WO2012175339A2 - Decentralised energy network and method for distributing energy in a decentralised energy network - Google Patents

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WO2012175339A2 PCT/EP2012/060733 EP2012060733W WO2012175339A2 WO 2012175339 A2 WO2012175339 A2 WO 2012175339A2 EP 2012060733 W EP2012060733 W EP 2012060733W WO 2012175339 A2 WO2012175339 A2 WO 2012175339A2
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Abstract

The invention relates to a decentralised energy network as well as to a method for distributing energy in a decentralised energy network. In the future, energy networks will generate energy in an increasingly decentralised manner by means of a plurality of energy generation units. To this end, the networks must be structured in a far more self-organised manner than has hitherto been the case. In order to guarantee the robustness of such decentralised energy networks and an appropriate distribution of energy in such networks to a plurality of energy consumption units, the energy network according to the invention comprises corresponding agents, at least one agent being associated with every energy consumption or energy generation unit in the decentralised energy network. The agents are interconnected in such a way that every agent can communicate with other agents in the energy network. Any change in power output or power consumption requires a commercial act, whereby significant balance errors are avoided. In order to avoid or to reduce phase imbalances, according to the invention, energy is distributed in the energy network on the basis of phase-specific monetary transactions negotiated between the agents. In order to render the link between the electrical and monetary transaction viable, power purchasing agreements of various natures may be concluded between producers and consumers. The energy network is structured so that the energy in the network is distributed in a phase-specific manner, at least partially on the basis of monetary transactions negotiated between the agents. In this way, an appropriate distribution of energy on the basis of free market mechanisms is achieved. In addition, the decentralised energy network preferably contains other components. In particular, an energy exchange unit is provided, by means of which the agents negotiate the monetary transactions while the energy network is in operation.

Description

Beschreibung description
Dezentrales Energienetz und Verfahren zur Verteilung von Energie in einem dezentralen Energienetz Decentralized energy network and method of distributing energy in a decentralized energy network
Die Erfindung betrifft ein dreiphasiges, dezentrales Energie¬ netz, insbesondere ein Niederspannungsnetz, zur Verteilung von elektrischer Energie und ein Verfahren zur Verteilung der elektrischen Energie in einem solchen Energienetz. The invention relates to a three-phase, decentralized energy ¬ network, in particular a low-voltage network, for the distribution of electrical energy and a method for distributing the electrical energy in such a power grid.
Die Erzeugung von Energie in elektrischen Energienetzen beruht heutzutage zunehmend auf einer Vielzahl von dezentralen Energieerzeugungseinheiten in der Form von Generatoranlagen kleiner und mittlerer Größe, wie z. B. Photovoltaik-Anlagen, Blockheizkraftwerke und andere dezentrale und erneuerbare Energieerzeugungsanlagen. Die Anzahl dieser Energieerzeugungseinheiten nimmt kontinuierlich zu, so dass ein Paradigmen-Wechsel in der Energieversorgung dahingehend stattfindet, dass die Energie von Energieerzeugungseinheiten atomistisch ohne Zwischenschaltung eines zentralen Energieversorgers auf Energieverbraucher in den Energienetzen verteilt wird. The generation of energy in electric power grids today is increasingly based on a plurality of decentralized power generation units in the form of small and medium size generator systems, such. As photovoltaic systems, combined heat and power plants and other decentralized and renewable energy generation plants. The number of these power generation units is continuously increasing, so that a paradigm shift in the energy supply takes place in such a way that the energy of power generation units is atomically distributed without the interposition of a central energy supplier to energy consumers in the energy networks.
Als Energieverbraucher sind z. B. Wärmepumpen, Kompressionskälteanlagen oder Ladegeräte für Elektrofahrzeuge an das Energienetz angeschlossen. Vor allem aus Kostengründen werden sowohl die Energieerzeugungseinheiten als auch die Energieverbraucher mit Leistungen von bis zu 3kW einphasig ausgebildet. Der Anschluss einphasiger Energieerzeugungseinheiten und Energieverbraucher an ein dreiphasiges Energienetz kann zu einer unsymmetrischen Belastung des Energienetzes führen. Je größer die Anzahl der einphasig angeschlossenen Energieerzeugungseinheiten und Energieverbraucher ist, desto stärker kann die Belastung in den Phasen des Energienetzes zunehmen. Aus der unterschiedlichen Belastung der Phasen, d.h. der Außenleiter des Energienetzes, können Fehler in an das Energie¬ netz angeschlossenen elektrischen Komponenten auftreten. As energy consumers are z. As heat pumps, compression refrigerators or chargers for electric vehicles connected to the power grid. Especially for cost reasons, both the power generation units and the energy consumers are trained in single phase with powers of up to 3kW. The connection of single-phase power generation units and energy consumers to a three-phase power grid can lead to an unbalanced load on the power grid. The greater the number of single-phase connected power generation units and energy consumers, the stronger the load in the phases of the power grid can increase. From the different load of the phases, ie the outer conductor of the power grid, errors in the electrical network ¬ connected electrical components can occur.
Hierzu zählen beispielsweise die Sättigung von Transformato- ren, die Überlastung von Kabelverbindungen und die Abschaltung einzelner Komponenten durch eine Toleranzbandüberschreitung der Netzspannung. Um Phasenunsymmetrien zu vermeiden, wäre der koordinierte Anschluss von Energieerzeugungseinhei- ten und Energieverbrauchseinheiten hinsichtlich einer gleichen Verteilung der in die einzelnen Phasen eingespeisten und bezogenen Leistung erforderlich. These include, for example, the saturation of transforma- The overload of cable connections and the disconnection of individual components due to a tolerance range violation of the mains voltage. In order to avoid phase imbalances, the coordinated connection of power generation units and energy consumption units would be required for an equal distribution of the power fed into and related to the individual phases.
Aus der WO 2009/040140 AI ist ein Energienetz mit einer Mehr- zahl von Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinhei¬ ten bekannt, welchen jeweils zumindest ein Agent zugeordnet ist, wobei die Agenten derart miteinander vernetzt sind, dass jeder Agent mit anderen Agenten im Energienetz kommunizieren kann. Jeder Wechsel der Leistungsabgabe oder Leistungsaufnah- me, d.h. sowohl Wirk- als auch Blindleistung, setzt einenFrom WO 2009/040140 AI a power grid with a plurality of energy consumption and / or Energieerzeugungseinhei ¬ th is known, which in each case at least one agent is assigned, the agents are networked with each other such that each agent with other agents in the power grid can communicate. Every change in power output or power consumption, ie both active and reactive power, sets one
Handelsakt voraus, wodurch große Balancefehler vermieden werden. Zwischen Erzeugern und Verbrauchern werden Stromabnahmeverträge verschiedenster Art geschlossen. Das Energienetz ist derart ausgestaltet, dass die Verteilung der elektrischen Energie im Energienetz zumindest teilweise basierend auf zwi¬ schen den Agenten ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt. Eine Verteilung der Energie wird basierend auf Markt¬ mechanismen von Angebot und Nachfrage an Energie erreicht. Um die Spannung und die Frequenz in dem Energienetz stabil zu halten werden Energieausgleichs-Anlagen eingesetzt. Um dieTrading tact, thereby avoiding large balance errors. Electricity purchase contracts of various kinds are concluded between producers and consumers. The power system is configured such that the distribution of electric energy in the power grid, at least partly based on Zvi ¬ rule the agent negotiated monetary transactions. A distribution of energy is achieved based on market mechanisms ¬ supply and demand of energy. In order to keep the voltage and the frequency in the energy grid stable energy equalization systems are used. To the
Verwendung solcher Energieausgleichs-Anlagen möglichst zu reduzieren, werden ungleichmäßige Energieverteilungen identifiziert . Aufgabe der Erfindung ist es, ein dezentrales Energienetz zu schaffen, welches den obigen Anforderungen gerecht wird und die Energie von mehreren Energieverbrauchs- und/oder Energie¬ erzeugungseinheiten sinnvoll in Abhängigkeit von Energiebe¬ darf und generierbarer Energie verteilt. To reduce the use of such energy equalization systems as possible, uneven energy distributions are identified. The object of the invention is to provide a decentralized energy network, which meets the above requirements and the energy of several energy and / or energy ¬ generating units usefully depending on Energiebe ¬ may be distributed and generable energy.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche ge¬ löst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Das erfindungsgemäße Energienetz umfasst eine Mehrzahl von Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten, welchen jeweils zumindest ein Agent zugeordnet ist, wobei die Agenten derart miteinander vernetzt sind, dass jeder Agent mit anderen Agenten im Energienetz kommunizieren kann. Jeder Wechsel der Leistungsabgabe oder Leistungsaufnahme setzt ei¬ nen Handelsakt voraus, wodurch große Balancefehler vermieden werden. Um diese Kopplung zwischen elektrischem und monetärem Akt praktikabel zu machen, können zwischen Erzeugern und Verbrauchern Stromabnahmeverträge verschiedenster Art geschlossen werden. Das Energienetz ist dabei derart ausgestal¬ tet, dass die Verteilung der elektrischen Energie im Energienetz zumindest teilweise basierend auf zwischen den Agenten ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt. This object is achieved by the independent claims ge ¬ triggers. Further developments of the invention are defined in the dependent claims. The energy network according to the invention comprises a plurality of energy consumption and / or energy generation units, each associated with at least one agent, wherein the agents are networked with each other so that each agent can communicate with other agents in the power grid. Each change of power output or power consumption requires ei ¬ nen Handelsakt, creating large balance errors. In order to make this coupling between the electric and the monetary act practicable, it is possible to conclude electricity purchase contracts of various kinds between producers and consumers. The energy network is embodied in such a way that the distribution of the electrical energy in the energy network is at least partially based on monetary transactions negotiated between the agents.
Zur Vermeidung oder zur Reduktion von Phasenunsymmetrien ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verteilung der Energie in dem Energienetz basierend auf phasenspezifisch zwischen den Agenten ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt. Dies bedeutet, dass, resultierend aus einem Handelsakt, die von einer Komponente aus dem dreiphasigen Energienetz bezogene Energie oder in dieses eingespeiste Energie selektiv mit einem bestimmten Außenleiter des Energienetzes verbunden wird, um die Spannungen zwischen den einzelnen Phasen (Leitern) des Energienetzes in gewünschter Weise zu beeinflussen. Je mehr elektrische Komponenten in phasenspezifische Handels¬ akte eingebunden werden, desto stärker lassen sich die Phasenunsymmetrien reduzieren. In order to avoid or reduce phase imbalances, it is provided according to the invention that the distribution of the energy in the energy network takes place on the basis of phase-specific monetary transactions negotiated between the agents. This means that as a result of a commercial act, the energy or energy supplied by a component from the three-phase power network is selectively connected to a particular outer conductor of the power network to the voltages between the individual phases (conductors) of the energy network in the desired manner to influence. The phase imbalances can be the more electrical components are integrated in phase-specific trade ¬ acts, the more reduced.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine phasenspezifische Verteilung der Energie basierend auf Marktmecha¬ nismen von Angebot und Nachfrage an Energie erreicht. Die mo¬ netären Transaktionen stellen hierbei insbesondere ausgehan- delte Verträge zwischen einzelnen Agenten dar, mit denen der Verkauf bzw. Kauf von bestimmten Mengen an Energie festgelegt wird. Diese Verträge beinhalten somit auch den Preis, zu dem die Energie von einem Agenten verkauft und vom anderen Agenten gekauft wird. With the inventive method, a phase-specific distribution of energy is thus achieved based on Marktmecha ¬ mechanisms of supply and demand of energy. The mo ¬-monetary transactions provide this particular negotiated punched contracts between individual agents is with whom the sale or purchase of certain quantities is committed to energy. These contracts therefore also include the price at which the energy is sold by one agent and bought by the other agent.
Gemäß der Erfindung wird somit die Energieerzeugung bzw. According to the invention, the power generation or
Energiebereitstellung selbstorganisierend dadurch geregelt, dass die Agenten die Funktionalität des phasenspezifischen Aushandelns von monetären Transaktionen beinhalten. Hierdurch wird auf einfache Weise eine dezentral geregelte, selbstorga¬ nisierende Verteilung der Energie bei gleichmäßiger Belastung der Phasen im Netz erreicht. Ein einer jeweiligen Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit zugeordneter Agent kann hierzu ein steuerbares Schaltmittel umfassen, das die Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit se¬ lektiv mit einer der Phasen des Energienetzes verbindet. Self-organizing energy provision regulated by the fact that the agents include the functionality of the phase-specific negotiation of monetary transactions. This ensures in a simple manner locally controlled, even orga ¬ nisierende distribution of energy with an even load of the phases in the net. A a respective energy consumption and / or energy generation unit associated agent may comprise for this purpose a controllable switching means connecting the energy consumption and / or energy generation unit se ¬ tively with one of the phases of the power system.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann sich das Energienetz auch an andere Energienetze koppeln und Energie von anderen Energienetzen beziehen bzw. überschüssige Energie an andere Energienetze bereitstellen. In a particularly preferred embodiment, the power grid may also couple to other energy networks and draw energy from other energy networks or provide surplus energy to other energy networks.
Zur Durchführung der obigen monetären Transaktionen weist jeder Agent im Energienetz vorzugsweise eine Transaktionseinheit auf, welche automatisch Preise mit anderen Agenten für das Bereitstellen und/oder den Bezug von Energie aushandelt und entsprechende Verträge abschließt. Ein einer jeweiligenTo carry out the above monetary transactions, each agent in the power grid preferably has a transaction unit which automatically negotiates prices with other agents for providing and / or purchasing energy and concludes corresponding contracts. One of each
Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit zugeord¬ neter Agent umfasst vorzugsweise auch eine Energiemess- und/oder Energiesteuereinheit zum phasenselektiven Messen und/oder Steuern der von der jeweiligen Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit verbrauchten und bereitge¬ stellten Energie, um hierdurch zu bestimmen, ob bzw. wie viel Energie im Energienetz zum Verkauf angeboten werden kann bzw. durch Kauf erworben werden sollte. Jeder Agent umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Kommunika¬ tionsschnittstellen, insbesondere eine externe Kommunikati¬ onsschnittstelle zur Kommunikation mit anderen Agenten und/oder eine interne Kommunikationsschnittstelle zur Kommu- nikation mit der oder den Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten, denen der jeweilige Agent zugeordnet ist . Um einen einfachen Zugriff eines Benutzers auf die Einstel¬ lungen des Agenten zu ermöglichen, kann jeder Agent eine oder mehrere Benutzerschnittstellen zum Zugriff und zur Einstellung von Parametern des jeweiligen Agenten umfassen. Energy consumption and / or energy generation unit zugeord ¬ neter agent preferably also includes an energy measurement and / or power control unit for the phase-selective measurement and / or control the respective one of the energy consumption and / or energy generation unit consumed and bereitge ¬ set energy, thereby to determine whether or how much energy in the energy network can be offered for sale or should be acquired through purchase. Each agent preferably comprises one or more communica tion ¬ interface, in particular an external Kommunikati ¬ onsschnittstelle to communicate with other agents and / or an internal communication interface for communication nication with the energy consumption and / or energy generation units to which the respective agent is assigned. To provide easy access by a user to allow the SET ¬ lungs of the agents, each agent may include one or more user interfaces for accessing and setting parameters of the respective agents.
Eine besonders einfache Überprüfung der Parameter eines Agenten wird dadurch ermöglicht, dass ein jeweiliger Agent auto¬ matisch Berichte über seinen Zustand generiert. Diese Berich¬ te können dann beispielsweise über entsprechende Benutzer¬ schnittstellen von einem Benutzer eingesehen werden. A particularly simple review of the parameters of an agent is made possible in that a respective Agent auto ¬ matically reports about his condition generated. This reporting ¬ te can then be viewed by a user, for example, via corresponding user interfaces ¬.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Aushandeln der monetären Transaktionen durch eine zentrale Einheit geregelt. Es handelt sich hierbei um eine Energie-Austausch-Einheit, welche vorzugsweise derart ausges¬ taltet ist, dass sie Angebote und Anfragen der Agenten für Energie phasenspezifisch sammelt und basierend auf den Ange¬ boten und Anfragen Käufe und Verkäufe von Energie phasenspe¬ zifisch zwischen den Agenten vermittelt. Auf diese Weise wird eine zentrale Handelsplattform nach Art einer Börse geschaf¬ fen, auf der die Energie im Energienetz als Handelsgut gehan¬ delt wird. Somit wird auf einfache Weise durch Marktmechanis¬ men eine geeignete Verteilung der Energie in dem Energienetz erreicht . Um in dem Energienetz eine möglichst große Anzahl an Transaktionen zu einem bestimmten Zeitpunkt durchzuführen, ist die Energie-Austausch-Einheit in einer bevorzugten Ausführungs¬ form derart ausgestaltet, dass sie einen Energiepreis phasen¬ spezifisch berechnet, zu dem die größte Anzahl an monetären Transaktionen zwischen den Agenten stattfindet. Dieser Preis wird als Markt-Clearing-Preis bezeichnet, wobei dessen Be¬ rechnung in der detaillierten Beschreibung näher erläutert ist. Basierend auf diesen phasenspezifischen Energiepreisen vermittelt die Energie-Austausch-Einheit dann die Käufe und Verkäufe von Energie. In a particularly preferred embodiment of the invention, the negotiation of the monetary transactions is regulated by a central unit. This is an energy-exchange unit which ¬ is taltet preferably such ausges that collects offers and requests of the agents for energy phase-specific and based on the In ¬ offered and requests purchases and sales of energy phasenspe ¬ zifisch between Agents mediated. In this way, a central trading platform is like a stock market geschaf ¬ fen on which the energy in the energy network is as a commodity Gehan ¬ delt. It is thus achieved simply by Marktmechanis ¬ men a proper distribution of energy in the power grid. In order to perform the greatest possible number of transactions at a particular time in the power grid, the energy exchange unit is configured in a preferred execution ¬ form such that they phases ¬ specifically calculates an energy price at which the largest number of monetary transactions between the agent takes place. This price is called the market-clearing price, with the Be ¬ bill is further explained in the detailed description. Based on these phase-specific energy prices The energy exchange unit then arranges the purchases and sales of energy.
Ferner ist die Energie-Austausch-Einheit vorzugsweise derart ausgestaltet, dass auf diese Einheit durch die Agenten zuge¬ griffen werden kann, um die durch die Energie-Austausch- Einheit vermittelten Transaktionen einzusehen. Um gegebenenfalls auch Transaktionen außerhalb des Netzes durchzuführen, ist die Energie-Austausch-Einheit in einer weiteren Ausges- taltung der Erfindung derart ausgestaltet, dass sie Energie- Austausch-Einheiten von anderen Energienetzen kontaktieren kann, um Energie den anderen Energienetzen bereitzustellen oder von diesen zu beziehen. Um Missbräuche bei der Durchführung der energetischen und monetären Transaktionen zu vermeiden, ist in einer bevorzugten Variante der Erfindung ferner eine Überwachungseinheit in dem Energienetz vorgesehen. Diese Einheit überwacht die Durchführung der monetären Transaktionen und die darauf basierende phasenselektive Bereitstellung und den darauf basierenden phasenselektiven Verbrauch von Energie durch die Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten. Die Überwachungseinheit hat hierbei die Berechtigung, bei Vorliegen vorbestimmter Kriterien Gegenmaßnahmen einzuleiten. Solche Kriterien sind insbesondere erkannte Missbrauchsfälle oderFurthermore, the energy exchange unit is preferably configured such that can be supplied to this unit ¬ attacked by the agent to view the operations in the energy exchange unit transactions. In order to carry out, if appropriate, transactions outside the network, the energy exchange unit in a further embodiment of the invention is designed such that it can contact energy exchange units of other energy networks in order to provide energy to or from the other energy networks Respectively. In order to avoid abuses when carrying out the energy and monetary transactions, in a preferred variant of the invention a monitoring unit is also provided in the energy network. This unit monitors the execution of the monetary transactions and the phase-selective provision based thereon and the phase-selective consumption of energy based thereon by the energy consumption and / or energy generation units. The monitoring unit has the authorization to initiate countermeasures in the presence of predetermined criteria. Such criteria are in particular detected cases of abuse or
Notfallsituationen. Beispielsweise muss bei Energieknappheit sichergestellt werden, dass die noch zur Verfügung stehende Energie zunächst an öffentliche Einheiten, wie z. B. Kranken¬ häuser, verteilt wird, bevor sie anderen industriellen Anla- gen bereitgestellt wird. Emergency situations. For example, in the case of energy shortages, it must be ensured that the energy still available is first sent to public entities, such as B. sick ¬ houses, is spread before it is provided other industrial plant-gen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die von der Überwachungseinheit durchführbaren Gegenmaßnahmen die Verminderung und/oder Erhöhung der durch eine jeweilige Ener- gieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit bereitge¬ stellten und/oder verbrauchten Energie, insbesondere kann die Gegenmaßnahme auch die komplette Abschaltung einer jeweiligen Energieverbrauchs- bzw. Energieerzeugungseinheit umfassen. Die Gegenmaßnahme kann auch die Ausgabe eines entsprechenden Befehls zur Verminderung bzw. Erhöhung der durch eine jeweilige Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit be¬ reitgestellten bzw. verbrauchten Energie und/oder die Ausgabe eines entsprechenden Befehls zum Phasenwechsel umfassen. In a particularly preferred embodiment that can be performed by the monitoring unit countermeasures include the reduction and / or increasing the gieverbrauchs- by a respective energy and / or power generating unit bereitge ¬ prepared and / or consumed energy, in particular, the countermeasure can also be the complete shutdown of a respective energy consumption or energy generating unit. The remedial action may include, for phase change and the output of a corresponding command for reducing or increasing the riding ¬ be provided by a respective energy consumption and / or power generating unit and the energy consumed and / or the output of a corresponding command.
Ferner können die Agenten jeweils elektronische Siegel zur Vermeidung von Manipulationen der Agenten aufweisen, wobei die Überwachungseinheit in diesem Fall vorzugsweise die Be- rechtigung hat, die elektronischen Siegel der Agenten zu überprüfen. Darüber hinaus kann der Überwachungseinheit die Berechtigung gewährt sein, Anzeigen von vermuteten Missbräuchen entgegenzunehmen und Untersuchungen betreffend vermutete Missbräuche durchzuführen und/oder einzuleiten. Furthermore, the agents may each have electronic seals to prevent manipulation of the agents, in which case the monitoring unit preferably has the authorization to check the electronic seals of the agents. In addition, the Surveillance Unit may be granted the right to receive reports of suspected abuses and to investigate and / or initiate investigations into suspected abuses.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Energienetz ferner eine Verwaltungseinheit zur Verwaltung der zu dem Energienetz gehörenden Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten und deren Agenten vorgesehen. Die Verwaltungseinheit ist dabei vorzugs¬ weise derart ausgestaltet, dass sie Agenten im Energienetz registriert und/oder abmeldet. Auf diese Weise ist in der Verwaltungseinheit hinterlegt, wie viele und welche Energie¬ verbrauchs- bzw. Energieerzeugungseinheiten an dem Energie- netz beteiligt sind. Insbesondere ist die Verwaltungseinheit derart ausgestaltet, dass sie über eine Schnittstelle, insbe¬ sondere eine Webseite, Informationen über das Energienetz bereitstellt und die Registrierung und/oder das Abmelden von Agenten ermöglicht. In a further, particularly preferred embodiment of the invention, a management unit for managing the energy consumption and / or energy generation units belonging to the energy network and their agents is also provided in the energy network. The management unit is preferential ¬ be designed such that they registered agents in the energy network and / or logs. In this way is stored in the management unit, how many and which energy ¬-consumption or energy generation units are involved in the energy network. In particular, the management unit is configured such that it provides an interface, in particular ¬ sondere a web page, information about the power network and the registration and / or logging off of agents possible.
Vorzugsweise ist eine Aufgabe der Verwaltungseinheit die Überwachung des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung der Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten, wobei beim Auftreten von Energieengpässen und/oder Ungleich- gewichten in der Energieverteilung Gegenmaßnahmen durch die Verwaltungseinheit bestimmt werden und entsprechende Anwei¬ sungen und/oder Vorschläge an die Agenten durch die Verwaltungseinheit ausgegeben werden. Die Gegenmaßnahmen können insbesondere eine Entkopplung des Energienetzes von anderen Energienetzen und die Ausgabe von Anweisungen an die Agenten zur Erhöhung der Energieerzeugung und/oder Verminderung des Energieverbrauchs der zu den jeweiligen Agenten gehörigen Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten und/oder den Wechsel der Phase des Energienetzes umfassen. Die Verwaltungseinheit kann ferner gegebenenfalls Analysemit¬ tel zur Analyse der Energieverteilung in dem Energienetz umfassen, wobei basierend auf der Analyse beispielsweise ent- sprechende Statistiken zur späteren Auswertung generiert werden können. Preferably, an object of the management unit is to monitor the power consumption and power generation of the energy consumption and / or power generation units, whereby the occurrence of energy shortages and / or imbalance weights in the energy distribution counter measures by the management unit are determined and corresponding instruc ¬ solutions and / or suggestions to be issued to the agents by the administrative unit. The countermeasures can in particular a decoupling of the energy network from other energy networks and the issuing of instructions to the agents for increasing the energy production and / or reducing the energy consumption of the energy consumption and / or energy generation units belonging to the respective agents and / or changing the phase of the energy network. The management unit may include analysis with ¬ tel for analyzing the energy distribution in the energy network further optionally, wherein can be generated based on the analysis, for example Corresponding statistics for later analysis.
Ferner können durch die Verwaltungseinheit Beratungsdienste und/oder Dienste zur Förderung der technischen Weiterentwick- lung des Energienetzes angeboten werden. Die Beratungsdienste können beispielsweise darin bestehen, dass auf eine Webseite zugegriffen werden kann, auf der entsprechende Informationen zur Beratung der Energienetzteilnehmer abgerufen werden können. Ein Dienst zur Förderung der technischen Weiterentwick- lung kann darin bestehen, dass über die VerwaltungseinheitFurthermore, the administrative unit can offer advisory services and / or services to promote the technical development of the energy network. For example, the advisory services may consist of accessing a web page where relevant information for advice to the energy network users can be obtained. A service for the advancement of technical development can consist in the fact that through the administrative unit
Programme definiert werden, welche beispielsweise über mone¬ täre Belohnungen die Teilnehmer im Netz dazu veranlassen, bessere Algorithmen (beispielsweise für ein schnelle Entkop¬ peln des Energienetzes) zu entwickeln und der Verwaltungsein- heit bereitzustellen. Programs are defined, which cause, for example, about mone ¬-monetary rewards participants in the network to develop better algorithms (for example for a quick Entkop ¬ PelN of the energy network) and provide the administrative unit.
Die Verwaltungseinheit kann ebenso eine Schnittstelle zu an¬ deren Energienetzen herstellen, d.h. die Verwaltungseinheit ist derart ausgestaltet, dass sie mit anderen Energienetzen, insbesondere mit Verwaltungseinheiten von anderen Energienetzen, kommunizieren kann. The management unit can be prepared as an interface to at ¬ whose energy networks, that is, the management unit is configured such that it can communicate with other power networks, particularly with management units of other energy networks.
Neben dem oben beschriebenen dezentralen Energienetz umfasst die Erfindung ferner ein Verfahren zur Verteilung von Energie in einem solchen Energienetz, wobei die Verteilung der Energie im Energienetz zumindest teilweise basierend auf phasen¬ spezifisch zwischen den Agenten ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figur detailliert beschrieben. Es zeigt: In addition to the decentralized energy network described above, the invention further comprises a method for distributing energy in such an energy network, wherein the distribution of energy in the energy network is at least partially based on phase- specific monetary transactions negotiated between the agents. Embodiments of the invention are described below in detail with reference to the accompanying figure. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energienetzes. Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines dreiphasigenFig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a power grid according to the invention. Hereinafter, an embodiment of a three-phase
Energienetzes beschrieben, welches basierend auf den Prinzi¬ pien der Selbstorganisation und Dezentralisierung Energie verteilt. Hierzu umfasst das Energienetz eine Mehrzahl von einzelnen Agenten PEAs (PEA = Private Energy Agent) , welche jeweils einer Energieerzeugungs- und/oder Energieverbrauchs¬ einheit in dem Netz zugeordnet sind. Im Folgenden wird der Begriff des PEAs in der Regel auch als Synonym für die dazugehörige Energieerzeugungs- bzw. Energieverbrauchseinheit verwendet. Die Energieerzeugungseinheiten sind dabei bei- spielsweise Photovoltaik-Anlagen, Windturbinen, Sterling- Motoren, Batterien oder elektrochemische Speicher sowie sog. CHP-Anlagen (CHP = Combined Heat and Power) . Die CHP-Anlagen können Energie z. B. basierend auf der Verbrennung von Diesel bzw. basierend auf der Verbrennung von Wasserstoff oder Koh- lenwasserstoffen in Brennstoffzellen generieren. Die Energieverbrauchseinheiten sind insbesondere private Haushalte, ge¬ werbliche Verbraucher (wie Bürogebäude, öffentliche Bäder und dergleichen) sowie industrielle Verbraucher. Gegebenenfalls können die Energieverbrauchs- bzw. Energieerzeugungseinheiten kombinierte Einheiten sein, welche sowohl Energie verbrauchen als auch (überschüssige) erzeugte Energie in dem Netz bereit¬ stellen können. Dies trifft insbesondere auf Energiespeicher, wie z. B. elektrochemische Speicher zu, kann aber auch Spei¬ cher wie Schwungräder und Kombinationen wie Elektrolyte - WasserstoffSpeicher - Rückverstromungseinheiten umfassen. Power grid is described which is distributed based on the Prinzi ¬ enthalpies of self-organization and decentralization energy. For this purpose, the power network comprises a plurality of individual agents PEAs (PEA = Private Energy Agent) which are each associated with a power generation and / or energy consumption ¬ unit in the network. In the following, the term PEA is generally also used as a synonym for the associated power generation or energy consumption unit. The power generation units are, for example, photovoltaic systems, wind turbines, Sterling motors, batteries or electrochemical storage units as well as so-called CHP systems (CHP = Combined Heat and Power). The CHP plants can use energy z. B. generate based on the combustion of diesel or based on the combustion of hydrogen or hydrocarbons in fuel cells. The units of energy consumption in particular households, ge ¬ advertising consumers (such as office buildings, public baths and the like) and industrial consumers. Optionally, the energy consumption and power generation units can be combined units which consume both energy (excess) can provide energy generated in the network ready ¬. This applies in particular to energy storage, such. B. electrochemical storage, but can also Spei ¬ cher such as flywheels and combinations such as electrolytes - hydrogen storage - comprise reconversion units.
Das dreiphasige Energienetz umfasst in einer dem Fachmann bekannten Weise drei Außenleiter (LI, L2, L3) sowie einen Neut- ralleiter (N) und einen Schutzleiter (PE) . Bei dem Energienetz handelt es sich bevorzugt um ein Niederspannungsnetz, d.h. ein Energienetz, in dem die Spannung zwischen einem der Außenleiter und dem Neutralleiter beispielsweise 230 V be- trägt . The three-phase energy network comprises, in a manner known to those skilled in the art, three outer conductors (LI, L2, L3) and a neutral one. conductor (N) and a protective conductor (PE). The energy network is preferably a low-voltage network, ie a power network in which the voltage between one of the outer conductors and the neutral conductor is, for example, 230 V.
Im Idealfall liegt in dem dreiphasigen Energienetz eine symmetrische Belastung der drei Außenleiter bzw. Phasen gegenüber dem Neutralleiter vor. Dies bedeutet, im Idealfall ist die zwischen einem jeweiligen Außenleiter und dem Neutralleiter N anliegende Spannung gleich groß. Eine ungleichmäßige Spannungsverteilung wird als Phasenasymmetrie bezeichnet, welche durch eine (stark) unterschiedliche Belastung der drei Phasen des Energienetzes gekennzeichnet ist. Mögliche, durch eine solche Phasenasymmetrie hervorgerufene Fehler sind bei¬ spielsweise die Sättigung von Verteilnetztransformatoren des Energienetzes, die Überlastung von Kabelverbindungen und die Abschaltung einzelner Komponenten durch eine Toleranzband- Überschreitung der zwischen einem der Außenleiter und dem Neutralleiter herrschenden Spannung. Ideally, in the three-phase power network, there is a symmetrical load on the three phase conductors or phases with respect to the neutral conductor. This means, in the ideal case, the voltage applied between a respective outer conductor and the neutral conductor N is the same. An uneven distribution of stress is called phase asymmetry, which is characterized by a (strongly) different loading of the three phases of the energy network. Possible, caused by such a phase imbalance errors are at ¬ play, the saturation of distribution transformers of the power network, the congestion of cable connections and disconnection of the individual components by a tolerance band exceeding the prevailing between one of the outer conductors and the neutral conductor voltage.
Um eine solche Phasenasymmetrie nicht auftreten zu lassen oder eine existierende Phasenasymmetrie zu reduzieren, sind in den PEAs (oder alternativ in den diesen zugeordneten Ener- gieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten) jeweils Vorrichtungen zur Steuerung der Belastung der Phasen des Energienetzes vorgesehen. Diese Vorrichtungen sind einerseits an das dreiphasige Energienetz und andererseits an die Energie¬ verbrauchs- und/oder -erzeugungseinheiten (elektrische Kompo- nenten) angeschlossen. Die Vorrichtung ist mit allen drei Außenleitern, dem Neutralleiter und dem Schutzleiter verbunden und verfügt über ein Schaltmittel, mit dem die elektrische Komponente in Abhängigkeit eines Steuersignals phasenselektiv Energie aus den drei Phasen des Energienetzes beziehen oder in diese einspeisen kann. In order not to let such a phase asymmetry occur or to reduce an existing phase asymmetry, devices for controlling the loading of the phases of the energy network are respectively provided in the PEAs (or alternatively in the energy consuming and / or generating units assigned to them). These devices are connected on the one hand to the three-phase power grid and on the other hand to the energy ¬ consumption and / or generation units (electrical components). The device is connected to all three outer conductors, the neutral conductor and the protective conductor and has a switching means with which the electrical component can receive phase-selectively energy from the three phases of the energy network or feed into it in response to a control signal.
Ist die Energieverbrauchs- und/oder -erzeugungseinheit eine einphasige elektrische Komponente, so kann das Schaltmittel der Vorrichtung als steuerbares Schaltelement ausgebildet sein, welches die elektrische Komponente für die Energieent¬ nahme oder -einspeisung mit einer der drei Phasen verbindet. Das Schaltmittel kann alternativ auch eine Umrichterschaltung umfassen. Beispielsweise werden zwei Umrichter über ihrenIf the energy consumption and / or generation unit is a single-phase electrical component, then the switching means the device may be formed as a controllable switching element which connects the electrical component for Energieent ¬ acquisition or feed with one of the three phases. The switching means may alternatively comprise a converter circuit. For example, two inverters are over theirs
Gleichspannungszwischenkreis, der einen Kondensator zur Glät¬ tung von Rippelströmen aufweist, miteinander gekoppelt. Die elektrische Komponente kann dann nicht nur eine einphasige Energieerzeugungs- und/oder Energieverbrauchseinheit, sondern auch eine dreiphasige Komponente sein. Mittels der zwei mit¬ einander gekoppelten Umrichter kann eine variable, phasenspezifische Energieeinspeisung bzw. -entnähme erfolgen. Insbesondere ist es möglich aus einzelnen Phasen unterschiedliche Leistung zu beziehen oder in diese einzuspeisen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Phasenumschaltung ohne Ab¬ schaltung der elektrischen Komponente möglich ist. Über eine entsprechende Regelung kann darüber hinaus der coscp des netz- seitigen Umrichters vorgegeben werden. Somit ist auch eine Blindleistungskompensation möglich . DC voltage intermediate circuit having a capacitor for Glät ¬ tion of Rippelströmen coupled together. The electrical component may then be not only a single-phase power generation and / or power consumption unit but also a three-phase component. By means of the two with each other ¬ coupled inverter may be carried out a variable phase specific energy supply or -entnähme. In particular, it is possible to obtain different powers from individual phases or to feed them into them. Another advantage is that a phase change without Ab ¬ circuit of the electrical component is possible. In addition, the coscp of the line-side converter can be specified via a corresponding control. Thus, a reactive power compensation is possible.
Das prinzipielle Vorgehen einer phasenselektiven Energieeinspeisung und/oder - energieentnahme ist wie folgt: Ist die elektrische Komponente eine Energieerzeugungseinheit, so er¬ folgt die Verbindung mit demjenigen Außenleiter, welcher die kleinste Spannung gegenüber dem Neutralleiter aufweist. Bezieht die elektrische Komponente Strom aus dem dreiphasigen Energienetz, so wird die elektrische Komponente mit demjeni¬ gen Außenleiter verbunden, welcher die größte Spannung gegenüber dem Neutralleiter des Energienetzes aufweist. Ob die elektrische Komponente mit dem Außenleiter mit der höchsten Spannung oder dem Außenleiter mit der niedrigsten Spannung verbunden werden muss, kann anhand der Detektion der Stromrichtung ermittelt werden. Die Strommessung dient insbesonde¬ re der Detektion, ob die Komponente ein Energieerzeuger oder ein Energieverbraucher ist. Diese Information wird für die Wahl der „richtigen" Phase herangezogen. Werden Energiespeicher, d.h. Komponenten die gleichzeitig Erzeuger und Verbraucher sein können, betrieben, kann der Phasenwechsel, im Fall der Kommunikationseinrichtung, von der übergeordneten Steuerung übertragen werden. Sollte diese nicht vorhanden sein, kann das Hystereseband entsprechend so um den Nullpunkt gelegt werden, das auch relativ geringe Lastanforderungen, an den Speicher, zu keinem Umschalten der Komponente führen. Im Fall von schnellen Anforderungswechseln kann der Umschalter ein Sperren der Phase vornehmen, d.h. werden z. B. innerhalb von 10s eine Umschalthäufigkeit >10 detektiert, wird das Umschalten blockiert und erst wieder entsprechend der festgelegten maximalen Stromvorzeichenände¬ rung pro Zeit freigegeben. Durch die phasenselektive Energieeinspeisung und/oder The basic procedure of a phase-selective energy supply and / or - energy extraction is as follows: If the electrical component is a power generation unit, it follows ¬ the compound with that of the outer conductor, which has the smallest voltage relative to the neutral conductor. Refers to the electrical component stream from the three-phase power network, the electric component with Demjéni ¬ gen outer conductor is connected, which has the highest voltage relative to the neutral conductor of the power system. Whether the electrical component must be connected to the outer conductor with the highest voltage or the outer conductor with the lowest voltage can be determined by the detection of the current direction. The power measurement is used insbesonde ¬ re of the detection, whether the component is a power generator or a power consumer. This information is used to select the "right" phase. If energy storage devices, ie components that can simultaneously be producers and consumers, are operated, the phase change, in the case of the communication device, can be transmitted by the higher-level control. If this is not available, the hysteresis band can be placed around the zero point so that even relatively low load requirements, to the memory, do not lead to any switching of the component. In the case of rapid request changes, the switch can make a phase lock, ie z. B. within 10s a switching frequency> 10 detected, the switching is blocked and only released again according to the set maximum Stromvorzeichenände ¬ tion per time. Through the phase-selective energy supply and / or
-entnähme können Phasenasymmetrien vermieden werden. Bestehen bereits Phasenasymmetrien in dem dreiphasigen Energienetz, so können diese durch die ( Steuer- ) Vorrichtung verringert werden. Der Effekt ist umso größer, je größer die Anzahl der über eine jeweilige erfindungsgemäße Steuervorrichtung ange¬ schlossenen Komponenten ist. -Decreasing phase asymmetries can be avoided. If phase asymmetries already exist in the three-phase energy network, they can be reduced by the (control) device. The effect is greater, the greater the number of a respective control device according to the invention is ¬ connected components.
Ein Wechsel der Phase ist grundsätzlich während des Betriebs der elektrischen Komponente möglich. Es ist allerdings zweck- mäßig, den Phasenwechsel in Abhängigkeit eines durch dieA change of phase is basically possible during operation of the electrical component. However, it is expedient to change the phase as a function of one of the
Strommesseinrichtung detektierten Stroms vorzunehmen. Insbesondere sollte eine Umschaltung der Phase lediglich dann erfolgen, wenn der in das Energienetz eingespeiste oder aus dem Energienetz entnommene Strom unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt. Hierdurch kann ein lastarmes bzw. lastfreies Schalten ermöglicht werden. Ebenso ist es zweckmäßig, wenn in der Vorrichtung eine Hysteresekurve für die ( Phasen- ) Spannung hinterlegt ist. Die Hysterese wird für das Umschaltkriterium der Netzspannung gewählt, um ggf. eine Sperrung des Phasen- wechseis für eine definierte Zeit nach dem Umschalten festzu¬ legen. Hierdurch können - sofern die Phasenasymmetrie um das Umschaltkriterium herum pendelt - übermäßig häufige Phasenwechsel vermieden werden. Das in Fig. 1 gezeigte Energienetz verteilt die erzeugte bzw. verbrauchte Energie möglichst gleichmäßig auf die Phasen in¬ nerhalb des Netzes, wobei gegebenenfalls überschüssige Ener- gie auch anderen Netzen bereitgestellt werden kann bzw. bei Energieengpässen auch Energie aus anderen Netzen bezogen werden kann. Die Randbedingungen dieser selbstorganisierenden Energieverteilung bestehen hierbei darin, dass zum einen die Spannung und die Frequenz der bereitgestellten elektrischen Energie konstant gehalten werden soll und zum anderen ein Be¬ trieb des Netzes autonom, d.h. unabhängig von anderen Energienetzen, möglich sein soll. Um dies zu erreichen, sind die PEAs untereinander derart vernetzt, dass jeder PEA mit einem anderen PEA kommunizieren kann, d.h. entsprechende Informati- onen austauschen kann. Darüber hinaus ist ferner eine zentrale lokale Energie-Austausch-Einheit LEX vorgesehen, auf wel¬ che jeder PEA zugreifen kann. Die Kommunikation der PEAs untereinander ist hierbei mit entsprechenden Pfeilen PI angedeutet, wohingegen die Kommunikation der einzelnen PEAs mit der Energie-Austausch-Einheit LEX mit entsprechenden Pfeilen P2 wiedergegeben ist. Die Kommunikation der PEAs untereinander ist dabei nicht auf benachbarte PEAs beschränkt, sondern jeder PEA kann mit jedem PEA kommunizieren. Die Verteilung der Energie in dem Energienetz der Fig. 1 erfolgt im Wesentlichen marktbasiert dadurch, dass die einzel¬ nen PEAs untereinander bzw. unter Zwischenschaltung der lokalen Energie-Austausch-Einheit LEX ihre benötigte bzw. über¬ schüssige Energie als Handelsgut bereitstellen und basierend darauf monetäre Transaktionen durchführen. Die lokale Energie-Austausch-Einheit LEX stellt somit im Wesentlichen eine Vermittlungseinheit von Angebot und Nachfrage der einzelnen PEAs dar, welche Energie für Geld kaufen bzw. verkaufen. Da eine reine marktgesteuerte Verteilung der Energie in Notfäl- len bzw. bei Missbrauch durch die PEAs unter Umständen zu einem starken Ungleichgewicht der Energieverteilung führen kann, sind in der Ausführungsform der Fig. 1 ferner eine Administrationseinheit IA (IA = Island Administration) und eine Überwachungseinheit EP (EP = Electricity Police) vorgesehen, durch welche bei Notfällen bzw. bei Missbrauch Steuerungsmechanismen zur Energieverteilung bereitgestellt werden, welche in die rein marktbasierte Verteilung der Energie eingreifen. Die Verwaltungseinheit IA und die Überwachungseinheit EP stellen dabei vorzugsweise öffentliche Institutionen dar, welche durch die zu dem Energienetz gehörenden PEAs festgelegt wurden, um Aufgaben zu erfüllen, welche nicht optimal durch reine Marktregulierungsmechanismen gesteuert werden können, wie z. B. die Überwachung der rechtlichen Zulässig- keit eines Handelsakts zum Kauf bzw. Verkauf von Energie oder die Entkoppelung des in Fig. 1 dargestellten Energienetzes von anderen Netzen. Im Folgenden werden die Aufgaben und die Funktionen der einzelnen Komponenten des Netzes der Fig. 1, d.h. der Agenten PEAs, der Energie-Austausch-Einheit LEX, der Verwaltungsein¬ heit IA und der Überwachungseinheit EP, detailliert beschrie¬ ben . Current measuring device detected current to make. In particular, a switching of the phase should only take place if the current fed into the energy grid or taken from the power grid is below a predetermined threshold. As a result, a low-load or load-free switching can be made possible. It is also expedient if a hysteresis curve for the (phase) voltage is stored in the device. The hysteresis is chosen for the changeover of the mains voltage if necessary blocking of the phase field is changing place festzu for a defined time after switching ¬. In this way - if the phase asymmetry around the switching criterion oscillates around - excessively frequent phase changes can be avoided. The power supply network shown in FIG. 1 distributes the power generated or consumed as uniformly as possible at the phases in ¬ nerhalb of the network, wherein excess energy can be provided also other networks or optionally also energy from other networks can be obtained from energy shortages. The boundary conditions of this self-organizing energy distribution in this case consist in that on the one hand the voltage and the frequency of the electrical energy supplied should be kept constant and on the other a Be ¬ operation of the network autonomously, ie independent of other energy networks, should be possible. In order to achieve this, the PEAs are networked with each other so that each PEA can communicate with another PEA, ie exchange corresponding information. In addition, a central and local energy exchange unit LEX is also provided to access wel ¬ che each PEA. The communication of the PEAs with each other is indicated here with corresponding arrows PI, whereas the communication of the individual PEAs with the energy exchange unit LEX is reproduced with corresponding arrows P2. The communication of PEAs among each other is not limited to neighboring PEAs, but each PEA can communicate with each PEA. The distribution of energy in the power grid of FIG. 1 is essentially market-based characterized in that the individual ¬ NEN PEAs with one another or with the interposition of local energy exchange unit LEX their required or provide as a commodity on ¬ schüssige energy and based thereon carry out monetary transactions. The local energy exchange unit LEX thus essentially represents a switching unit of supply and demand of the individual PEAs, which buy or sell energy for money. Since pure market-controlled distribution of the energy in emergencies or misuse by the PEAs can possibly lead to a strong imbalance in the energy distribution, in the embodiment of FIG. 1, an administration unit IA (IA = Island Administration) and a Monitoring unit EP (EP = Electricity Police) provided by which in case of emergency or misuse control mechanisms for energy distribution are provided, which intervene in the purely market-based distribution of energy. The management unit IA and the monitoring unit EP preferably represent public institutions, which have been defined by the PEAs belonging to the energy network, in order to fulfill tasks which can not be optimally controlled by pure market regulation mechanisms, such as eg. As the monitoring of the legal permissibility of a commercial act for the purchase or sale of energy or the decoupling of the illustrated in Fig. 1 energy network of other networks. In the following, the tasks and functions of the individual components of the network of Figs. 1, ie, the agent PEAs, the energy exchange unit LEX, the Verwaltungsein ¬ integrated IA and the monitoring unit EP in detail beschrie ¬ ben.
Wie bereits erwähnt, handeln die PEAs entweder untereinander oder unter Zwischenschaltung der Energie-Austausch-Einheit LEX monetäre Transaktionen zur Bereitstellung bzw. Bezug von Energie aus. Die PEAs können dabei beliebigen Energieerzeu- gungs- bzw. Energieverbrauchseinheiten zugeordnet sein, wobei die PEAs z. B. in drei Klassen eingeteilt werden. Die erste Klasse betrifft Mikro-PEAs, welche Energieverbrauchs- und/ oder Energieerzeugungseinheiten mit einer Verbrauchs- oder Generatorleistung von 5 kW und weniger zugeordnet sind. Die zweite Klasse betrifft Mini-PEAs, welche Energieverbrauchs¬ und/oder Energieerzeugungseinheiten mit einer Verbrauchsoder Generatorleistung von 30 kW und weniger zugeordnet sind. Die dritte Klasse umfasst industrielle PEAs, welche Energie¬ verbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten mit einer Verbrauchs- oder Generatorleistung von 30 kW und mehr zugeordnet sind. Die wichtigsten Funktionen eines jeweiligen PEAs können in insgesamt sieben Funktionsklassen eingeteilt werden, welche wie folgt lauten: Messfunktionen, As already mentioned, the PEAs either negotiate monetary transactions for the provision or purchase of energy either with each other or with the interposition of the energy exchange unit LEX. The PEAs can thereby be assigned to any energy generation or energy consumption units, wherein the PEAs z. B. be divided into three classes. The first class concerns micro-PEAs associated with power and / or power generation units with a consumption or generator power of 5 kW and less. The second class relates to mini-PEAs, which energy consumption ¬ and / or energy generation units are associated with a consumption or generator power of 30 kW and less. The third class includes industrial PEAs which ¬ energy consumption and / or power generation units with a consumable or generator power of 30 kW and more are assigned. The most important functions of each PEA can be divided into a total of seven functional classes, which are as follows: Measurement functions,
Funktionen zur Steuerung des Energieflusses innerhalb der Phasen des Energienetzes,  Functions to control the flow of energy within the phases of the energy network,
- Benutzerschnittstellen-Funktionen, - user interface functions,
interne Kommunikation,  internal communication,
externe Kommunikation,  external communication,
Berichtsfunktionen,  Reporting capabilities,
finanzielle Funktionen.  financial functions.
Es kann dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionen in einem PEA realisiert sein. Gemäß den Messfunktionen wird für jede Phase der zeitlich aufgelöste Fluss der Gesamtenergie und der Fluss der Energie für spezifische Lasten und Genera- toren überwacht und gespeichert. Ferner werden statistische Funktionen implementiert, welche die durchschnittliche Ener¬ giekurve (Lastkurve, Energieerzeugungskurve) für einen „Durchschnittstag" bzw. eine „Durchschnittswoche" berechnen. Darüber hinaus werden durch die Messfunktionen Energiequali- tätsfunktionen bereitgestellt, welche die Qualität der be¬ reitgestellten Frequenz, Spannung, und dergleichen überwachen . It may possibly be realized only a part of the functions in a PEA. According to the measurement functions, the time-resolved flow of total energy and the flow of energy for specific loads and generators are monitored and stored for each phase. Further, statistical functions are implemented, which calculate the average Ener ¬ giekurve (load curve, power generation curve) for a "Averaging" or a "mean Week". Additionally, provided by the measurement functions tätsfunktionen Energiequali- which monitor the quality of the riding ¬ be detected frequency, voltage, and the like.
Die Funktionen des PEAs zur Steuerung des Energieflusses er- möglichen, dass ein Benutzer des PEAs bestimmte vorgeschrie¬ bene Lastkurven, welche in dem PEA erfüllt sein sollen, para- metrisieren kann. Darüber hinaus kann der Benutzer bestimmte Reaktionsmechanismen programmieren, welche festlegen, wie der PEA auf signifikante Abweichungen von einem vorbestimmten Energieverbrauchsverhalten reagieren soll. Falls der PEA eigene Energiegeneratoren (beispielsweise Windgeneratoren, Biomasse-Generatoren und dergleichen) umfasst, steuert der PEA phasenspezifisch die Balance zwischen interner und externer Energieerzeugung und Energieverbrauch. Darüber hinaus besitzt ein PEA unterschiedliche Energiereduktions- bzw. Energieab¬ schaltszenarien, welche durch den PEA bei Bedarf durchgeführt werden und welche z. B. von der Administrationseinheit IA oder der Überwachungseinheit EP von außen angestoßen werden können. Gegebenenfalls können diese Szenarien individuell programmiert sein. The functions of the PEA to control the flow of energy ER possible that a user of the PEA, to parameterize certain pre shouted ¬ bene load curves that are to be met in the PEA. In addition, the user may program certain reaction mechanisms that determine how the PEA should respond to significant deviations from a predetermined energy consumption behavior. If the PEA includes its own energy generators (eg, wind generators, biomass generators, and the like), the PEA will phase-balance the balance between internal and external power generation and power consumption. In addition, a PEA has different energy reduction or Energieab ¬ switching scenarios, which are performed by the PEA when needed and which z. B. be initiated by the administration unit IA or the monitoring unit EP from the outside can. If necessary, these scenarios can be programmed individually.
Die Benutzerschnittstellen-Funktionen eines PEAs werden bei- spielsweise durch einen internen Webserver implementiert, der die Parametrisierung des PEAs mit Hilfe eines Computers, ins¬ besondere eines handelsüblichen PCs, ermöglicht. Mit Hilfe der Benutzerschnittstellen-Funktionen wird ferner der Zugriff auf den PEA von außerhalb gesteuert. Insbesondere kann die Parametrisierung des PEAs an einen Serviceprovider delegiert werden, der die Verwaltung des PEAs als Dienst anbietet. Die Benutzerschnittstellen-Funktionen beinhalten ferner Alarmmechanismen, welche programmiert werden können, um einen Benutzer des PEAs darüber zu informieren, wenn signifikante Abwei- chungen von einem vorbestimmten Lastverhalten auftreten, welche beispielsweise zu sehr hohen Energiekosten aufgrund einer Abweichung von einem vorgegebenen Vertrag führen. Der Alarm kann akustisch, optisch, durch das Versenden einer SMS, Email oder auf beliebige andere Weise implementiert werden. The user interface features of a PEA will play as implemented examples through an internal Web server, with the aid of a computer, the special ¬ a standard PC, allows the parameterization of the PEA. The user interface functions also control access to the PEA from outside. In particular, the parameterization of the PEA can be delegated to a service provider who offers the management of the PEAs as a service. The user interface functions also include alarm mechanisms that can be programmed to inform a user of the PEA when significant deviations from a predetermined load behavior occur, resulting in, for example, very high energy costs due to a deviation from a given contract. The alarm can be implemented acoustically, visually, by sending an SMS, email or in any other way.
Basierend auf der Funktion der internen Kommunikation kommuniziert ein PEA mit internen Generatoren und Lasten sowie mit dem Schaltmittel zur Phasenselektion über eine standardisierte Schnittstelle, über die er beispielsweise Befehle zum An- schalten eines Generators ausgibt. Darüber hinaus kann der PEA mit sog. „intelligenten" Lasten kommunizieren, um seine Leistung zu reduzieren. Beispielsweise kann eine solche in¬ telligente Last ein Herd sein, der verhindert, dass ein Be¬ nutzer eine weitere Herdplatte einschaltet, wenn bereits eine Herdplatte aktiv ist. Intelligente Lasten können auch in der Form eines intelligenten Haushaltes, eines intelligenten Gebäudemanagements oder in der Form von intelligenten industriellen Anlagen kleiner und mittlerer Größe realisiert werden . Based on the function of the internal communication, a PEA communicates with internal generators and loads as well as with the switching means for phase selection via a standardized interface via which it issues, for example, commands for switching on a generator. In addition, the PEA "intelligent" loads can with so-called. Communicate in order to reduce its performance. For example, such a ligent in ¬ load be a stove that prevents Be ¬ user another stove on when already active hotplate Intelligent loads can also be realized in the form of an intelligent household, intelligent building management or in the form of small and medium sized intelligent industrial installations.
Basierend auf der Funktion der externen Kommunikation kommuniziert ein jeweiliger PEA mit der Energie-Austausch-Einheit LEX, um einen entsprechenden Vertrag zum phasenselektiven Kauf bzw. Verkauf von Energie zu schließen. Darüber hinaus kann die externe Kommunikation auch direkt zwischen einzelnen PEAs stattfinden. Ferner weist jeder PEA eine Kommunikations¬ schnittstelle zu der weiter unten beschriebenen Verwaltungs- einheit IA auf, um beispielsweise eine Anweisung zur Reduzie¬ rung der Last zu empfangen. Jeder PEA kommuniziert auch mit der weiter unten noch näher beschriebenen Überwachungseinheit EP. Ferner werden über die Funktion der externen Kommunikation entsprechende Sicherheitsfunktionen realisiert. Based on the external communication function, a respective PEA communicates with the energy exchange unit LEX to make a corresponding contract for the phase selective To buy or sell energy. In addition, external communication can also take place directly between individual PEAs. Further, each PEA on a communication ¬ interface to the administrative unit IA described below, to receive, for example, an instruction to Reduzie ¬ tion of the load. Each PEA also communicates with the monitoring unit EP described in more detail below. Furthermore, corresponding safety functions are realized via the function of the external communication.
Gemäß den Berichtsfunktionen erzeugt ein PEA Berichte über die Erzeugung und den Verbrauch von Energie, Berichte über einzelne Ereignisse, Berichte über finanzielle Statistiken und Berichte, welche Vorschläge zur Optimierung des PEAs ent- halten (z. B. Rekalibrierung der Lastkurve, flexible Handhabung des Aushandelns von Verträgen und dergleichen) . According to the reporting functions, a PEA generates reports on the generation and consumption of energy, single event reports, financial statistics reports and reports containing proposals for optimizing the PEA (eg recalibration of the load curve, flexible handling of the negotiation) of contracts and the like).
Gemäß den finanziellen Funktionen verhandelt ein jeweiliger PEA mit anderen PEAs, um entsprechend benötigte Energie zu kaufen bzw. einen Überschuss an Energie zu verkaufen. Die Energie stellt somit ein Handelsgut dar, wobei dieses Gut vorzugsweise über die Energie-Austausch-Einheit LEX gehandelt wird. Eine weitere Funktion des PEAs ist die autonome Reali¬ sation von phasenspezifischen Energieverträgen unter Vermitt- lung der Energie-Austausch-Einheit LEX oder direkt mit ande¬ ren PEAs. Darüber hinaus umfasst ein PEA vorzugsweise Opti¬ mierungsalgorithmen, um die Kosten für den Einkauf von Energie zu reduzieren und die Einnahmen beim Verkauf von Energie zu maximieren. Ferner sind gegebenenfalls weitere Optimie- rungsmechanismen beim Aushandeln der Verträge vorgesehen. Die finanziellen Funktionen beinhalten ferner ein elektronisches Siegel, welche die für die monetären Handelsakte relevanten Daten sichern, so dass ein Benutzer sie nicht manipulieren kann. Darüber hinaus sind Sicherheitsfunktionen implemen- tiert, um die Daten auf den PEAs zu schützen und deren Aus¬ spähen zu verhindern. Wie oben erwähnt, soll durch einen PEA insbesondere die auto¬ nome Realisation von Energieverträgen erreicht werden. Das bedeutet, dass ein PEA in den meisten Fällen autonom handeln sollte. Unter bestimmten allgemeinen Regeln, die durch den Benutzer des PEAs vorgegeben sind, soll er in der Lage sein, Standardsituationen zum Aushandeln von monetären Transaktionen betreffend den Kauf und Verkauf von Energie durchzufüh¬ ren . Falls solche Standardsituationen unter bestimmten Bedingungen von vorgegebenen Profilen abweichen, wird der Benutzer darüber informiert und kann manuell einschreiten. Um neben den elementaren Funktionalitäten eines PEAs zu einem späteren Zeitpunkt auch noch weitere intelligente Funktionalitäten hinzuzufügen, sollte eine generische Plattform zur Implementierung des PEAs verwendet werden. According to the financial functions, a respective PEA negotiates with other PEAs to buy the energy they need or to sell a surplus of energy. The energy thus represents a commodity, this good is preferably traded on the energy exchange unit LEX. Another function of the PEA is the autonomous Reali ¬ sation of phase specific energy contracts under mediation of the energy exchange unit LEX or directly with walls ¬ ren PEAs. In addition, a PEA preferably comprises Opti ¬ mierungsalgorithmen to reduce the cost of purchasing energy and maximize revenues for the sale of energy. In addition, further optimization mechanisms may be envisaged in the negotiation of contracts. The financial functions also include an electronic seal which safeguards the data relevant to the monetary trade file so that a user can not manipulate it. In addition, security features are implemented advantage to protect the data on the PEA and prevent their out ¬ peek. As mentioned above, the aim of a PEA is, in particular, to achieve the autonomous realization of energy contracts. This means that a PEA should act autonomously in most cases. Under certain general rules that are set by the user of the PEA, it should be able to set pieces to negotiate monetary transactions relating to the purchase and sale of energy durchzufüh ¬ ren. If such standard situations deviate from given profiles under certain conditions, the user is informed and can intervene manually. In order to add further intelligent functionalities in addition to the elementary functionalities of a PEA at a later date, a generic platform for the implementation of the PEAs should be used.
Ein PEA kann analog zu einem DSL-Router realisiert werden, wobei vorzugsweise ein Open-Source-Betriebssystem zum Betrieb des PEAs, beispielsweise Linux, verwendet wird. Ein Standard- Benutzer verwendet dabei nur die Standard-Funktionalitäten des Routers. Benutzer mit mehr Erfahrung können basierend auf dem Open-Source-Betriebssystem weitere Funktionen implementieren und dynamisch anpassen. A PEA can be implemented analogously to a DSL router, wherein preferably an open-source operating system for operating the PEAs, for example Linux, is used. A standard user uses only the standard functionalities of the router. Users with more experience can implement and dynamically customize additional functions based on the open source operating system.
Zur Realisation eines Energienetzes gemäß der Fig. 1 ist es notwendig, dass die Betreiber/Benutzer einzelner Energieverbrauchs- bzw. Energieerzeugungseinheiten bereit sind, einen entsprechenden PEA mit Phasenselektionsmechanismus zu er- werben. Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn die Ener¬ gieerzeuger die Energieverbraucher zur Verwendung eines PEAs dadurch veranlassen, dass sie verbilligte Energietarife be¬ reitstellen, wenn ein PEA von einem Verbraucher eingesetzt wird. Der Preis für die Anschaffung eines PEAs sollte dabei zu den jährlichen Energieverbrauchskosten in einem Verhältnis von 1:1 bis zu 2:1 stehen. Die Benutzerschnittstellen-Funktionalität des PEAs sollte ausreichend komplex sein, um Berichtsfunktionalitäten, Steuerungsfunktionalitäten und dergleichen zu gewährleisten. Deshalb ist ein großer Bildschirm obligatorisch. Da dies mögli- cherweise zu einem nicht mehr akzeptablen Preis für den PEA führt, sollte insbesondere auch die Möglichkeit bestehen, dass der PEA mit einem handelsüblichen PC verbunden werden kann. Der PEA sollte deshalb als Webserver implementiert sein . To realize an energy network according to FIG. 1, it is necessary for the operators / users of individual energy or energy generation units to be ready to acquire a corresponding PEA with phase selection mechanism. This is particularly achieved when the Ener ¬ generating companies energy consumers to use a PEAs cause in that it discounted energy tariffs be ¬ riding a if a PEA is used by a consumer. The price for the purchase of a PEA should stand for the annual energy consumption costs in a ratio of 1: 1 up to 2: 1. The user interface functionality of the PEA should be sufficiently complex to provide reporting functionality, control functionality, and the like. That's why a big screen is mandatory. As this may result in an unacceptable price for the PEA, there should in particular be the possibility that the PEA can be connected to a standard PC. The PEA should therefore be implemented as a web server.
Nachfolgend werden die Funktionalitäten der Energie- Austausch-Einheit LEX beschrieben. Eine grundlegende Idee, auf der die Verwendung einer LEX beruht, besteht darin, dass jedem Handelsakt ein Akt des Energieverbrauchs bzw. der Ener- gieerzeugung zugeordnet ist. Der PEA ist dabei ein Agent, der im Namen des entsprechenden Verbrauchers bzw. Generators handelt, dem der PEA zugeordnet ist. Neben lokalen Funktionen betreffend das Messen und das Steuern der lokalen Nachfrage und des lokalen Angebots an Energie sollte eine LEX auch au- ßerhalb des, dem lokalen Energienetz zugeordneten Marktes agieren können, um Energie zu kaufen bzw. zu verkaufen. Die Hauptaufgabe der LEX besteht jedoch in dem Bereitstellen einer Plattform für den lokalen Markt der einzelnen PEAs des Energienetzes der Fig. 1. Die LEX ist dabei vorzugsweise als Webserver implementiert, auf dem die PEAs über standardisierte Protokolle zugreifen können. Die wichtigsten Funktionen der LEX sind wie folgt: The functionalities of the energy exchange unit LEX are described below. A basic idea that is based on the use of a LEX is that each act of trading is assigned an act of energy consumption or energy generation. The PEA is an agent acting on behalf of the corresponding consumer or generator to which the PEA is assigned. In addition to local functions for measuring and controlling local demand and supply of energy, LEX should also be able to operate outside the market associated with the local energy grid in order to buy or sell energy. However, the main task of the LEX is to provide a platform for the local market of the individual PEAs of the power grid of Fig. 1. The LEX is preferably implemented as a web server on which the PEAs can access via standardized protocols. The key features of the LEX are as follows:
Sammeln von Angeboten und Anfragen für alle Phasen des Energienetzes , Gathering offers and inquiries for all phases of the energy network,
Berechnung eines sog. Markt-Clearing-Preises,  Calculation of a so-called market clearing price,
Realisation von Verträgen,  Realization of contracts,
Anzeige von Handelsaktivitäten auf einer Webseite,  Display of trading activities on a website,
Verhandeln mit anderen und größeren LEXs, um eine Überbzw. Unterversorgung an Energie zu berücksichtigen, Berichterstattung an Energieerzeuger und Energieverbrau eher . Es können dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionen in einer LEX realisiert sein. Negotiate with other and larger LEXs to avoid overbidding. Undersupply of energy, reporting to energy producers and energy consumers rather. It may possibly be realized only a part of the functions in a LEX.
Zur Realisation der Funktionalität des Sammeins von Angeboten und Anfragen ist eine standardisierte Schnittstelle vorgese¬ hen, über welche die PEAs die LEX kontaktieren. Sie können den aktuellen Markt-Clearing-Preis abfragen und Angebote betreffend den Kauf und Verkauf von Energie abgeben und den aktuellen Status von Handelsakten anfordern. To realize the functionality of collecting offers and requests a standardized interface is vorgese ¬ hen over which the PEA contact the LEX. You can query the current market clearing price and submit offers regarding the purchase and sale of energy and request the current status of trading records.
Gemäß der Funktionalität der Berechnung des Markt-Clearing- Preises wird durch die LEX derjenige Preis berechnet, der ge¬ mäß den Angeboten und Nachfragen an Energie zu der größten Anzahl an monetären Transaktionen zum Kauf bzw. Verkauf von Energie führt. Dieser Markt-Clearing-Preis wird dabei wie folgt ermittelt: According to the functionality of the calculation of the market-clearing price one price is calculated by the LEX, the ge ¬ Mäss the supply and demand of energy to the greatest number leads to monetary transactions for the purchase or sale of energy. This market clearing price is determined as follows:
Es wird angenommen, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt t ins¬ gesamt i PEAs eine Gesamtmenge von ni Elektrizität (in kWh) zu einem Preis von pi kaufen würden. Natürlich würden diese PEAs auch die gleiche Menge an Energie/Elektrizität zu einem niedrigeren Preis kaufen. Deshalb würde bei einem vorgegebe¬ nen Preis Pk eine Gesamtmenge an Elektrizität gekauft werden, welche wie folgt lautet:
Figure imgf000022_0001
It is believed that at a given time t the total ¬ i PEAs a total of ni electricity (in kWh) would buy at a price of pi. Of course, these PEAs would also buy the same amount of energy / electricity at a lower price. Therefore, a total amount at a pre-admit ¬ nen price P k would be purchased at electricity, which reads as follows:
Figure imgf000022_0001
Hierbei wird über alle Preise summiert, welche größer als pk sind, d.h. die Preise sind wie folgt geordnet:
Figure imgf000022_0002
Here, all prices are summed which are larger than p k , ie the prices are arranged as follows:
Figure imgf000022_0002
Umgekehrt gilt, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt t eine An¬ zahl Aj von PEAs eine Gesamtmenge von Elektrizität aj zu ei- nem Preis pj oder höher verkaufen würden. Die Gesamtmenge an Energie, die schließlich zu einem Preis pk verkauft wird, lautet dann wie folgt: k Conversely, that at a given time t to a ¬ A number j of PEAs a total quantity of electricity at a price a j p j would sell or higher. The total amount of energy that is eventually sold at a price p k is then as follows: k
7=0  7 = 0
Aus diesen aggregierten Angeboten und Anfragen kann schließ- lieh der Markt-Clearing-Preis pMcp berechnet werden, zu dem die größte Anzahl an Transaktionen durchgeführt wird. Geht man von einer kontinuierlichen Darstellung des Preises aus, ergibt sich dieser Markt-Clearing-Preis, wenn folgende Bedin¬ gung erfüllt ist: j" n(p)dp = ^a(p)dp . From these aggregated offers and inquiries, the market clearing price p M cp can finally be calculated, at which the largest number of transactions is carried out. Assuming a continuous representation of the price of, the result of these market-clearing price when the following condi ¬ supply is met: j "s (p) dp = ^ a (p) dp.
Die Berechnung dieses Markt-Clearing-Preises wird durch die LEX durchgeführt und basierend auf diesem Preis werden dann die monetären Transaktionen zwischen den einzelnen PEAs vermittelt . The calculation of this market clearing price is carried out by the LEX and based on this price the monetary transactions between the individual PEAs are then mediated.
Damit die LEX die entsprechenden monetären Transaktionen realisieren kann, beinhaltet die LEX selbst eine Broker-Funk- tion, d.h. jeder PEA kann auf die LEX direkt zugreifen, ohne dass ein weiterer Händler dazwischengeschaltet ist. Die LEX sollte somit Bankrechte haben und die entsprechenden Kaufver¬ träge abschließen können sowie die Bankkonten der PEAs verwalten können. Gegebenenfalls kann eine LEX auch als interre- gionale Energie-Austausch-Einheit realisiert sein, um einen Energieaustausch zwischen einzelnen lokalen, in Fig. 1 gezeigten Energienetzen zu ermöglichen. Hierzu kann gegebenenfalls eine Zwischenschicht zwischen dem PEA und der LEX in der Form eines Energie-Händlers vorgesehen sein. In order for the LEX to be able to realize the corresponding monetary transactions, the LEX itself contains a broker function, ie each PEA can access the LEX directly without any other trader being interposed. The LEX should therefore have rights and the Bank may conclude appropriate Kaufver ¬ sluggish as well as to manage the bank accounts of the PEA. Optionally, a LEX may also be implemented as an interregional energy exchange unit to allow for energy exchange between individual local power networks shown in FIG. For this purpose, if appropriate, an intermediate layer between the PEA and the LEX in the form of an energy distributor can be provided.
Um Handelsaktivitäten für PEAs einsehbar zu machen, werden solche Aktivitäten auf einer Webseite wiedergegeben, welche von den einzelnen Verbrauchern bzw. Energieerzeugern besucht werden kann. Diese Seite kann somit eine Plattform sein, um neue Marktentwicklungen anzuregen, die Verbraucher zu infor- mieren, und Trends und Schätzungen an die Verbraucher zu kommunizieren . In order to make trading activities visible to PEAs, such activities are reflected on a website that can be visited by individual consumers or energy producers. This site can thus be a platform to stimulate new market developments, to inform consumers. and communicate trends and estimates to consumers.
Eine LEX kann ferner unter gewissen Umständen auch andere bzw. größere LEX kontaktieren, insbesondere wenn ein lokaler Bedarf bzw. ein lokaler Überschuss an Energie besteht. Die LEX kann dann den Energieüberschuss anderen LEXs anbieten bzw. Energie von anderen LEXs kaufen. Die LEX vermittelt so¬ mit Verträge zwischen entfernt auseinander liegenden Ver- tragspartnern . A LEX may also, under certain circumstances, contact other or larger LEXs, especially if there is a local demand or surplus of energy. The LEX can then offer the energy surplus of other LEXs or buy energy from other LEXs. The LEX mediated contract partners so ¬ with contracts between distantly spaced encryption.
Die oben erwähnte Berichts-Funktionalität der LEX ist beson¬ ders wichtig, da die PEAs sehr autonom arbeiten. Dies liegt daran, dass ein Benutzer häufig einen hohen Grad an Automati- sierung für ein Gut wie Elektrizität wünscht. Basierend auf der Berichts-Funktionalität kann ein Benutzer dann überprü¬ fen, welche Energiemengen von wem gekauft wurden und welche Preise dafür bezahlt wurden. Die LEX kann darüber hinaus eine Sicherheits-Funktionalität aufweisen. Diese Sicherheits-Funktionalität sollte den Si¬ cherheitsanforderungen der PEAs entsprechen, da die LEX ein Kommunikationspartner der PEAs ist. Nachfolgend werden die Funktionalitäten der Überwachungseinheit in der Form der Elektrizitätspolizei EP erläutert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein Unterschied von elektrischer Energie als Handelsgut zu anderen Gütern darin besteht, dass elektrische Energie nicht unterscheidbar ist. Der Verkäufer von Elektrizität kann die übertragene Elektrizitätsmenge nicht mit entsprechenden Kennzeichnungen versehen, welche eindeutig den Ursprung der Energie angeben. Es gibt somit keine zwischengeschaltete Instanz, welche die Übertragung ei¬ nes Energiepakets nachverfolgen kann. Jeder Verkäufer stellt vielmehr die verkaufte Energiemenge, die er erzeugt hat, in einen gemeinsamen Pool und der Verbraucher entnimmt eine entsprechende Energiemenge aus dem Pool gemäß dem Zertifikat, mit dem er die Energiemenge gekauft hat. Es treten somit im Wesentlichen zwei verschiedene Arten von Betrugsmöglichkeiten auf : The above-mentioned report functionality of the LEX is the important special ¬ since the PEA work very autonomously. This is because a user often desires a high degree of automation for a commodity such as electricity. Based on the reporting functionality a user can then überprü ¬ check which amounts of energy purchased by whom and what prices were paid for it. The LEX can also have security functionality. These safety functions should meet the Si ¬ cherheitsanforderungen the PEA, as the LEX is a communication partner of the PEA. The functionalities of the monitoring unit in the form of the electricity police EP will be explained below. It should be noted that a difference of electrical energy as a commodity to other goods is that electrical energy is indistinguishable. The seller of electricity can not provide the transmitted quantity of electricity with corresponding markings which clearly indicate the origin of the energy. There is therefore no intermediate entity that can track the transfer ei ¬ nes energy package. Instead, each seller places the amount of energy that he has generated into a common pool, and the consumer extracts a corresponding amount of energy from the pool according to the certificate with which he purchased the amount of energy. It thus occur in the Essentially two different types of frauds:
Der Verkäufer verkauft Energie, welche er nicht in den Pool gestellt hat. The seller sells energy that he has not put into the pool.
Der Verbraucher entnimmt Energie aus dem Pool, für wel¬ che er nicht bezahlt hat. The device draws power from the pool, for wel ¬ che he has not paid.
Es besteht somit die Notwendigkeit für eine Kontrollinstanz, welche berechtigt ist, die Rechtmäßigkeit von Handelsakten zu überprüfen, und welche ferner die Berechtigung hat, bei entsprechenden Betrugsfällen einzuschreiten. Diese Institution ist die in Fig. 1 gezeigte Überwachungseinheit EP. Diese Überwachungseinheit kann beispielsweise als Webserver reali¬ siert werden. Die grundlegenden Funktionalitäten dieser Einheit sind wie folgt: There is therefore a need for a supervisory authority which is entitled to verify the legality of commercial files and which is also entitled to intervene in cases of fraud. This institution is the monitoring unit EP shown in FIG. This monitoring unit can for example be reali ¬ Siert as Web servers. The basic functionalities of this unit are as follows:
Überwachung von Handelsakten, Monitoring of trade files,
Überprüfung der Erfüllung von Verträgen,  Verification of fulfillment of contracts,
Durchführung von Messungen zur Nachverfolgung von Energieengpässen,  Carrying out measurements to track energy shortages,
Zugriffsrecht auf die PEAs,  Right to access the PEAs,
Überprüfung der Integrität des elektronischen Siegels eines PEAs,  Verification of the integrity of the electronic seal of a PEA,
Berechtigung, ein Abschalten bzw. eine Verminderung der Leistung eines Energieerzeugers oder eines Energie¬ verbrauchers anzuweisen, Instructing permission, a switching off or a reduction in the power of a power generator or a power ¬ consumer,
Berechtigung, ein Abschalten oder eine Leistungsverminderung eines Energieerzeugers oder Energieverbrauchers zu erzwingen,  Authorization to force a shutdown or degradation of an energy producer or energy consumer,
Entgegennahme von Anzeigen bezüglich eines vermuteten Missbrauchs ,  Receiving reports of suspected abuse,
Durchführung von Untersuchungen betreffend vermuteten Missbrauch .  Conducting investigations regarding suspected abuse.
Es können dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionali¬ täten in einer EP realisiert sein. Durch die Funktionalität der Überwachung der Handelsakte wird die Rechtmäßigkeit jedes Handelsakts sichergestellt. Dies er¬ folgt dadurch, dass jeder Handelsakt an die Überwachungseinheit gemeldet wird, wobei die Meldung die gehandelte Energie- menge und die Zeit der Herstellung bzw. des Verbrauchs um- fasst. Die Überwachungseinheit fügt diesen Handelsakt in ein Gesamtzeitschema ein. Wenn der Zeitpunkt der Realisation des Handelsakts erreicht ist, führt die Überwachungseinheit Mes¬ sungen sowohl der Energieerzeugung als auch des Energie- Verbrauchs durch, um zu überprüfen, ob der Handelsakt korrekt durchgeführt wurde. It can thereby be realized, if appropriate, only part of the functionali ¬ activities in an EP. The functionality of the monitoring of the trade file ensures the legality of every trade act. This ¬ he follows the fact that each Handelsakt is reported to the monitoring unit, wherein the message summarizes the traded amount of energy and the time of production or consumption environmentally. The monitoring unit inserts this trading act into a total time schedule. If the timing of the realization of the Handelsakts is reached, the monitoring unit Mes ¬ solutions through both the power and the energy consumption in order to check whether the Handelsakt was carried out correctly.
Die Funktionalität der Durchführung von Messungen, um Energieengpässe zu verfolgen, dient dazu, solche Energieengpässe zu ermitteln, deren Ursache nicht auf Missbrauch beruht. Sol¬ che Energieengpässe können ihre Ursache beispielsweise in ei¬ ner falschen Eichung von Messeinrichtungen, Verlusten auf den Leitungen und dergleichen haben. Genaue Messungen an verschiedenen Stellen, insbesondere an Energieanlagen zum Balan- eieren der Energie, sind die Basis zur genauen Überprüfung des Systems und der Detektion von technischen Problemen jeder Art . The functionality of performing measurements to track energy bottlenecks serves to identify such energy bottlenecks that are not caused by abuse. Sol ¬ che energy shortages can have their cause, for example, in egg ¬ ner wrong calibration of measuring equipment, losses on the lines and the like. Accurate measurements at various locations, in particular at energy plants for balancing the energy, are the basis for the exact examination of the system and the detection of technical problems of all kinds.
Gemäß der Funktionalität des Zugriffs auf die PEAs hat die Überwachungseinheit das exklusive Recht, auf die PEAs mit oder ohne entsprechende Gerichtsbeschlüsse in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation zuzugreifen. Zur Überwachung von Handelsakten gibt es einen Standardzugriff auf den jeweiligen PEA. Dieser Zugriff ist durch einen kryptographischen Mecha- nismus gesichert, so dass nur die Überwachungseinheit auf diese Daten zugreifen kann. In accordance with the functionality of access to the PEAs, the Surveillance Unit has the exclusive right to access the PEAs with or without appropriate court orders, depending on the situation. There is a standard access to the respective PEA for monitoring trade files. This access is secured by a cryptographic mechanism, so that only the monitoring unit can access this data.
Gemäß der Funktionalität der Überprüfung des elektronischen Siegels eines PEAs wird es ermöglicht, dass die Überwachungs- einheit auf den PEA zugreifen kann, um die Unversehrtheit dieses Siegels zu überprüfen. Das Siegel schützt hierbei den Datenbereich des PEAs, der handelsrelevante Informationen enthält . Da die Überwachungseinheit eine Vielzahl von Messungen durch¬ führt, kann sie Probleme bei der Bereitstellung bzw. bei der Nachfrage von elektrischer Energie schnell erkennen. Um Schä- den zuvorzukommen, welche größere öffentliche Institutionen, wie Krankenhäuser, öffentliche Einrichtungen und dergleichen, betreffen, hat die Überwachungseinheit die Funktionalität, ein Abschalten oder eine Verminderung der Leistung von Energieverbrauchern bzw. Energieerzeugern anzuordnen. Hierbei implementieren die PEAs Mechanismen, wie auf solche Kommandos zu reagieren ist. Ein solches Kommando kann Zeitverzögerungen beinhalten, es kann an Bedingungen geknüpft sein und es kann priorisiert sein. In Notfällen, bei denen Schäden vermieden werden sollen, kann die Überwachungseinheit ferner einen nicht an eine Bedingung geknüpften Befehl ausgeben. Dieser Befehl umfasst unter anderem ein Heraufsetzen der Leistung oder ein differenziertes Heraufsetzen bzw. Herabsetzen der Leistung bzw. ein Abschal- ten der Leistung von einzelnen Verbrauchern bzw. Energieerzeugern. Beispielsweise kann das Abschalten von Fernsehern erzwungen werden, da ein schweres elektrisches Gerät einen Baum von Bahngleisen entfernen muss. Gemäß einer weiteren Funktionalität dient die Überwachungs¬ einheit auch zur Entgegennahme von Anzeigen betreffend vermu¬ teter Betrügereien. According to the electronic seal verification functionality of a PEA, it allows the monitoring unit to access the PEA to verify the integrity of that seal. The seal protects the data area of the PEA, which contains trade-relevant information. Since the monitoring unit performs a variety of measurements ¬, it can quickly identify problems in the provision or in the demand for electrical energy. To forestall damage affecting larger public institutions, such as hospitals, public facilities, and the like, the monitoring unit has the functionality of disabling or reducing the performance of energy consumers. In doing so, the PEAs implement mechanisms for responding to such commands. Such a command may involve time delays, it may be conditional and it may be prioritized. In emergencies where damage is to be avoided, the monitoring unit may also issue a command not tied to a condition. This command includes, among other things, an increase in power or a differentiated increase or decrease in power or a shutdown of the power of individual consumers or energy producers. For example, switching off televisions can be forced because a heavy electrical appliance must remove a tree from train tracks. According to a further functionality, the monitoring unit ¬ ¬ Vermu Teter scams also serves to accept advertisements for.
Die Überwachungseinheit kann ferner bei vermuteten Betrugs- fällen im Energienetz selbst dazu berechtigt sein, Untersu¬ chungen durchzuführen. Die Untersuchungen können beispielsweise durch Webroboter eingeleitet werden. Die Verwaltungs¬ einheit kann ferner auch nur zur Initialisierung von Untersuchungen dienen, wobei die Untersuchungen selbst durch mensch- liehe Benutzer vorgenommen werden. The monitoring unit may further cases of suspected fraud cases in the energy network itself to be entitled to carry out investi ¬ tions. The investigations can be initiated, for example, by weaving robots. The management ¬ unit can only be used for initialization of further investigations and, where the tests are carried out even by human Liehe user.
Bei der Implementierung der Überwachungseinheit sind ver¬ schiedene Sicherheitsaspekte zu beachten, um die Funktionali- tat einer polizeilichen Instanz zu realisieren. Diese Aspekte betreffen unter anderem die Nachweisbarkeit von Betrügereien, d.h. es müssen Mittel bereitgestellt werden, dass ein Agent im Netzwerk, der eine bestimmte Aktion ausgeführt hat, die Urheberschaft für diese Aktion nicht abstreiten kann. When implementing the monitoring unit, various safety aspects must be taken into account in order to did a police instance realize. Among other things, these aspects concern the verifiability of fraud, ie means must be provided that an agent in the network who has carried out a specific action can not deny authorship of this action.
Nachfolgend werden die Funktionalitäten der in Fig. 1 gezeigten Verwaltungseinheit IA erläutert. Gemäß dem in Fig. 1 dar¬ gestellten Energienetz bilden die daran beteiligten PEAs eine Art von „Insel", welche über die Verwaltungseinheit IA ver¬ waltet wird. Die Bedeutung einer solchen Insel besteht darin, dass im Falle von Problemen, welche ihre Ursache an weit ent¬ fernten Orten der Insel haben, die „Einwohner der Insel" (welche die PEAs darstellen) die Möglichkeit haben, sich von dem „Rest der Welt" zu entkoppeln und ihre Energieprobleme selbst zu lösen. Eine solche weit entfernte Ursache kann bei¬ spielsweise das Abschalten einer Hochspannungsleitung in einem anderen Land sein. Die Möglichkeit der Entkopplung impliziert, dass die Kapazitäten der Energieerzeugung und der Energienachfrage auf der Insel ausbalanciert sind. Das Prin¬ zip der Insel ist „selbstähnlich", d.h. Inseln von jeder möglichen Leistungsklasse bis hin zu einem einzelnen Haushalt können realisiert werden. Falls jeder Haushalt oder wenigs¬ tens ein größerer Teil eines Haushalts eine Art der Energie- erzeugung besitzt (wie z. B. ein photovoltaisches Dach) ist zumindest für eine bestimmte Zeit die Operation der Insel auf diesem sehr kleinen Maßstab möglich. The functionalities of the management unit IA shown in FIG. 1 will be explained below. According to represent ¬ provided in Fig. 1 energy network, the PEAs involved form a kind of "island" which is ver on the management unit IA ¬ prevails. The significance of such island is that in case of problems, which to its cause far ent ¬ fernten parts of the island have the "inhabitants of the island" (representing the PEA's) have the ability to decouple from the "rest of the world" and solve their energy problems themselves. such distant cause can at ¬ his game as shutting down a power line in another country. the possibility of decoupling implies that the capacity of power generation and energy demand on the island are balanced. the Prin ¬ zip the island is "self-similar", ie islands from any possible power class up to a single household can be realized. If each household or Wenig ¬ least a greater part of a household one type of energy generation has (such. As a photovoltaic roof), at least the operation of the island on this very small scale possible for a certain time.
Die Verwaltungseinheit IA stellt erfindungsgemäß eine Einheit dar, welche administrative Aufgaben für jede Insel aus PEAs übernimmt und die erforderlichen administrativen Strukturen implementiert. Insbesondere umfasst eine solche Verwaltungs¬ einheit folgende Funktionen: - Registrieren und Abmeldung von PEAs bei der Verwaltungseinheit, According to the invention, the administrative unit IA represents a unit which assumes administrative tasks for each island from PEAs and implements the required administrative structures. In particular, such management ¬ unit comprises the following functions: - Register and deregistration of PEA in the management unit,
Verwalten einer Webseite mit Informationen über die Insel, Durchführen des Entkoppeins der Insel, Manage a website with information about the island, Performing the decoupling of the island,
Überwachen von Leistungsungleichgewichten,  Monitoring performance imbalances,
Beratungsleistungen,  Consulting services,
Analyse,  Analysis,
- technische Entwicklung der Insel, - technical development of the island,
Kommunikation mit anderen Inseln.  Communication with other islands.
Es können dabei gegebenenfalls nur ein Teil der Funktionen in einer IA realisiert sein. If necessary, only a part of the functions can be realized in an IA.
Gemäß der Funktionalität der Registrierung bzw. des Abmeldens kann sich ein neuer Verbraucher an einer Verwaltungseinheit registrieren. In einem vorgegebenen geographischen Bereich können gegebenenfalls mehrere Verwaltungseinheiten aktiv sein. Der Vorteil des Registrierens an einer Verwaltungseinheit besteht darin, dass im Falle eines weit entfernten According to the functionality of the registration or the deregistration, a new consumer can register to an administrative unit. If necessary, several administrative units may be active in a given geographical area. The advantage of registering at an administrative unit is that in the case of a distant one
Stromausfalls die individuelle, registrierte Einheit in einen größeren Zusammenhang eingebettet ist, so dass in geeigneter Weise der Betrieb der Einheit nach einem solchen Ereignis si- chergestellt ist. Wettbewerb zwischen einzelnen Verwaltungs¬ einheiten ist natürlich erwünscht und es besteht somit auch die Möglichkeit für die PEAs, sich bei einer Verwaltungseinheit abzumelden. Über eine Webseite informiert die Verwaltungseinheit über die Anzahl und die Kapazitäten der Energieverbraucher bzw. Energieerzeuger, welche zu einer Insel gehören. Die Webseite ermöglicht auch den Zugriff auf den Registrierungsvorgang. Darüber hinaus werden Informationen über die für die Insel vor- gegebenen Regeln gegeben, beispielsweise welche Aktionen durchgeführt werden, falls sich eine Insel entkoppelt, wie die Verwaltungseinheit mit der marktbasierten Energievertei¬ lung umgeht und dergleichen. Der Vorgang des Entkoppeins der Insel wird von der Verwal¬ tungseinheit insbesondere dann initialisiert, wenn ein weit entfernter Stromausfall auftritt, der Einfluss auf die Ener¬ gieversorgung der PEAs der Insel hat. Zur Durchführung der Entkopplung der Insel hat die Verwaltungseinheit die Berechtigung, den Energieerzeugern und Energieverbrauchern Energiesteuerungen vorzugeben. Die Verwal- tungseinheit beinhaltet eine Datenbank, in der Informationen bezüglich der Flexibilität der unterschiedlichen Energieerzeuger und Energieverbraucher enthalten sind. Diese Informationen können frühzeitig automatisch über eine Kommunikation zwischen der Verwaltungseinheit IA und den PEAs gesammelt werden. Falls beispielsweise die externe Energieversorgung einen Pegel von 30 % erreicht und dann plötzlich komplett ausfällt, weist die Verwaltungseinheit die Energieverbraucher an, ihren Energieverbrauch sofort entsprechend zu reduzieren. Dann bestimmt die Verwaltungseinheit die Energieerzeugungska- pazitäten innerhalb der Insel und weist die Energieerzeuger an, die entsprechend notwendige Erzeugung von Energie zu übernehmen. Prinzipiell könnte ein solcher Ausfall einer ex¬ ternen Energieversorgung auch über den Markt gesteuert werden. Jedoch besteht dann die Gefahr, dass industrielle Anla- gen bezüglich des Erwerbs von Energie mit Krankenhäusern konkurrieren. Deshalb ist es sinnvoll, die Mechanismen des frei¬ en Marktes auszubalancieren, was über die Verwaltungseinheit erreicht wird, welche nach allgemein anerkannten Aktionsplä¬ nen im Falle von Notfallsituationen arbeitet. Power failure the individual, registered unit is embedded in a larger context, so that the operation of the unit after such an event is suitably ensured. Competition between individual administrative units ¬ is of course desirable and thus it is also possible for the PEA, log out of an administrative unit. Via a website, the administrative unit informs about the number and capacities of energy consumers or energy producers that belong to an island. The website also provides access to the registration process. In addition, information about the pros given for the island rules are given, such as what actions are taken if an island decoupled, as the administrative unit dealing with the market-based Energievertei ¬ development and the like. The process of undocking the island is then initialized by the Management ¬ processing unit in particular when a distant power failure occurs, the impact on the Ener ¬ gieversorgung the PEA of the island. In order to implement the decoupling of the island, the administrative unit has the authorization to specify energy controls for the energy producers and energy consumers. The management unit includes a database containing information regarding the flexibility of the different energy producers and consumers. This information can be collected early on automatically through communication between the IA administrative unit and the PEAs. If, for example, the external power supply reaches a level of 30% and then suddenly fails completely, the administrative unit instructs the energy consumers to immediately reduce their energy consumption accordingly. Then, the management unit determines the power generation capacities within the island and instructs the power generators to take the necessary generation of energy accordingly. In principle, such a failure of an ex ¬ ternal power supply could also be controlled by the market. However, there is a risk that industrial plants will compete with hospitals for the purchase of energy. Therefore it makes sense to balance the mechanisms of the free market ¬ s, which is achieved on the management unit, which operates according to generally accepted Aktionsplä ¬ nen in case of emergency situations.
Um die Spannung und die Frequenz im Energienetz stabil zu halten, sind in herkömmlichen Energienetzen üblicherweise Energieausgleichs-Anlagen vorhanden, welche schlechte Abschätzungen von Leitungsverlusten, die falsche Durchführung von Verträgen, falsche Messungen oder ähnliches kompensieren. Solche Ausgleichs-Anlagen führen immer zu zusätzlichen Verlusten. Um die Verwendung solcher Energieausgleichs-Anlagen möglichst zu reduzieren, verfolgt die Verwaltungseinheit pha¬ senspezifisch ungleichmäßige Energieverteilungen, beispiels- weise unter Zuhilfenahme der Überwachungseinheit EP, welche deren Ursachen identifiziert. Die Verwaltungseinheit schlägt dann - ebenfalls phasenspezifisch - entsprechende Maßnahmen zur Behebung des Problems vor. Die Verwaltungseinheit bietet ferner Beratungsdienste für die einzelnen PEAs bezüglich energiebezogener Produkte, Energiesparmöglichkeiten und dergleichen an. Die Verwaltungseinheit führt ferner Analysen basierend auf den Daten durch, welche bei dem Betrieb des Energienetzes ge¬ messen werden. Hieraus werden Statistiken generiert, welche es ermöglichen, entsprechende Maßnahmen zu definieren, um die Energieversorgungssituation des Gesamtnetzes bzw. einzelner Energieerzeuger und Energieverbraucher zu verbessern. In order to keep the voltage and frequency stable in the power grid, energy balancers typically exist in conventional power networks that compensate for poor estimates of line losses, incorrect performance of contracts, incorrect measurements, or the like. Such balancing systems always lead to additional losses. In order to reduce the use of such energy equalization systems as possible, the management unit pursues pha ¬ sensually uneven energy distributions, for example, with the aid of the monitoring unit EP, which identifies their causes. The administrative unit then proposes - also phase-specific - appropriate measures to remedy the problem. The administrative unit offers and consulting services for the individual PEAs with regard to energy-related products, energy-saving options and the like. The management unit further performs analysis based on the data of which are measured in the operation of the power system ge ¬. From this statistics are generated, which make it possible to define appropriate measures to improve the energy supply situation of the whole network or individual energy producers and energy consumers.
Die Verwaltungseinheit kann ferner die technische Entwicklung des Energienetzes durch die Festlegung entsprechender Programme unterstützen. Dies kann natürlich auch nur basierend auf dem Mechanismus des freien Marktes durchgeführt werden. Der Fokus der technischen Entwicklung liegt jedoch auf Merkmalen, welche nur die Verwaltungseinheit betreffen, bei¬ spielsweise die Entwicklung von besseren Algorithmen, um das schnelle Entkoppeln des Energienetzes durchzuführen. The administrative unit may also support the technical development of the energy network by establishing appropriate programs. Of course, this can only be done based on the free market mechanism. However, the focus of technological development is on characteristics which affect only the administrative unit, given ¬ play, the development of better algorithms to perform the rapid decoupling of the energy network.
Die Verwaltungseinheit ermöglicht ferner die Kommunikation mit anderen Energienetzen, wodurch entsprechende Mechanismen der Zusammenarbeit mit anderen Netzen implementiert werden können . The management unit also enables communication with other power networks, whereby corresponding mechanisms of cooperation with other networks can be implemented.
Die Sicherheitsanforderungen an die Verwaltungseinheit IA sind ähnlich zu den Sicherheitsanforderungen an die Überwachungseinheit EP, denn die Verwaltungseinheit stellt analog zur Überwachungseinheit eine öffentliche Instanz dar und be- sitzt bestimmte Ausführungsrechte. Es müssen somit gefährli¬ che Aktionen, welche durch die Verwaltungseinheit möglicher¬ weise durchführbar sind, verhindert werden, wie z. B., dass die Verwaltungseinheit fälschlicherweise eine industrielle Anlage von dem Energienetz trennt. Die Verwaltungseinheit kann ferner das Ziel von Angriffen von Hackern sein. Deshalb ist eine Zugangskontrolle in der Verwaltungseinheit eine wichtige Sicherheitsanforderung. Durch die Koordination von Energieverbrauchseinheiten und Energieerzeugungseinheiten, die zur phasenspezifischen Leistungsaufnahme bzw. -einspeisung befähigt sind, können die durch Phasenasymmetrien verursachten Probleme in dem Energie- netz selbstständig reduziert werden. Wie bereits erläutert, erfolgt eine Koordination durch einen Agenten-basierten und phasenspezifischen Handel. Durch den Handelsmechanismus kann eine Problemlösung über Marktpreise sichergestellt werden. Gleichzeitig erfolgt die Problemlösung zu volkswirtschaftlich optimierten Kosten, da technische Maßnahmen dort getroffen werden, wo sie ökonomisch sinnvoll sind. The security requirements for the administrative unit IA are similar to the security requirements for the monitoring unit EP, since the administrative unit, like the monitoring unit, is a public authority and has certain execution rights. Therefore it is necessary to prevent hazardous substan ¬ che actions that can be performed by the administrative unit possible ¬ example, such. For example, the administrative unit incorrectly separates an industrial facility from the power grid. The management unit may also be the target of attacks by hackers. Therefore, access control in the administrative unit is an important security requirement. By coordinating energy consumption units and energy generation units that are capable of phase-specific power consumption or feed-in, the problems caused by phase asymmetries in the energy network can be reduced independently. As already explained, coordination takes place through agent-based and phase-specific trading. The trade mechanism can ensure problem solving via market prices. At the same time, problem solving takes place at economically optimized costs, since technical measures are taken where they make economic sense.
Über eine zusätzliche Bereitstellung/Entnahme von Blindleis¬ tung kann die Netzspannung innerhalb eines Toleranzbands gehalten werden, wodurch eine bessere Netzauslastung gewährleistet wird. Der phasenspezifische Handel wird sowohl auf die Wirk- als auch Blindleistung angewendet. An additional provision / removal of reactive ice ¬ tion, the mains voltage can be kept within a tolerance band, whereby a better network utilization is ensured. Phase-specific trading is applied to both active and reactive power.
Dies wird anhand der nachfolgenden Beispiele illustriert. This will be illustrated by the following examples.
Beispiel 1 example 1
In einem Wohngebiet ist eine Vielzahl kleiner Photovoltaik- Anlagen einphasig an den Außenleiter LI des dreiphasigen Energienetzes angeschlossen. In der Mittagszeit kommt es an sonnigen Tagen zu einer gleichzeitigen starken Leistungseinspeisung in den Außenleiter LI. In Folge dessen entsteht eine unsymmetrische Belastung eines Verteilnetztrafos des Energie¬ netzes, welche zum Abschalten einzelner Photovoltaik- Wechselrichter durch die Spannungsüberhöhung an dem Außenleiter LI führt. Unter Verwendung des erfindungsmäßigen Agentenbasierten Handelsmechanismus ist es möglich, die Einspeisung der Photovoltaik-Anlagen je nach Belastung der Phasen des Energienetzes, auf unterschiedliche Außenleiter LI, L2, L3 zu legen. Ebenso können mehrere Verbraucher an denjenigen Außenleiter angeschlossen werden, welcher die höchste Spannung aufweist . Beispiel 2 In a residential area, a large number of small photovoltaic systems are connected in a single phase to the outer conductor LI of the three-phase power grid. At noon on sunny days a simultaneous strong power feed-in into the outer conductor LI occurs. As a result, an unbalanced load of a distribution network transformer of the energy ¬ network is created, which leads to shutdown of individual photovoltaic inverters by the voltage overshoot on the outer conductor LI. Using the inventive agent-based trading mechanism, it is possible to place the feeding of the photovoltaic systems, depending on the load of the phases of the power grid, on different outer conductors LI, L2, L3. Likewise, several consumers can be connected to those outer conductor, which has the highest voltage. Example 2
In einem Wohngebiet ist eine Vielzahl kleiner Photovoltaik- Anlagen installiert, welche beispielhaft einphasig an den Au- ßenleiter LI angeschlossen sind. In Stunden mit starker Sonneneinstrahlung kommt es zu einer großen Leistungseinspeisung in diesen Außerleiter bzw. diese Phase. Andererseits sind elektrische Herde in den Wohnungen bzw. Häusern dreiphasig an das Energienetz angeschlossen und mit einer Leistungselektro- nik versehen, welche es erlaubt, aus dem Außenleiter LI eine verstärkte oder vollständige Leistungsentnahme vorzunehmen. Bei Realisierung eines Agenten-basierten und phasenspezifischen Handels sinkt der Preis für Leistung aus der Phase LI in den Stunden starker Sonneneinstrahlung. Die den jeweiligen Steuervorrichtungen bzw. den elektrischen Komponenten zugeordneten Agenten registrieren dies und richten ihr Kaufverhalten entsprechend aus. In a residential area, a large number of small photovoltaic systems are installed, which are connected, for example, to the outer conductor LI in a single-phase manner. In hours of strong sunlight there is a large power feed into this outsider or this phase. On the other hand, electrical stoves in the apartments or houses are connected in three phases to the power grid and provided with a power electronics, which allows to make an increased or complete power extraction from the outer conductor LI. When realizing agent-based and phase-specific trading, the price for LI-LI performance drops in the hours of strong sunlight. The agents assigned to the respective control devices or the electrical components register this and adjust their purchasing behavior accordingly.
Beispiel 3 Example 3
In einem Wohngebiet ist eine Vielzahl kleiner Photovoltaik- Anlagen einphasig an den Außenleiter LI angeschlossen. In Stunden mit starker Sonneneinstrahlung kommt es zu einer starken Leistungseinspeisung in diese Phase. Wärmepumpen in den Wohnhäusern des Wohngebiets sind einphasig an das Ener¬ gienetz angeschlossen und verfügen über eine Vorrichtung zur Steuerung der Belastung der Phasen des Energienetzes, welche die Auswahl der Phase ermöglicht. In einem agentenbasierten Energienetz mit phasenspezifischem Handel sinkt der Preis für die Leistung aus der Phase LI in den Stunden starker Sonneneinstrahlung. Die Agenten der Wärmepumpen registrieren dies und richten ihr Kaufverhalten entsprechend aus. In a residential area, a large number of small photovoltaic systems are connected in a single phase to the outer conductor LI. In hours of strong sunlight, there is a strong power feed into this phase. Heat pumps in the homes of residential area connected to the single phase are Ener ¬ gienetz and have a device for controlling the loading of the phases of the power system, which allows the selection of the phase. In an agent-based energy-based trading network, the price of the LI phase power decreases during periods of high solar radiation. The heat pump agents register this and adjust their buying behavior accordingly.
Beispiel 4 Example 4
Eine große Photovoltaik-Anlage ist aus unbekannten Gründen am Außenleiter LI einphasig angeschlossen. Herkömmliche mit Überwachungsrelais ausgestatte Motoren für beispielsweise Pumpen würden in diesem Teilnetzstrang des Energienetzes bei entsprechend ausgeprägter Phasensymmetrie außerplanmäßig ab¬ geschaltet. Beispielhaft soll sich in dem Teilnetzstrang auch ein Gewerbebetrieb mit Maschinen befinden, deren Elektromoto- ren zur phasenspezifischen Leistungsaufnahme fähig sind. Erfindungsgemäß sinkt der Preis für die Leistung aus der Phase LI in den Stunden starker Sonneneinstrahlung. Die den Elektromotoren des Gewerbebetriebs zugeordneten Agenten registrie¬ ren dies und richten ihr Kauf erhalten entsprechend aus. A large photovoltaic system is connected to the outer conductor LI single phase for unknown reasons. Conventional equipped with monitoring relay motors for example Pumps would be unscheduled in this subnetwork of the power network with correspondingly pronounced phase balance off ¬ . By way of example, the subnetwork should also include a commercial enterprise with machines whose electric motors are capable of phase-specific power consumption. According to the invention, the price for the power from the phase LI drops in the hours of strong sunlight. The electric motors of the business enterprise associated agents regis ration ¬ ren this and judge accordingly receive from their purchase.
Beispiel 5 Example 5
Am Ende einer Stichleitung des Energienetzes sind Energieerzeugungseinheiten einphasig angeschlossen. Herkömmliche, mit Überwachungsrelais ausgestattete Motoren für beispielsweise Pumpen würden in diesem Teilnetzstrang bei entsprechend ausgeprägter Phasenasymmetrie außerplanmäßig abgeschaltet. In dem Teilnetzstrang befindet sich zusätzlich ein Gewerbebetrieb mit Maschinen, deren Elektromotoren zur phasenspezifi- sehen Leistungsaufnahme fähig sind. Erfindungsgemäß sinkt der Preis für Leistung aus der Phase LI in den Stunden starker Sonneneinstrahlung. Die den Elektromotoren der Maschinen des Gewerbebetriebs zugeordneten Agenten registrieren dies und richten ihr Kauf erhalten entsprechend aus. At the end of a stub of the power grid, power generation units are connected in a single phase. Conventional motors equipped with monitoring relays for pumps, for example, would be disconnected unscheduled in this subnetwork with correspondingly pronounced phase asymmetry. In the subnetwork is also a commercial enterprise with machines whose electric motors are capable of phase-specific power consumption. According to the invention, the price for power from the phase LI drops in the hours of strong sunlight. The agents assigned to the electric motors of the machines of the business enterprise register this and arrange their purchase accordingly.
Beispiel 6 Example 6
Energieerzeugungseinheiten, wie z. B. Blockheizkraftwerke, speisen üblicherweise dreiphasig in das Energienetz ein. Beim Auftreten von Phasenasymmetrien wird durch die variable phasenspezifische Einspeisung ein Beitrag zur Netzsymmetrierung geleistet, wenn einerseits das Blockheizkraftwerk über eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung an das Energienetz angebunden ist und andererseits der beschriebene Handelsmechanis- mus zum Einsatz kommt. Power generation units, such. As combined heat and power plants, usually feed three-phase in the power grid. When phase asymmetries occur, the variable phase-specific feed makes a contribution to network symmetry if, on the one hand, the combined heat and power plant is connected to the power grid via a control device according to the invention and, on the other hand, the described trading mechanism is used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dezentrales Energienetz mit einer Mehrzahl von Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten, welchen je- weils zumindest ein Agent (PEA) zugeordnet ist, wobei die1. Decentralized energy network with a plurality of energy consumption and / or energy generation units, each of which is assigned at least one agent (PEA), wherein the
Agenten (PEA) derart untereinander vernetzt sind, dass jeder Agent (PEA) mit anderen Agenten (PEA) im Energienetz kommunizieren kann, und wobei das Energienetz derart ausgestaltet ist, dass die Verteilung der Energie im Energienetz zumindest teilweise basierend auf zwischen den Agenten (PEA) ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung der Energie in dem Energienetz basierend auf phasenspezifisch zwischen den Agenten (PEA) ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt. Agents (PEA) are interconnected such that each agent (PEA) can communicate with other agents (PEA) in the energy network, and wherein the energy network is configured such that the distribution of energy in the energy network based at least partially on between the agents (PEA ) negotiated monetary transactions, characterized in that the distribution of the energy in the energy network is based on phase-specific monetary transactions negotiated between the agents (PEA).
2. Energienetz nach Anspruch 1, bei dem das Energienetz derart ausgestaltet ist, dass es Energie von anderen Energienet¬ zen beziehen kann und/oder anderen Energienetzen bereitstellen kann. 2. Power grid according to claim 1, wherein the power grid is configured such that it can relate energy from other Energieset ¬ zen and / or other energy networks can provide.
3. Energienetz nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jeder Agent (PEA) eine Transaktionseinheit umfasst, welche automatisch Preise mit anderen Agenten (PEA) für das Bereitstellen und/oder den Bezug von Energie aushandelt und entsprechende Verträge abschließt. An energy network according to claim 1 or 2, wherein each agent (PEA) comprises a transaction unit which automatically negotiates prices with other agents (PEA) for providing and / or purchasing energy and concludes corresponding contracts.
4. Energienetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein einer jeweiligen Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten zugeordneter Agent (PEA) eine Energie- mess- und/oder Energiesteuereinheit zum phasenselektiven Mes¬ sen und/oder Steuern der von der jeweiligen Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten verbrauchten und bereitgestellten Energie umfasst. 4. Power grid according to one of the preceding claims, wherein a respective energy consumption and / or energy generating units associated agent (PEA) an energy metering and / or energy control unit for the phase-selective Mes ¬ sen and / or controlling the respective energy consumption / or energy production units consumed and provided energy.
5. Energienetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Agent (PEA) eine oder mehrere Kommunikations¬ schnittstellen umfasst, insbesondere eine externe Kommunika¬ tionsschnittstelle zur Kommunikation mit anderen Agenten (PEA) und/oder eine interne Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der oder den Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten, denen der Agent (PEA) zugeordnet ist . 5. energy network according to any one of the preceding claims, in which each agent (PEA) includes one or more communication interfaces ¬, in particular an external communica tion ¬ interface for communicating with other agents (PEA) and / or an internal communication interface for communication with the one or more energy and / or power generation units to which the agent (PEA) is assigned.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Energienetz eine lokale Energie-Austausch-Einheit (LEX) umfasst, über welche die Agenten (PEA) im Betrieb des Ener¬ gienetzes die monetären Transaktionen aushandeln. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the energy network comprises a local energy exchange unit (LEX), over which the agents (PEA) negotiate the monetary transactions in the operation of the energy ¬ gienetzes.
7. Energienetz nach Anspruch 6, bei dem die Energie-Austausch-Einheit (LEX) derart ausgestaltet ist, dass sie Ange¬ bote und Anfragen der Agenten (PEA) für Energie phasenspezifisch sammelt und basierend auf den Angeboten und Anfragen Käufe und Verkäufe von Energie phasenspezifisch zwischen den Agenten PEA) vermittelt. 7. energy network according to claim 6, wherein the energy exchange unit (LEX) is designed such that they In ¬ messenger and requests the agent (PEA) for energy phase specific collects and based on the offers and requests purchases and sales of energy phase specific between the agents PEA).
8. Energienetz nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Energie- Austausch-Einheit (LEX) derart ausgestaltet ist, dass sie ei- nen Energiepreis phasenspezifisch berechnet, zu dem die grö߬ te Anzahl an monetären Transaktionen zwischen den Agenten (PEA) stattfindet, und basierend auf diesen phasenspezifi¬ schen Energiepreisen die Käufe und Verkäufe von Energie ver¬ mittelt . 8. Energy network according to claim 6 or 7, wherein the energy exchange unit (LEX) is configured such that it a NEN energy price calculated phase-specific, at the largest ¬ te number of monetary transactions between the agents (PEA) takes place and ¬ averages based on these phasenspezifi ¬ rule energy prices, purchases and sales of energy ver.
9. Energienetz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem auf die Energie-Austausch-Einheit (LEX) durch die Agenten (PEA) zugegriffen werden kann, um die durch die Energie-Austausch- Einheit (LEX) vermittelten Transaktionen einzusehen. An energy network according to any one of claims 6 to 8, wherein the energy exchange unit (LEX) can be accessed by the agents (PEA) to view the transactions mediated by the energy exchange unit (LEX).
10. Energienetz nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Energie-Austausch-Einheit (LEX) derart ausgestaltet ist, dass sie Energie-Austausch-Einheiten (LEX) von anderen Energienetzen kontaktieren kann, um Energie den anderen Energienetzen bereitzustellen oder von diesen zu beziehen. 10. Power grid according to one of claims 6 to 9, wherein the energy exchange unit (LEX) is designed such that it can contact energy exchange units (LEX) of other energy networks to provide energy to the other energy networks or to refer to this.
11. Energienetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Energienetz eine Überwachungseinheit (EP) umfasst, welche im Betrieb des Energienetzes die Durchführung der mo¬ netären Transaktionen und die darauf basierende phasenselektive Bereitstellung und den darauf basierenden phasenselektiven Verbrauch von Energie durch die Energieverbrauchs- und/ oder Energieerzeugungseinheiten überwacht und die Berechtigung hat, auf die jeweiligen Agenten (PEA) zuzugreifen und bei Vorliegen vorbestimmter Kriterien Gegenmaßnahmen einzuleiten . 11. Energy network according to one of the preceding claims, in which the energy network comprises a monitoring unit (EP), which during operation of the power system monitors the execution of the mo ¬-monetary transactions and based on this phase-selective deployment and based on this phase selective consumption of energy by the energy consumption and / or power generation units and has the authorization to the respective agent (PEA) access and wherein Presence of predetermined criteria to initiate countermeasures.
12. Energienetz nach Anspruch 11, bei dem die Gegenmaßnahmen die Verminderung und/oder Erhöhung der durch eine jeweilige Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit bereit¬ gestellten und/oder verbrauchten Energie und/oder die Ausgabe eines entsprechenden Befehls zur Verminderung und/oder Erhö- hung der durch eine jeweilige Energieverbrauchs- und/oder12. energy network according to claim 11, wherein the counter measures the reduction and / or increase in the ¬ provided by a respective energy consumption and / or energy generation unit prepared and / or consumed energy and / or the output of a corresponding command for reducing and / or Erhö- Hung by a respective energy consumption and / or
Energieerzeugungseinheit bereitgestellten und/oder verbrauchten Energie und/oder die Ausgabe eines entsprechenden Befehls zum Phasenwechsel umfassen. Energy supplied and / or consumed power unit and / or the output of a corresponding command to phase change include.
13. Energienetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Energienetz eine Verwaltungseinheit (IA) zur Verwal¬ tung der zu dem Energienetz gehörenden Energieverbrauchsund/oder Energieerzeugungseinheit und deren Agenten (PEA) um- fasst . 13. Energy network according to one of the preceding claims, wherein the energy network, a management unit (IA) for Verwal ¬ tion of belonging to the energy network energy and / or energy generation unit and its agents (PEA).
14. Energienetz nach Anspruch 13, bei dem die Verwaltungseinheit (IA) den Energieverbrauch und die Energieerzeugung der Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheiten überwacht und beim Auftreten von Energieengpässen und/oder Un- gleichgewichten in der Energieverteilung Gegenmaßnahmen bestimmt und entsprechende Anweisungen und/oder Vorschläge an die Agenten (PEA) ausgibt. 14. Energy network according to claim 13, wherein the administrative unit (IA) monitors the energy consumption and the energy production of the energy consumption and / or energy generating units and determines the occurrence of energy shortages and / or imbalances in the energy distribution countermeasures and corresponding instructions and / or suggestions to the agents (PEA).
15. Energienetz nach Anspruch 14, bei dem die Gegenmaßnahmen eine Entkopplung des Energienetzes von anderen Energienetzen und die Ausgabe von Anweisungen an die Agenten (PEA) zur Erhöhung der Energieerzeugung und/oder Verminderung des Energieverbrauchs der zu den jeweiligen Agenten (PEA) gehörigen Energieverbrauchs- und/oder Energieerzeugungseinheit und/oder den Wechsel der Phase des Energienetzes umfassen. The power grid of claim 14, wherein the countermeasures include decoupling the power grid from other power networks and issuing instructions to the agents (PEA) to increase power generation and / or reduce the power consumption of the respective agents (PEA) Consumption and / or power generation unit and / or the change of the phase of the power network include.
16. Energienetz nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Verwaltungseinheit (IA) Analysemittel zur Analyse der Energiever¬ teilung in dem Energienetz umfasst. 16. energy network according to claim 14 or 15, wherein the management unit (IA) analysis means for analyzing the Energiever ¬ division included in the power network.
17. Verfahren zur Verteilung von Energie in einem Energienetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verteilung der Energie im Energienetz zumindest teilweise basierend auf phasenspezifisch zwischen den Agenten (PEA) ausgehandelten monetären Transaktionen erfolgt. A method of distributing energy in a power grid as claimed in any one of the preceding claims, wherein the distribution of power in the power grid is at least partially based on phase-negotiated monetary transactions between the agents (PEA).
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