. En este caso, el dispositivo de control conocido por el estado de la técnica para la realización del procedimiento pretende proporcionar una potencia total mínima en la red de transmisión mediante la conmutación de las unidades pequeñas. Sin embargo, si en el caso de las unidades pequeñas se trata, por ejemplo, de sistemas fotovoltaicos, cabe esperar que no todos los sistemas fotovoltaicos puedan suministrar la potencia eléctrica prevista en un momento de conmutación. Por este motivo, con el dispositivo de control conocido por el estado de la técnica es necesario mantener sobrecapacidades, a fin de poder garantizar la potencia mínima. Esta circunstancia provoca que el funcionamiento sea ineficaz.

Además, forman parte del estado de la técnica los documentos US 2014/012427 A1 y JP 2011 092002 A.

En el marco del funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos en los hogares privados se sabe por el estado de la técnica que con éstos se ahorra la puesta a disposición de un acumulador de baterías fijo, ya que los sistemas fotovoltaicos pueden alimentar directamente una red de transmisión, recibiéndose y almacenándose temporalmente la cuota de energía así resultante en un acumulador central común como un servicio para los sistemas fotovoltaicos.

La invención se basa en la tarea de controlar eficientemente unidades pequeñas técnicas en una red de transmisión por medio de un dispositivo de control central.

La tarea se resuelve con los objetos de las reivindicaciones independientes. De las reivindicaciones dependientes, de la siguiente descripción, así como de las figuras resultan otras variantes perfeccionadas ventajosas de la invención.

La invención proporciona un procedimiento para la coordinación de un intercambio de energía entre, por una parte, una pluralidad de unidades pequeñas técnicas y, por otra parte, una red de transmisión o una red de alimentación. En este caso, las unidades pequeñas se conectan a la red de transmisión. En el contexto de la invención, por una unidad pequeña se entiende una instalación técnica que sólo puede poner a disposición para la respectiva central eléctrica una así llamada potencia precalificada o potencia nominal que es inferior a 1 MW. Especialmente, por una unidad pequeña técnica se entiende una instalación técnica que no puede actuar o comerciar de forma independiente en una bolsa de electricidad o en un mercado energético. Por esta razón, mediante el procedimiento se coordinan las unidades pequeñas técnicas de manera que formen colectivamente una infraestructura con la que se pueden contraer compromisos en una bolsa de electricidad o en un mercado energético para un plan de demanda de un operador de la red de transmisión o de la bolsa de electricidad. Un programa de demanda de este tipo describe un programa o un desarrollo en el tiempo de una potencia eléctrica que una sola unidad técnica, por ejemplo, una central eléctrica, debe proporcionar normalmente a la red de transmisión según un acuerdo contractual. Un programa de demanda como éste es vinculante y puede negociarse en una bolsa de electricidad o en un mercado energético. Un ejemplo de este tipo de bolsa de electricidad es la EEX (European Energy Exchange).

Para poder cumplir también un programa de demanda por medio de la pluralidad de unidades pequeñas, el dispositivo de control central gestiona una nube de datos de energía en la que el dispositivo de control agrega o recopila datos de potencia de las unidades pequeñas. Con este propósito, la nube de datos de energía puede comprender, por ejemplo, una base de datos. Por medio de los datos de potencia de la nube de datos de energía, el dispositivo de control realiza los siguientes pasos respectivamente para cada unidad pequeña. Se registra un programa individual de una potencia eléctrica disponible en la unidad pequeña. El programa describe un perfil de potencia o un desarrollo en el tiempo de la potencia disponible. En el contexto de la invención, por una potencia se entiende tanto el consumo, como también la generación, así como el almacenamiento temporal de energía eléctrica. Por consiguiente, mediante este paso del procedimiento se determina la potencia eléctrica que se puede conmutar en la respectiva unidad pequeña. Por ejemplo, se indica un programa individual de un sistema fotovoltaico siempre que no haya energía disponible por la noche (en la oscuridad).

Se determina al menos un intervalo de tiempo dentro del cual se puede activar en la unidad pequeña un intercambio de energía por medio del dispositivo de control central según los datos de acceso predeterminados. Por lo tanto, se determinan los tramos de tiempo en los que el dispositivo de control puede acceder en general a la unidad pequeña.

Si en el caso de una unidad pequeña como ésta se trata, por ejemplo, de un sistema fotovoltaico, el propietario o el operador de la unidad pequeña puede, por ejemplo, bloquear el acceso durante determinadas horas del día para poder utilizar él mismo la energía proporcionada por el sistema fotovoltaico. Los datos de acceso pueden determinarse, por ejemplo, a través de los datos del contrato. Si el dispositivo de control puede conmutar un intercambio de energía, esta conmutación puede llevarse a cabo, por ejemplo, sobre la base de reglas de IT (tecnología de información IT), es decir, sobre la base de una regulación para la obtención de una potencia teórica. El paso del procedimiento determina así qué proporción de la potencia eléctrica de una unidad pequeña puede conmutarse. Hay que tener en cuenta que el intercambio de energía puede implicar tanto la entrada de energía en la red de transmisión (es decir, la oferta o la venta), como también la salida de energía de la red de transmisión (es decir, la demanda o la compra).

A continuación, sobre la base del programa de demanda predeterminado del operador de red de la red de transmisión o de la bolsa de electricidad se determina para cada unidad pequeña un valor de referencia de la potencia que puede proporcionarse o conmutarse según el perfil de potencia en el intervalo de tiempo respectivo. El programa de demanda puede, por ejemplo, especificar un precio de la energía en el intervalo de tiempo y/o una demanda. El valor de referencia resulta de forma correspondiente como valor monetario o como beneficio. En este caso, por beneficio se entiende aquí que en el caso de que el programa de demanda señale la generación de energía como una demanda, pero una unidad pequeña sólo permite un consumo de energía, esta situación no da lugar a un beneficio y, por lo tanto, la unidad pequeña no es interesante o no se puede aprovechar para el intervalo de tiempo. Mediante este paso del procedimiento se determina lo que el dispositivo de control quiere conmutar en general. El dispositivo de control lo decide en el sentido de que selecciona una unidad pequeña para un intercambio de energía con la red de transmisión en el respectivo intervalo de tiempo si el valor de referencia cumple un criterio de optimización predeterminado. Por consiguiente, el valor de referencia señala si merece la pena intercambiar energía con la unidad pequeña en el intervalo de tiempo según el criterio de optimización.

Si el dispositivo de control ha comprobado de este modo todas las unidades pequeñas, se sabe para qué intervalos de tiempo se deben conmutar o utilizar las unidades pequeñas. En este caso, la división en intervalos de tiempo puede realizarse en una cuadrícula de tiempo predeterminada. Por ejemplo, cada intervalo de tiempo puede durar 15 minutos. A continuación, el dispositivo de control central forma para cada intervalo de tiempo un programa global a partir de los programas individuales de todas las unidades pequeñas seleccionadas para el respectivo intervalo de tiempo. Con otras palabras, el dispositivo de control combina la potencia eléctrica conmutable de todas las unidades pequeñas seleccionadas. Acto seguido, el dispositivo de control central conmuta el intercambio de energía de las unidades pequeñas con la red de transmisión de acuerdo con el programa global. En este caso, gracias al criterio de optimización se garantiza que sólo participen o se conmuten aquellas unidades pequeñas de las que resulte un beneficio global para la pluralidad de unidades pequeñas.

Ahora, del modo descrito al principio puede ocurrir que la potencia real de una unidad pequeña se desvíe del programa individual de la unidad pequeña. Por ejemplo, un sistema fotovoltaico puede ver mermado su rendimiento debido a la nubosidad.

Para poder seguir el programa de demanda vinculante del operador de la red o de la bolsa de electricidad, se prevé lo siguiente. Por medio del dispositivo de control se calcula un programa delta a partir de un equilibrio entre el programa global y el programa de demanda preestablecido. El dispositivo de control también puede llevarlo a cabo a través de una infraestructura IT. El programa delta indica la diferencia o la discrepancia o la desviación del programa global con respecto al programa de demanda. A continuación, un acumulador central para energía eléctrica conectada a la red de transmisión se controla de acuerdo con el programa delta, de manera que el acumulador central intercambie una energía eléctrica de compensación con la red de transmisión para que las unidades pequeñas técnicas y el acumulador central cumplan conjuntamente el programa de demanda.

Por consiguiente, no es necesario seleccionar o mantener ninguna sobrecapacidad de las unidades pequeñas para seguir teniendo suficiente energía eléctrica disponible para cumplir el programa de demanda en caso de una interrupción de la unidad pequeña. En su lugar, sólo se utilizan las unidades pequeñas eficientes (según el criterio de optimización) y el acumulador central se utiliza para proporcionar la potencia de compensación, es decir, para poder compensar la diferencia de potencia entre el programa global de las unidades pequeñas y el programa de demanda requerido. Para ello no es necesaria ninguna operación ineficaz de una sobrecapacidad de las unidades pequeñas. En su lugar, se utiliza el acumulador central. El mismo puede, por ejemplo, cargarse temporalmente antes del programa de demanda con la energía eléctrica de las unidades pequeñas en condiciones más favorables, en caso de los sistemas fotovoltaicos, por ejemplo, cuando hace sol. Por lo tanto, las unidades pequeñas no tienen que ser capaces de cumplir exactamente su respectivo programa individual en el momento del programa de demanda o durante la duración del programa de demanda. En cambio, es posible un tamponaje por medio del acumulador central.

Por consiguiente, las unidades pequeñas pueden funcionar de manera eficaz o económica en la red de transmisión y pueden representar en conjunto una infraestructura precalificada para un programa de demanda de un operador de red o de una bolsa de electricidad. Con otras palabras, mediante la pluralidad de las unidades pequeñas y del acumulador central conjuntamente se puede cumplir un programa de demanda predeterminado del operador de red o de la bolsa de electricidad.

La invención también incluye otras variantes perfeccionadas de las que resultan ventajas adicionales.

El criterio de optimización puede prever una comparación del valor umbral del valor de referencia con un valor umbral predeterminado. Con otras palabras, se seleccionan todas aquellas unidades pequeñas cuyo valor de referencia es mayor o menor que un valor umbral predeterminado. Sin embargo, preferiblemente se prevé llevar a cabo una optimización del valor global de la energía intercambiada en total entre el acumulador central y, por una parte, las unidades pequeñas y, por otra parte, la red de transmisión, es decir, una maximización. Con esta finalidad se puede utilizar un método de gestión de activos. Si, por ejemplo, el programa de demanda prescribe una potencia total predeterminada, por ejemplo, 2 MW durante una hora, el dispositivo de control puede seleccionar todas aquellas unidades pequeñas que pueden proporcionar la potencia total, maximizándose adicionalmente la suma total de sus valores de referencia de acuerdo con el criterio de optimización. En este caso, la potencia total no tiene que proporcionarse exclusivamente por medio de las unidades pequeñas: si la energía más barata se almacena en el acumulador central, la energía de compensación puede alimentarse sobre la base de la misma en lugar de utilizar una energía más cara de las unidades pequeñas.

No obstante, no es necesario que el acumulador central esté presente o funcione exclusivamente para poner a disposición la energía de compensación. Mediante el acumulador central también puede preverse además un intercambio de energía entre el acumulador central y la red de transmisión con el fin de proporcionar una potencia de control. En este sentido, el dispositivo de control puede controlar con este propósito el acumulador central de manera que ponga a disposición la potencia eléctrica de control con la red de transmisión de acuerdo con los datos contractuales predeterminados, resultando la potencia de control como un flujo de energía adicional. En este caso, los datos contractuales determinan una potencia de control mínima a proporcionar por el acumulador central y el precio de la potencia de control. Esta variante perfeccionada ofrece la ventaja de que el acumulador central puede utilizarse adicionalmente de forma económica.

Para integrar aquí también las unidades pequeñas, es decir, para implicar también a las unidades pequeñas en el suministro de la potencia de control, una variante perfeccionada prevé que al menos una parte de la energía de control total intercambiada por la potencia de control se convierta con un desfase de tiempo por medio de las unidades pequeñas. Aquí, el término convertir significa lo siguiente: en caso de un suministro de potencia de control (generación de energía), la parte citada de la energía de control total se agrega o almacena en el acumulador central antes de la puesta a disposición de la potencia de control por medio de las unidades pequeñas. De este modo, el acumulador central se llena o carga mediante las unidades pequeñas para que el acumulador central pueda a continuación proporcionar la potencia de control. Por el contrario, en caso de un consumo de potencia de control (consumo de energía), la parte citada de la energía de control total se consume en las unidades pequeñas después de la puesta a disposición de la potencia de control. Por consiguiente, si el acumulador central tiene que cargarse para proporcionar una potencia de control, a fin de reducir una sobrecapacidad en la red de transmisión, la energía tomada o almacenada durante este proceso se consume posteriormente en las unidades pequeñas. Así es posible que las unidades pequeñas también puedan utilizarse para poner a disposición la potencia de control en una red de transmisión. Esto se debe a que las unidades pequeñas individuales por sí solas no están precalificadas para este propósito.

Así, cada unidad pequeña tiene una proporción respectiva de la energía de control total. Se determina esta contribución energética (generación o consumo), se calcula un valor de ingresos de la cuota por medio de los datos contractuales y se abona a la unidad pequeña. Los datos contractuales determinan las condiciones en las que el acumulador central proporciona la potencia de control en la red de transmisión, es decir, especialmente a qué precio. Si la energía de control total se proporciona o toma (consumo de energía), al menos parcialmente, por medio de las unidades pequeñas, se remunera a las mismas de acuerdo con los datos contractuales.

Sin embargo, las contribuciones de energía de las unidades pequeñas para la potencia de control se obtienen preferiblemente sólo de las unidades pequeñas si, según los datos contractuales, es favorable para la puesta a disposición de la potencia de control. Alternativamente, si resulta más barato, la energía también puede obtenerse a través del acumulador central a partir de otra fuente o consumirse en ésta. Con esta finalidad, si una señal de precio indica que la fuente resulta más barata que las unidades pequeñas, el acumulador central obtiene energía eléctrica de una fuente distinta de las unidades pequeñas para acumular energía antes de suministrar la potencia de control a través de la red de transmisión. Por lo tanto, no se extrae energía de una unidad pequeña si la energía eléctrica de la unidad pequeña es más costosa que la energía de la fuente. No obstante, dado que el acumulador central necesita cargarse, la energía se obtiene de la fuente. Precisamente, una energía tomada o almacenada en el marco de la puesta a disposición de energía de compensación puede venderse a otro cliente distinto de las pequeñas unidades.

En este caso, para poder implicar económicamente también a las pequeñas unidades o a los usuarios en general, se puede prever que al menos una parte del acumulador central se divida en particiones virtuales, representando cada una de ellas una parte de la capacidad de almacenamiento del acumulador central. Las particiones representan zonas dentro del acumulador central, pudiéndose establecer o determinar para cada partición si en ese momento está cargada o descargada de energía eléctrica y en qué medida. Por consiguiente, se puede determinar en general para cada partición un estado de carga de energía eléctrica propio. Esta determinación se lleva a cabo según una regla de distribución predeterminada. Por lo tanto, si el acumulador central intercambia (carga o descarga) energía eléctrica con la red de transmisión, la norma de distribución puede determinar a qué partición afecta. Por ejemplo, un usuario al que se le asigna una partición puede habilitar su partición o establecer que su partición debe utilizarse para el intercambio de energía. En tal caso, el estado de carga de la partición varía al intercambiar la energía. En caso de una variación del estado de carga, un contravalor de la energía eléctrica intercambiada como consecuencia con la red de transmisión se contabiliza en una cuenta de compensación asignada a la partición respectiva. El usuario, que ha indicado que su partición debe utilizarse para el intercambio de energía, recibe así el contravalor, por ejemplo, un contravalor monetario, contabilizado en esta cuenta de compensación. De este modo, un usuario también puede participar a través de una partición en el acumulador central. Igualmente, en caso de que una unidad pequeña del operador no se utilice para cumplir un programa de demanda, el operador de la unidad pequeña puede, no obstante, beneficiarse del programa de demanda liberando su partición en el acumulador central para la prestación del servicio de compensación. Asimismo, por medio de su unidad pequeña puede cargar una partición (a través de la red de transmisión), a fin de poder proporcionar durante el cumplimiento del programa de demanda no sólo la energía de su unidad pequeña, sino también la energía almacenada previamente en la partición.

Por consiguiente, se forma en general un sistema en el que un dispositivo de control central, mediante un acumulador central y una pluralidad de unidades pequeñas, actúa en conjunto en la red de transmisión como una unidad técnica grande, es decir, una unidad técnica que aplica o consigue una precalificación para la puesta a disposición de potencia de control en la red de transmisión. Sin embargo, en este caso se prevé especialmente que cada unidad pequeña no presente esta precalificación o que carezca de ella. Por lo tanto, la potencia requerida por el programa de demanda es mayor que la potencia que puede proporcionar cada una de las unidades pequeñas. Por consiguiente, en la red de transmisión, la puesta a disposición de potencia de acuerdo con el programa de demanda sólo puede autorizarse para las unidades técnicas que presenten una precalificación superior a un valor de potencia predeterminado, por ejemplo, 1 MW. En este caso, cada unidad pequeña técnica no tiene por qué ser capaz de proporcionar esta potencia, sino que ésta puede presentar una potencia nominal menor que el valor de potencia. Cada unidad pequeña puede ser respectivamente una unidad técnica con una potencia nominal inferior a 1 MW, especialmente inferior a 100 KW. Así, una unidad pequeña puede ser, por ejemplo, un sistema fotovoltaico, una central eléctrica de acumulación por bombeo, una bomba de calor con generación de corriente, un vehículo de motor de accionamiento eléctrico con una interfaz de carga externa o un acumulador de baterías fijo. En este caso, la pluralidad de unidades pequeñas puede comprender diferentes sistemas de los antes citados.

Dado que los distintos programas de las pequeñas unidades están disponibles o pueden determinarse en la nube de datos de energía, el dispositivo de control también puede predecir de forma centralizada el comportamiento eléctrico futuro de las unidades pequeñas por medio de los distintos programas. Así, por ejemplo, para una determinada hora del día de un determinado día de la semana, el pronóstico puede determinarse a partir de los distintos programas históricos.

El acumulador central puede almacenar la energía eléctrica mediante acumuladores electroquímicos (es decir, baterías) y/o mediante una central eléctrica de acumulación por bombeo, siendo éstos sólo indicaciones a modo de ejemplo de tecnologías de almacenamiento. El acumulador central presenta especialmente una precualificación o una precalificación de al menos 1 MW. Con otras palabras, el acumulador central está capacitado para proporcionar potencia de control en la red de transmisión.

Para llevar a cabo el procedimiento, la invención prevé el dispositivo de control descrito que está diseñado para controlar un acumulador central y una pluralidad de unidades de conmutación para conmutar respectivamente una unidad pequeña técnica, en concreto de acuerdo con una forma de realización del procedimiento según la invención. El dispositivo de control puede ponerse a disposición, por ejemplo, como un servidor de internet. El mismo puede comprender un ordenador o una red informática o una plataforma IT. Con otras palabras, el procedimiento puede realizarse sobre la base de al menos un microprocesador. La invención también comprende el sistema descrito al principio. El sistema comprende el dispositivo de control, el acumulador central y una pluralidad de unidades de conmutación para conmutar respectivamente una unidad pequeña técnica. La unidad de conmutación puede configurarse, por ejemplo, como un ordenador de control para la unidad pequeña. Cada unidad de conmutación se puede diseñar para su instalación en una unidad pequeña respectiva, a fin de controlar su intercambio de energía con la red de transmisión. Las unidades de conmutación pueden comunicarse con el dispositivo de control central a través de un enlace de comunicación respectivo. Con esta finalidad, el enlace de comunicación puede formarse, por ejemplo, sobre la base de una conexión a internet. Para el registro de los datos de potencia descritos que se agregan en la nube de datos de energía puede instalarse un punto de medición en cada unidad pequeña, por ejemplo, un así llamado contador bidireccional.

De las reivindicaciones, de las figuras y de la descripción de las figuras resultan otras características de la invención. Las características y las combinaciones de características antes mencionadas en la descripción, así como las características y combinaciones de características citadas a continuación en la descripción de las figuras y/o mostradas por separado en las figuras, pueden utilizarse no sólo en la combinación respectivamente indicada, sino también en otras combinaciones o por separado.

La invención se explica a continuación más detalladamente a la vista de un ejemplo de realización preferido, así como con referencia a los dibujos. Se muestra en la:

Figura 1 una representación esquemática de una forma de realización del sistema según la invención;

Figura 2 un esquema para la ilustración de un procesamiento de datos que puede realizarse en una nube de datos de energía de un dispositivo de control del sistema; y

Figura 3 un esquema para la ilustración de un procedimiento de control para unidades pequeñas y un acumulador central del sistema de la figura 1.

En las figuras, los elementos funcionalmente idénticos se dotan respectivamente de las mismas referencias.

La figura 1 muestra un sistema 10 con un acumulador eléctrico central 11, un dispositivo de control 12 y varias unidades de conmutación 13 que se pueden instalar respectivamente en una unidad pequeña técnica 14. Una unidad pequeña técnica 14 puede ser, por ejemplo, un sistema fotovoltaico o una bomba de calor o un vehículo eléctrico respectivamente. Cada unidad pequeña 14 puede conectarse individualmente a una red de alimentación eléctrica o a una red de transmisión 15. El acumulador central 11 también puede conectarse a la red de transmisión 15. Los circuitos eléctricos de transmisión 16 para el intercambio de energía eléctrica entre, por una parte, la red de transmisión 15 y, por otra parte, las unidades pequeñas 14 o el acumulador central 11, representan la conexión física entre dichos elementos. El dispositivo de control 12 puede acoplarse a las unidades pequeñas 14 y al acumulador central 11 respectivamente a través de un enlace de comunicación 17. El enlace de comunicación 17 puede configurarse, por ejemplo, como una conexión a internet. El dispositivo servidor 12 puede ser, por ejemplo, un servidor de internet. Mediante el dispositivo de control 12 se puede proporcionar o gestionar una nube de datos de energía 18 (abreviado: nube de energía) que puede comprender, por ejemplo, una base de datos. A través de los enlaces de comunicación 17, el dispositivo de control 12 puede recibir los respectivos datos de potencia 19 de las unidades pequeñas 14 y agregarlos en la nube de datos de energía 18. Los datos de potencia 19 pueden registrarse o determinarse por medio de un punto de medición respectivo 20 en cada unidad pequeña 14. El intercambio de datos de los datos de potencia 19 entre las unidades pequeñas 14 y el dispositivo de control 12 con el acumulador central 11 puede basarse opcionalmente en la tecnología blockchain. Esto permite especialmente la autenticación y/o verificación y/o contabilidad entre las unidades pequeñas 14 y el dispositivo de control 12.

Los datos de potencia 19 pueden describir o señalar una potencia eléctrica 21 respectivamente disponible en la unidad pequeña 14 e intercambiable con la red de transmisión 15. En este caso, la potencia 21 puede tomarse como potencia consumida o suministrarse como potencia generada o indicar una potencia temporalmente almacenada. Por medio de los datos de potencia 19, el dispositivo de control 20 puede determinar para cada unidad pequeña 14 un programa individual 22 que describe un desarrollo de la potencia 21 disponible a lo largo del tiempo.

El acumulador central 11 puede ser una unidad técnica que puede configurarse como una unidad técnica precalificada con una capacidad de más de 1 MW. Así, el acumulador central 11 puede proporcionar la potencia de control 22 en la red de transmisión 15. En otras palabras, el acumulador central 11 está autorizado para realizar dicha operación. Las condiciones de precio para la puesta a disposición de la potencia de control 22 pueden determinarse mediante los datos contractuales 25', por ejemplo, de la bolsa de electricidad 24.

A través de una interfaz de datos 23, el acumulador central 11 también puede recibir de una bolsa de electricidad 24 un programa de demanda 25 que describe un perfil de energía a poner a disposición en la red de transmisión 15. El programa de demanda 25 puede, por ejemplo, prever un bloque de potencia que especifique una potencia a suministrar, por ejemplo, de 5 MW o 10 MW, durante un periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo, 1 h o 2 h. El cumplimiento del programa de demanda 25 se remunera monetariamente.

El dispositivo de control 12 puede ahora cumplir en su conjunto el programa de demanda 25 por medio del acumulador central 11 por sí solo o a través del sistema 10. Para ello, una parte, especialmente la mayor parte, de la energía eléctrica a intercambiar con la red de transmisión 15 según el programa de demanda 25 se pone a disposición a través de la potencia 21 de las unidades pequeñas 14. El acumulador central 11 sólo tiene que proporcionar una potencia de compensación 26 para cumplir completamente el programa de demanda 25.

La capacidad de almacenamiento del acumulador central 11 puede dividirse adicionalmente en particiones 27 a las que se les asigna respectivamente un estado de carga virtual 28. Si el acumulador central 11 intercambia energía eléctrica como potencia de control 22 o como potencia de compensación 26, es posible determinar para cada partición 27, mediante el dispositivo de control 12 de acuerdo con una regla de distribución 29, cómo cambia cada estado de carga 28 respectivamente. Por ejemplo, cada partición 27 puede alquilarse a un usuario y el estado de carga 28 puede cambiar siempre que el usuario habilite o solicite el uso de la partición 27 para proporcionar o tomar energía. Así, un usuario puede alquilar un espacio de almacenamiento virtual. Es decir, no es necesario que el propio usuario aporte su propia unidad pequeña técnica. Dado que el acumulador central 11 puede proporcionar una potencia de control primaria de más de 1 MW, el usuario de la partición 27 puede así participar también en el mercado energético para la puesta a disposición de potencia de control. Con esta finalidad, el propio usuario no tiene que proporcionar el correspondiente acumulador de baterías fijo con esta precalificación.

Un operador de una unidad pequeña 14 también puede utilizar una partición 27 del modo descrito para almacenar temporalmente energía eléctrica sin tener que poner a disposición un acumulador de baterías fijo en la propia unidad pequeña 14. Con esta finalidad puede preverse la asignación de una partición 27 a una unidad pequeña 14, de manera que pueda detectarse un intercambio de potencia 21 de una unidad pequeña 14 por medio de los datos de potencia 19 y de manera que pueda ajustarse de forma correspondiente el estado de carga 28 de una partición 27. En este caso, el acumulador central 11 puede compensar la energía eléctrica que la unidad pequeña 14 alimenta en la red de transmisión 15 o toma de la misma de acuerdo con su propia salida o entrada de energía. Con respecto a la red de transmisión 14, resulta como consecuencia un balance energético neutro.

La figura 2 explica cómo el dispositivo de control 12 puede permitir la comercialización de energía eléctrica sobre la base de las unidades pequeñas 14 sin perder en este proceso la precalificación necesaria para participar en la bolsa de electricidad 24.

Con esta finalidad, la figura 2 ilustra cómo mediante el dispositivo de control 12 se reciben los datos de potencia 19 de las unidades pequeñas 14 y cómo por medio de la serie temporal de los valores de potencia de los datos de potencia 19 se puede determinar respectivamente un programa individual 22 que describe la potencia disponible 21 (P) a lo largo del tiempo t. Ahora, el dispositivo de control 12 no puede conmutar continuamente las unidades pequeñas 14 de forma arbitraria mediante los dispositivos de conmutación 13. Por ejemplo, los datos contractuales pueden limitar el acceso a las unidades pequeñas 14 para el dispositivo de control 12.

Por medio de los programas individuales 22 se decide, por consiguiente, qué potencia 21 se puede conmutar a través del dispositivo de control 12 mediante las unidades de conmutación 13, es decir, se puede controlar su intercambio de potencia. En este caso se toman como base los datos de acceso 30 que dividen en este sentido los programas individuales 22 de manera que se definan intervalos de tiempo utilizables 31, es decir, intervalos de tiempo o franjas de tiempo dentro de los cuales el dispositivo de control 12 tiene acceso respectivamente a la respectiva unidad pequeña 14 para conmutarla por medio de las unidades de conmutación 13. Sin embargo, no todos los intervalos de tiempo 31 resultan adecuados para cumplir el programa de demanda 25. El funcionamiento de una unidad pequeña 14 puede provocar costes que deben cubrirse mediante la generación de ingresos a través del cumplimiento del programa de demanda 25. Con otras palabras, mediante el programa de demanda 25 se puede establecer un precio para la potencia 21 puesta a disposición. Así, por medio del programa de demanda 25 se seleccionan los intervalos de tiempo 31 para los que resulta un valor útil o un valor de referencia V (V-value) que señalan un beneficio o un funcionamiento eficiente de la unidad pequeña 14.

Por lo tanto, por medio del programa de demanda 25, el dispositivo de control 12 puede formar un criterio de optimización 32 con el que puede evaluarse cada intervalo de tiempo 31 de cada unidad pequeña 14. Si el programa de demanda 25 prevé, por ejemplo, el suministro o la puesta a disposición de energía eléctrica durante un intervalo de tiempo 31, la energía consumida de una unidad pequeña 14 no puede realizar ninguna contribución utilizable. Si la potencia a suministrar según el programa de demanda 25 está limitada en el valor de potencia, por ejemplo, 2 MW, el dispositivo de control 12 puede determinar mediante el criterio de optimización 32 que se seleccionen las unidades pequeñas más favorables 14 hasta que se alcance el valor de potencia.

Por consiguiente, se seleccionan las unidades pequeñas 14 que pueden funcionar eficazmente durante un intervalo de tiempo predeterminado 31 respectivamente de acuerdo con el programa de demanda 25. En general, a lo largo del tiempo t, la potencia disponible P puede combinarse para formar un programa de demanda global 33 disponible en las unidades pequeñas 14.

Por medio de los programas individuales 22, el dispositivo de control 12 también puede extrapolar un pronóstico 39 de un comportamiento eléctrico futuro de las unidades pequeñas 14.

La figura 3 ilustra el funcionamiento del sistema 10 para el cumplimiento del programa de demanda 25. A partir del programa de demanda 25 y del programa global 33 de las unidades pequeñas 14, el dispositivo de control 12 puede determinar una proporción que falta AP de la potencia requerida según el plan de demanda 25 mediante una compensación 34 o una sustracción, resultando un programa delta 35.

De acuerdo con el programa general 33, las señales de control 36 pueden enviarse a los dispositivos de conmutación 13 de las unidades pequeñas. Mediante el programa delta 35 se puede generar una señal de control 37 para el acumulador central 11, de manera que éste proporcione la correspondiente potencia de compensación 26. La potencia 21 puesta a disposición por las unidades pequeñas 14 y la potencia de compensación 26 proporcionan en conjunto el programa de demanda 25 en la red de transmisión 15. Así, mediante el acumulador central 11 se garantiza o asegura que el sistema 10 cumpla el programa de demanda 25. Además, por medio del acumulador central 11 se puede comprobar la precalificación necesaria para participar en la bolsa de electricidad 24.

La energía suministrada o recibida del acumulador central 10 para la puesta a disposición de la potencia de compensación 26 puede en tal caso dar lugar a una variación 38 de los estados de carga 28 de las particiones 27. De este modo, si una unidad pequeña 14 se asigna a una partición 27, no sólo se utiliza la potencia 21 que la unidad pequeña 14 proporciona en ese momento o actualmente durante la aplicación del programa de demanda 25. En su lugar, se puede transferir energía eléctrica adicional desde la unidad pequeña 14 a una partición 27 antes del cumplimiento del programa de demanda 25 y, a continuación, utilizarla adicionalmente.

Lista de referencias

10 Sistema

11 Acumulador central eléctrico

12 Dispositivo de control

13 Unidad de conmutación

14 Unidad pequeña técnica

15 Red de transmisión eléctrica

16 Circuito de transmisión

17 Enlace de comunicación 18 Nube de datos de energía 19 Datos de potencia

20 Punto de medición

21 Potencia

22 Potencia de control

23 Interfaz de datos

24 Bolsa de electricidad

25 Programa de demanda 25' Datos contractuales

26 Potencia de compensación 27 Partición

28 Estado de carga

29 Norma de distribución

30 Datos de acceso

31 Intervalo de tiempo

32 Criterio de optimización

33 Programa global

34 Compensación

35 Programa delta

36 Señal de control

37 Señal de control

38 Variación del estado de carga 39 Pronóstico

P Potencia

AP Diferencia de potencia

V Valor de referencia

t Tiempo

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la coordinación de un intercambio de energía entre, por una parte, una pluralidad de unidades pequeñas técnicas (14) y, por otra parte, una red de transmisión (15), gestionando un dispositivo de control central (12) una nube de datos de energía (18) en la que el dispositivo de control (12) agrega los datos de potencia (19) de las unidades pequeñas (14) y por medio de la cual el dispositivo de control (12) registra respectivamente para cada unidad pequeña (14):

- un programa individual (22) de una potencia eléctrica (21) disponible en la unidad pequeña (14),

- determina al menos un intervalo de tiempo (31) dentro del cual se puede activar el intercambio de energía en la unidad pequeña (14) mediante el dispositivo de control central (12) de acuerdo con los datos de acceso predeterminados (30)

- determina, sobre la base de un programa de demanda predeterminado (25) de un operador de red de la red de transmisión (15) o de una bolsa de electricidad (24), un valor de referencia (V) de la potencia (21) que puede ponerse a disposición de acuerdo con el programa individual (22) en el respectivo intervalo de tiempo (31), y

- si el valor de referencia (V) cumple un criterio de optimización predeterminado (32), selecciona la unidad pequeña (14) para un intercambio de energía con la red de transmisión (15) en el respectivo intervalo de tiempo (31), formando el dispositivo de control central (12) un programa global (33) para cada intervalo de tiempo determinado (31) a partir de los programas individuales (22) de todas las unidades pequeñas (14) seleccionadas para el respectivo intervalo de tiempo (31) y conmutando el intercambio de energía de las unidades pequeñas (14) con la red de transmisión (15) de acuerdo con el programa global (33), caracterizado por que

mediante el dispositivo de control (12) se calcula un programa delta (35) a partir de una compensación (34) del programa global (33) y del programa de demanda (25) del operador de red o de la bolsa de electricidad (24), y por que un acumulador central (11) conectado a la red de transmisión (15) se activa de acuerdo con el programa delta (35), de manera que el acumulador central (11) intercambie una potencia de compensación eléctrica (26) con la red de transmisión (15) para que las unidades pequeñas técnicas (14) y el acumulador central (11) cumplan conjuntamente el programa de demanda (25).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, previendo el criterio de optimización (32) una comparación del valor umbral con un valor umbral predeterminado y/o una optimización del valor global de la potencia total (21, 26) intercambiada entre, por una parte, el acumulador central (11) y las unidades pequeñas (14) y, por otra parte, la red de transmisión (15) .

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, controlando adicionalmente el dispositivo de control (12) el acumulador central (11) de manera que éste ponga a disposición energía eléctrica de control (22) con la red de transmisión (15) de acuerdo con los datos contractuales predeterminados (25'), resultando así un flujo de energía adicional de potencia de control (22).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que al menos una parte de una energía de control total intercambiada en su conjunto a través del flujo de potencia:

a) en caso de un suministro de energía de control: se acumula en el acumulador central (11) antes de la puesta a disposición de la potencia de control (22) mediante las unidades pequeñas (14) y/o

b) en caso de retirada de energía de control: se consume en las unidades pequeñas (14) después de la puesta a disposición de la potencia de control (22).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, determinándose para cada unidad pequeña (14) una cuota respectiva que la unidad pequeña (14) tiene en la energía de control total a través de su respectiva contribución energética y calculándose por medio de los datos contractuales (25') un valor de ingresos de la cuota y abonándose a la unidad pequeña (14).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, tomando el acumulador central (11), para la acumulación de energía antes de la puesta a disposición de la potencia de control (22) a través de la red de transmisión (15), energía eléctrica de una fuente diferente de las unidades pequeñas (14) si una señal de precio indica que la fuente es más económica que las unidades pequeñas (14).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, dividiéndose al menos una parte del acumulador central (11) en particiones virtuales (27), representando cada una de ellas una parte de una capacidad de almacenamiento del acumulador central (11), determinándose para cada partición (27) un estado de carga propio (28) de la energía eléctrica de acuerdo con una regla de distribución predeterminada (29) y, en caso de una variación (38) del estado de carga (28), contabilizándose un contravalor de la energía eléctrica así intercambiada con la red de transmisión (15) en una cuenta de compensación asignada a la respectiva partición (27).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, siendo la potencia (P) requerida por el programa de demanda (25) mayor que cualquier potencia (21) que pueda proporcionar una unidad pequeña respectiva (14).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, autorizándose en la red de transmisión (15) la puesta a disposición de potencia (P) según el programa de demanda (25) sólo para las unidades técnicas que presentan una precalificación superior a un valor de potencia predeterminado y presentando cada unidad pequeña técnica (14) una potencia nominal inferior al valor de potencia.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, siendo cada unidad pequeña (14) respectivamente una unidad técnica con una potencia nominal inferior a 1 MW, especialmente inferior a 100 kW.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo las unidades pequeñas (14) uno o varios de los siguientes componentes: un sistema fotovoltaico, una central eléctrica de acumulación por bombeo, una bomba de calor, un vehículo de motor con posibilidad de funcionamiento eléctrico con una interfaz de carga externa, un acumulador de baterías fijo.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, almacenando el acumulador central (11) energía eléctrica mediante acumuladores electroquímicos y/o mediante una central de acumulación por bombeo, presentando el acumulador central (11) una precalificación de al menos 1 MW.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, extrapolándose por medio de los programas individuales (22) un pronóstico de un comportamiento eléctrico futuro.

14. Dispositivo de control (12) diseñado para controlar un acumulador central (11) y una pluralidad de unidades de conmutación (13) para la conmutación respectiva de una unidad pequeña técnica (14) de acuerdo con un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores.

15. Sistema (10) que comprende: un dispositivo de control (12) según la reivindicación 14, un acumulador central (11) y una pluralidad de unidades de conmutación (13) para la conmutación respectiva de una unidad pequeña técnica (14).