WO2014037252A1 - Steuereinrichtung für ein energiemanagement - Google Patents

Steuereinrichtung für ein energiemanagement Download PDF

Info

Publication number
WO2014037252A1
WO2014037252A1 PCT/EP2013/067766 EP2013067766W WO2014037252A1 WO 2014037252 A1 WO2014037252 A1 WO 2014037252A1 EP 2013067766 W EP2013067766 W EP 2013067766W WO 2014037252 A1 WO2014037252 A1 WO 2014037252A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
value
control commands
control device
power
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/067766
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Reinschke
Mathias Duckheim
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2014037252A1 publication Critical patent/WO2014037252A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00004—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the power network being locally controlled
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2803—Home automation networks
    • H04L12/2816—Controlling appliance services of a home automation network by calling their functionalities
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/12—The local stationary network supplying a household or a building
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/12—Energy storage units, uninterruptible power supply [UPS] systems or standby or emergency generators, e.g. in the last power distribution stages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Definitions

  • Control device for an energy management The invention relates to a control device for controlling energy generating devices, in particular photovoltaic systems, for energy management, in particular in a building.
  • the number of installed photovoltaic systems is currently rising sharply due to the spread of renewable energies.
  • Particular challenges arise thereby for the operator of such equipment and for the network operator from the fact that thus a shift from centrally generated power to locally generated and energy fed a ⁇ but things get, while the quality of energy - that is, the Sta ⁇ stability of voltage and frequency - should be preserved.
  • These challenges can be addressed, for example, by complying with standards that define certain behavior of decentralized energy producers and the ability of network operators to intervene in decentralized energy producers.
  • the control device for controlling power generation devices, in particular photovoltaic systems, comprises an electronic arithmetic unit and a communication device controlled by the arithmetic unit for receiving control commands from a network operator and for sending control commands to the power generation devices.
  • the computing unit is configured to control the Kirunikationsein ⁇ direction such that at least a part of the control commands comprises a pair of values from a time stamp and a value for an active power and that for transmission of the control commands, a network protocol for building automation ⁇ automation is used.
  • the control device is advantageous to be able to control the attached ⁇ closed PV systems or inverter so that the requirements are met exactly at the time when the time stamp indicates. In other words, several Umrich ⁇ ter can be controlled so that they work synchronously and make changes synchronously. Thus, the specifications of network operators can be met more accurately and better.
  • the communication means of a network protocol for building automation, especially BACnet, advantageously makes it possible to integrate the control device in intelligent building ⁇ controls.
  • a particular advantage results from the time stamp when the bandwidth of the building Steue ⁇ approximate net factory is limited: You control commands can be given point to each inverter or PV systems for a later time. The commands can be sent to ei ⁇ ner time then already to the load of the building control network is low. Sending the entspre ⁇ sponding control command is then not time critical as the Specification does not have to be fulfilled immediately.
  • the timestamps used are expedient in the future, possibly only a few seconds, but possibly also several minutes or hours.
  • the value pair can be extended to a value triplet by adding a value for reactive power.
  • At least part of the operation command ⁇ le) le comprises a common shipped plurality of value pairs or triplets with a time stamp, active power and, optionally, reactive ⁇ performance.
  • a time stamp active power
  • reactive ⁇ performance reactive ⁇ performance
  • FIG. 1 shows components of an energy network 10 in ⁇ nergur of a building, for example a larger office
  • the components shown may also be arranged at other locations at which a considerable amount of electrical power is generated and fed into the supply network.
  • ⁇ is at a significant amount at least 10 kW, in particular
  • the energy network 10 includes three separate photovoltaic systems 17. These are each provided with their own inverter 13a ... c and connected via this to the supply network. Furthermore, the energy network 10 includes
  • a charging station 14 for an electric vehicle 35 way of example, a charging station 14 for an electric vehicle.
  • the energy network 10 includes a Energypei ⁇ cher worn 18th
  • the energy network 10 comprises a control device 11.
  • the control device comprises electronic communication devices and electronic data processing, so it is implemented, for example, as a typical PC or as a microprocessor-based self-sufficient system.
  • the commu ⁇ nikations broughten the controller 11 are designed to communicate ( "Building auto ⁇ mation and Control Networks") by the network protocol BACnet.
  • the control device 11 is connected via control lines 16 inverters with the environmental 13a ... c and Charging station 14 connected
  • Control lines 16 are thus part of the energy network 10 in the building. Outwardly, the controller 11 is connected via a further control line 15 to the network operator 12 of the utility network.
  • control lines 15, 16 are exemplary.
  • the connec ⁇ tion in the building, so the control lines 16 may for example be partially or completely realized wirelessly or as a LAN.
  • the control lines 16 can therefore also be part of a bus system.
  • the further control line 15, ie the connection to the network operator 12 can be realized via the actual power supply or wirelessly or else via the Internet.
  • the control lines 15, 16 thus symbolize only the connection, without specifically cables must be used for this purpose.
  • FIG. 1 shows the control lines
  • the photovoltaic systems 17 work as best as possible and the power generated can be fed into the supply network.
  • the controller 11 may be configured to provide some or all of the power generated to charge an electric vehicle connected to the charging station 14.
  • the control device must pass these on to the connected converters 13a... C.
  • the requirement includes, for example, a value for the power P and a value for the reactive power Q, which the energy network 10 has to comply with.
  • the required power and reactive power values are distributed among the individual photovoltaic systems 17. If the photovoltaic systems 17 are different, this is expediently taken into account in the distribution.
  • the controller 11 provides the respective power values with a time stamp.
  • the timestamp indicates when the performance values are to be reached. So the given by the timestamp to ⁇ time is appropriately in the future. The time may be a few seconds in the future or longer periods.
  • the controller 11 If a direct, that is as immediate as possible power adjustment required, so the controller 11 generates, for example, for each of the three inverters 13a ... c a value triplet (t, P a ... c / Qa ... c) from the time stamp t and the Values P a ... c and Q a ... c from the values of the power valid for the respective inverter 13a. These value triplets are forwarded via the control lines 16 to the inverters 13a... C. At the time indicated by the time stamp t, the inverters 13a ... c make a corresponding switchover or adjustment.
  • the time stamp specifies the time
  • the switching advantageously takes place synchronously and not in a random manner due to the transmission of the information.
  • the use of the time stamp also allows a ge ⁇ planned course of performance data over a longer period, for example, an entire day to pass the packet to the order ⁇ judge 13a ... c.
  • a plurality of Value triples to the respective inverter 13a ... c passed.
  • the time stamps of these triplets are legally meaningful ⁇ different.
  • the control lines 16 can be relieved, for example, of continuous switching instructions to the inverters 13a
  • Switching instructions for example, be given at night to the inverter 13a ... c and in the course of a day only corrections from the controller 11 must be passed.
  • the phase synchronization may also be problematic.
  • the value triple, a fourth value is adoptedge ⁇ added, indicating the phase at the time of the timestamp.
  • the converter 13a... C can then adjust the phase position of the generated voltage at the time of the time stamp. This shows a further advantage of the timestamps, since without them the indication of a phase angle alone would not be sufficient, provided that the corresponding information reaches the inverters 13a... C not secured at the same time.
  • the converters 13a... C are designed such that their controllers can receive and process the value triplets or quadruples.
  • the internal times of the controllers of the converters 13a... C and of the controller 11 are synchronized, since otherwise the timestamps can not be reliably followed.
  • NTP Network- work Time Protocol
  • Inverters 13a ... c are also configured to communicate by means of BACnet.
  • a further embodiment possibility of the inverters 13a... C is that their controllers interpolate values for the power between two data sent by means of value triples or quadruples. Sliding ⁇ cherank it is appropriate, though the connected other units such as the energy storage 18 and the charging stations 14 are designed so that their controllers can record and process the value triplets or quadruples.
  • the connected devices 13a ... c, 14, 18 are designed so that they can give a sudmel ⁇ dung to the control device.
  • This feedback can contain, for example, that one of the devices 13a... C, 14, 18 is unable to set the required value.
  • an inverter 13a... C is not configured to set a phase angle.
  • the converters 13a... C may, for example, be designed to provide feedback about their power values and also about other measured values, such as their temperature.
  • the converters 13a... C may, for example, provide feedback on instantaneous maximum values, in particular for the radiation-dependent power.
  • the converters 13a ... c are designed so that they confirm not only current values to the control device 11 to ⁇ but also values for other time points. These can also be sent as a data block to minimize Be ⁇ utilization of the BACnet network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung von Energieerzeugungseinrichtungen, insbesondere Photovoltaik-Anlagen, umfassend - eine elektronische Recheneinheit, - eine von der Recheneinheit gesteuerte Kommunikationseinrichtung zum Empfang von Steuerbefehlen von Seiten eines Netzbetreibers und zur Versendung von Steuerbefehlen an die Energieerzeugungseinrichtungen, wobei die Recheneinheit ausgestaltet ist, - die Kommunikationseinrichtung derart anzusteuern, dass wenigstens ein Teil der Steuerbefehle ein Wertetripel aus einem Zeitstempel, einem Wert für eine Wirkleistung und einem Wert für eine Blindleistung umfasst und - zur Versendung der Steuerbefehle ein Netzwerkprotokoll für die Gebäudeautomatisierung zu verwenden.

Description

Beschreibung
Steuereinrichtung für ein Energiemanagement Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung von Energieerzeugungseinrichtungen, insbesondere Photovol- taik-Anlagen, für ein Energiemanagement insbesondere in einem Gebäude . Die Anzahl verbauter Photovoltaik-Anlagen verzeichnet derzeit im Zuge der Verbreitung erneuerbarer Energien einen starken Anstieg. Besondere Herausforderungen ergeben sich dabei für die Betreiber solcher Anlagen sowie für die Netzbetreiber daraus, dass damit eine Verlagerung von zentral erzeugter Energie zu dezentral erzeugter und eingespeister Energie ein¬ hergeht, dabei aber die Qualität der Energie - also die Sta¬ bilität von Spannung und Frequenz - erhalten bleiben soll. Diesen Herausforderungen kann beispielsweise durch die Einhaltung von Normen begegnet werden, die bestimmte Verhaltens- weisen der dezentralen Energieerzeuger und Eingriffsmöglichkeiten der Netzbetreiber in die dezentralen Energieerzeuger festlegen .
Eine solche Eingriffsmöglichkeit besteht darin, Leistungsvor- gaben von der Seite des Netzbetreibers an dezentrale Energie¬ erzeuger zu erlauben. Speziell bei Energieerzeugern mit Leistungen jenseits der 100 kW nehmen Kontrollgeräte die Vorgaben des Netzbetreibers auf und geben diese zur sofortigen Erfül¬ lung an die angeschlossenen Umrichter bzw. deren Steuerein- heiten weiter. Nachteilig ist bei dieser Art der Ansteuerung, dass in Abhängigkeit von der Verbindung des Kontrollgeräts von den angeschlossenen Umrichtern diese die Vorgaben nicht sofort und auch nicht zur gleichen Zeit erfüllen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuereinrichtung zur Ansteuerung von Energieerzeugungseinrichtungen, insbesondere Photovoltaik-Anlagen, anzugeben. Diese Aufgabe wird durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung von Energieerzeugungseinrichtungen, insbesondere Photovol- taik-Anlagen, umfasst eine elektronische Recheneinheit und eine von der Recheneinheit gesteuerte Kommunikationseinrichtung zum Empfang von Steuerbefehlen von Seiten eines Netz- betreibers und zur Versendung von Steuerbefehlen an die Energieerzeugungseinrichtungen .
Die Recheneinheit ist ausgestaltet, die Kommunikationsein¬ richtung derart anzusteuern, dass wenigstens ein Teil der Steuerbefehle ein Wertepaar aus einem Zeitstempel und einem Wert für eine Wirkleistung umfasst und dass zur Versendung der Steuerbefehle ein Netzwerkprotokoll für die Gebäudeauto¬ matisierung verwendet wird. Die Steuereinrichtung ist vorteilhaft in der Lage, die ange¬ schlossenen PV-Anlagen oder Umrichter so anzusteuern, dass die Vorgaben genau zu dem Zeitpunkt erfüllt werden, den der Zeitstempel angibt. Mit anderen Worten können mehrere Umrich¬ ter so angesteuert werden, dass sie synchron arbeiten und synchron Änderungen vornehmen. Somit können die Vorgaben von Netzbetreibern genauer und besser erfüllt werden.
Die Kommunikation mittels eines Netzwerkprotokolls für die Gebäudeautomatisierung, insbesondere BACnet, ermöglicht es vorteilhaft, die Steuereinrichtung in intelligente Gebäude¬ steuerungen einzubinden. Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus dem Zeitstempel, wenn die Bandbreite des Gebäude-Steue¬ rungsnetzwerks begrenzt ist: Hier können Steuerbefehle an die einzelnen Umrichter oder PV-Anlagen für einen späteren Zeit- punkt gegeben werden. Die Befehle können dann bereits zu ei¬ ner Zeit versendet werden, zu der die Belastung des Gebäude- Steuerungsnetzwerks gering ist. Die Versendung des entspre¬ chenden Steuerbefehls ist dann nicht zeitkritisch, da die Vorgabe nicht sofort erfüllt werden muss. Die verwendeten Zeitstempel liegen dabei zweckmäßig in der Zukunft, eventuell nur wenige Sekunden, möglicherweise aber auch mehrere Minuten oder Stunden.
5
Das Wertepaar kann durch die Hinzunahme eines Werts für eine Blindleistung zu einem Wertetripel erweitert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein Teil der Steuerbefeh¬ le) le eine gemeinsam versendete Mehrzahl von Wertepaaren oder Wertetripeln mit Zeitstempel, Wirkleistung und ggfs. Blind¬ leistung umfasst. Mit anderen Worten werden dabei mehrere Vorgaben mit sinnvollerweise verschiedenen Zeitstempeln zusammen versendet. Auch hierdurch können Engpässe der Band- 15 breite im Gebäude-Steuerungsnetzwerk vermieden und umgangen werden .
Ein bevorzugtes, jedoch keinesfalls einschränkendes Ausfüh¬ rungsbeispiel für die Erfindung wird nunmehr anhand der ein- 20 zigen Figur der Zeichnung näher erläutert. Dabei sind die
Merkmale schematisiert dargestellt.
Die Figur 1 zeigt Komponenten eines Energie-Netzwerks 10 in¬ nerhalb eines Gebäudes, beispielsweise eines größeren Büro-
25 Gebäudes. Alternativ zu einem solchen Büro-Gebäude können die gezeigten Komponenten auch an anderen Standorten angeordnet sein, an denen eine erhebliche Menge an elektrischer Leistung erzeugt und in das Versorgungsnetzwerk eingespeist wird. Da¬ bei wird als erhebliche Menge wenigstens 10 kW, insbesondere
30 wenigstens 100 kW angesehen. Im vorliegenden Beispiel umfasst das Energie-Netzwerk 10 drei separate Photovoltaik-Anlagen 17. Diese sind jeweils mit einem eigenen Umrichter 13a... c versehen und über diesen an das Versorgungsnetzwerk angeschlossen. Weiterhin umfasst das Energie-Netzwerk 10 bei-
35 spielhaft eine Ladestation 14 für ein elektrisches Fahrzeug.
Außerdem umfasst das Energie-Netzwerk 10 eine Energiespei¬ chereinrichtung 18. Schließlich umfasst das Energie-Netzwerk 10 eine Steuereinrichtung 11. Die Steuereinrichtung umfasst elektronische Kommunikationseinrichtungen und eine elektronische Datenverarbeitung, ist also beispielsweise als typischer PC oder als mikroprozessorbasiertes autarkes System umgesetzt. Die Kommu¬ nikationseinrichtungen der Steuereinrichtung 11 sind gestaltet, mittels des Netzwerk-Protokolls BACnet („Building Auto¬ mation and Control Networks") kommunizieren zu können. Die Steuereinrichtung 11 ist über Steuerleitungen 16 mit den Um- richtern 13a... c und der Ladestation 14 verbunden. Diese
Steuerleitungen 16 sind somit Teil des Energie-Netzwerks 10 im Gebäude. Nach außen hin ist die Steuereinrichtung 11 über eine weitere Steuerleitung 15 mit dem Netzbetreiber 12 des Versorgungsnetzwerks verbunden.
Dabei sind diese Leitungen 15, 16 beispielhaft. Die Verbin¬ dung im Gebäude, also die Steuerleitungen 16 können beispielsweise auch teilweise oder ganz drahtlos realisiert sein oder als LAN. Die Steuerleitungen 16 können also auch Teil eines Bussystems sein. Die weitere Steuerleitung 15, also die Verbindung zum Netzbetreiber 12 kann über die eigentliche Stromzufuhr oder drahtlos oder aber auch über das Internet realisiert sein. Die Steuerleitungen 15, 16 symbolisieren also nur die Verbindung, ohne dass hierfür spezifisch Kabel verwendet werden müssen. Figur 1 zeigt die Steuerleitungen
15, 16, nicht aber die eigentlichen Leistungsanschlüsse, die zur Übertragung der erzeugten oder verbrauchten elektrischen Leistung dienen. Solange keine Einschränkungen von Seiten des Netzbetreibers
12 vorliegen, arbeiten im vorliegenden Beispiel die Photovol- taik-Anlagen 17 bestmöglich und die erzeugte Leistung kann in das Versorgungsnetzwerk eingespeist werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung 11 ausgestaltet sein, einen Teil der Leistung oder die gesamte erzeugte Leistung für die Ladung eines mit der Ladestation 14 verbundenen elektrischen Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Liegt von Seiten des Netzbetreibers 12 jedoch ein Eingriff in die Leistungsabgabe vor, d.h. eine Forderung nach bestimmten Leistungswerten, dann muss die Steuereinrichtung diese an die verbundenen Umrichter 13a... c weitergeben. Die Forderung um- fasst dabei beispielsweise einen Wert für die Leistung P und einen Wert für die Blindleistung Q, die das Energie-Netzwerk 10 einzuhalten hat.
Diese Werte werden nun von der Steuereinrichtung 11 nicht di- rekt weitergegeben, sondern vorverarbeitet. Beispielweise werden die geforderten Leistungs- und Blindleistungswerte auf die einzelnen Photovoltaik-Anlagen 17 aufgeteilt. Sind die Photovoltaik-Anlagen 17 unterschiedlich, wird dies zweckmäßig bei der Aufteilung berücksichtigt. Zusätzlich versieht die Steuereinrichtung 11 die jeweiligen Leistungswerte mit einem Zeitstempel. Der Zeitstempel gibt an, zu welchem Zeitpunkt die Leistungswerte zu erreichen sind. Die vom Zeitstempel an¬ gegebene Zeit liegt also zweckmäßig in der Zukunft. Dabei kann die Zeit wenige Sekunden in der Zukunft liegen oder aber auch längere Zeiträume.
Ist eine direkte, also möglichst sofortige Leistungsanpassung gefordert, so erzeugt die Steuereinrichtung 11 beispielsweise für jeden der drei Umrichter 13a... c ein Wertetripel (t, Pa...c/ Qa...c) aus dem Zeitstempel t und den Werten Pa...c und Qa...c aus den für den jeweiligen Umrichter 13a... c geltenden Werten der Leistung. Diese Wertetripel werden über die Steuerleitungen 16 an die Umrichter 13a... c weitergegeben. Zu dem Zeitpunkt, den der Zeitstempel t angibt, nehmen die Umrichter 13a... c eine entsprechende Umschaltung oder Anpassung vor.
Dadurch, dass der Zeitstempel die Zeit vorgibt, passiert die Umschaltung vorteilhaft synchron und nicht in zufälliger Weise bedingt durch die Übertragung der Informationen. Die Verwendung der Zeitstempel ermöglicht es auch, einen ge¬ planten Verlauf der Leistungswerte über einen längeren Zeitraum, beispielsweise einen ganzen Tag, als Paket an die Um¬ richter 13a... c weiterzugeben. Hierzu wird eine Mehrzahl von Wertetripeln an den jeweiligen Umrichter 13a... c weitergegeben. Die Zeitstempel dieser Wertetripel sind dabei sinnvoll¬ erweise verschieden. Auf diese Weise können die Steuerleitungen 16 beispielsweise von ständigen Schaltanweisungen an die Umrichter 13a... c entlastet werden, da die wichtigsten
Schaltanweisungen beispielsweise schon in der Nacht an die Umrichter 13a... c gegeben werden und im Verlauf eines Tages nur noch Korrekturen von der Steuereinrichtung 11 weitergegeben werden müssen.
Sind die Umrichter 13a... c an ein AC-Netzwerk angeschlossen, dann kann auch die Phasensynchronisation problematisch sein. In diesem Fall wird dem Wertetripel ein vierter Wert hinzuge¬ fügt, der die Phasenlage zur Zeit des Zeitstempels angibt. Der Umrichter 13a... c kann dann zur Zeit des Zeitstempels die Phasenlage der erzeugten Spannung entsprechend einstellen. Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil der Zeitstempel, da ohne diese die Angabe eines Phasenwinkels allein nicht ausreichend wäre, sofern die entsprechenden Information die Umrichter 13a... c nicht gesichert gleichzeitig erreicht.
Es ist zweckmäßig, wenn in einem Energie-Netzwerk 10 die Umrichter 13a... c so gestaltet sind, dass ihre Steuerungen die Wertetripel oder -quadrupel aufnehmen und verarbeiten können. Dazu ist beispielsweise zweckmäßig, wenn die internen Zeiten der Steuerungen der Umrichter 13a... c und der Steuerungseinrichtung 11 synchronisiert sind, da ansonsten die Zeitstempel nicht verlässlich befolgt werden können. Hierzu gibt es be¬ kannte netzwerkbasierte Methoden, beispielsweise NTP („Net- work Time Protocol") . Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die
Umrichter 13a... c ebenfalls ausgestaltet sind, mittels BACnet zu kommunizieren. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Umrichter 13a... c besteht darin, dass ihre Steuerungen Werte für die Leistung interpolieren zwischen zwei Angaben, die mittels Wertetripel oder -quadrupel gesendet wurden. Glei¬ chermaßen ist es zweckmäßig, wenn auch die angeschlossenen anderen Einheiten wie der Energiespeicher 18 und die Ladesta- tion 14 so gestaltet sind, dass ihre Steuerungen die Werte- tripel oder -quadrupel aufnehmen und verarbeiten können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die angeschlossenen Geräte 13a... c, 14, 18 so ausgestaltet sind, dass sie eine Rückmel¬ dung an die Steuerungseinrichtung 11 geben können. Diese Rückmeldung kann beispielsweise enthalten, dass eines der Geräte 13a... c, 14, 18 nicht in der Lage ist, den geforderten Wert einzustellen. Beispielsweise kann es sein, dass ein Um- richter 13a... c nicht ausgestaltet ist, einen Phasenwinkel einzustellen. Die Umrichter 13a... c können beispielsweise ausgestaltet sein, eine Rückmeldung über ihre Leistungswerte und auch über andere Messwerte wie ihre Temperatur zu geben. Weiterhin können die Umrichter 13a... c beispielsweise eine Rückmeldung zu momentanen Maximalwerten insbesondere für die bestrahlungsabhängige Leistung geben.
Dabei ist es weiterhin analog zu den Wertetripeln auch möglich, dass die Umrichter 13a... c so ausgestaltet sind, dass sie nicht nur aktuelle Werte an die Steuereinrichtung 11 zu¬ rückmelden, sondern auch Werte für andere Zeitpunkte. Diese können ebenfalls als Datenblock gesendet werden, um die Be¬ lastung des BACnet-Netzes zu minimieren.

Claims

Patentansprüche
1. Steuerungseinrichtung (11) zur Ansteuerung von Energieerzeugungseinrichtungen (17), insbesondere Photovoltaik- Anlagen, umfassend
- eine elektronische Recheneinheit,
- eine von der Recheneinheit gesteuerte Kommunikationsein¬ richtung zum Empfang von Steuerbefehlen von Seiten eines Netzbetreibers (12) und zur Versendung von Steuerbefehlen an die Energieerzeugungseinrichtungen,
wobei die Recheneinheit ausgestaltet ist,
- die Kommunikationseinrichtung derart anzusteuern, dass wenigstens ein Teil der Steuerbefehle ein Wertepaar aus einem Zeitstempel und einem Wert für eine Wirkleistung umfasst und
- zur Versendung der Steuerbefehle ein Netzwerkprotokoll für die Gebäudeautomatisierung zu verwenden.
2. Steuerungseinrichtung (11) gemäß Anspruch 1, derart aus- gestaltet, dass wenigstens ein Teil der Steuerbefehle anstel¬ le des Wertepaars ein Wertetripel umfasst, das zusätzlich ei¬ nen Wert für eine Blindleistung umfasst.
3. Steuerungseinrichtung (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der Recheneinheit ausgestaltet ist, die Kommunikationsein¬ richtung derart anzusteuern, dass wenigstens ein Teil der Steuerbefehle eine gemeinsam versendete Mehrzahl von Warte¬ paaren und/oder Wertetripeln umfasst.
4. Steuerungseinrichtung (11) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, derart ausgestaltet, dass wenigstens ein Teil der versendeten Zeitstempel in der Zukunft liegt.
5. Steuerungseinrichtung (11) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, derart ausgestaltet, dass wenigstens ein Teil der Steuerbefehle zusätzlich einen Wert für einen einzuhaltenden Phasenwinkel umfasst.
6. Steuerungseinrichtung (11) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, derart ausgestaltet, dass als Netzwerkprotokoll BACnet verwendet wird.
7. Energieerzeugungseinrichtung (17), insbesondere Photovol- taik-Anlage (17), umfassend eine elektronische Recheneinheit mit einer Kommunikationseinrichtung, die ausgestaltet ist zur Kommunikation mittels eines Netzwerkprotokolls für die Gebäu¬ deautomatisierung, weiterhin ausgestaltet zum Empfang von Steuerbefehlen von einer Steuerungseinrichtung (11) zur An- steuerung von Energieerzeugungseinrichtungen gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerbefehle Wertepaare aus einem Zeitstempel und einem Wert für eine Wirkleistung umfassen,
wobei die Recheneinheit weiterhin ausgestaltet ist, die Ener¬ gieerzeugungseinrichtung so zu steuern, dass zu der vom Zeitstempel vorgegebenen Zeit die Werte für die Wirkleistung eingehalten werden.
8. Energieerzeugungseinrichtung gemäß Anspruch 6, ausgestaltet zur Versendung von einem oder mehreren der folgenden Werte an die Steuerungseinrichtung (11) :
- Leistung,
- Phasenwinkel,
- Temperatur,
- aktuelle Maximalleistung.
PCT/EP2013/067766 2012-09-04 2013-08-28 Steuereinrichtung für ein energiemanagement WO2014037252A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012215638.0 2012-09-04
DE102012215638.0A DE102012215638A1 (de) 2012-09-04 2012-09-04 Steuereinrichtung für ein Energiemanagement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014037252A1 true WO2014037252A1 (de) 2014-03-13

Family

ID=49111172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/067766 WO2014037252A1 (de) 2012-09-04 2013-08-28 Steuereinrichtung für ein energiemanagement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012215638A1 (de)
WO (1) WO2014037252A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011069078A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-09 A123 Systems, Inc. Grid load synchronization device and method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009041632A1 (de) * 2009-09-17 2011-03-24 Aeg Power Solutions B.V. Schaltungsanordnung mit einem Umrichterteil umfassend eine zentrale Steuereinheit
DE102010026299A1 (de) * 2010-07-06 2012-01-12 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Steuerung von PV-Anlagen in einem Stromversorgungsnetz
DE102010033229A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und System zur manipulationssicheren Übertragung von Steuerdaten
DE102011000459B4 (de) * 2011-02-02 2017-11-02 Universität Kassel Verfahren zur Lieferung von Blindstrom mit einem Umrichter sowie Umrichteranordnung und Energieversorgungsanlage

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011069078A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-09 A123 Systems, Inc. Grid load synchronization device and method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SIEMENS BUILDING TECHNOLOGIES, INC.: "BACnet Information Guide Answers for Infrastructure.", INTERNET, 1 January 2009 (2009-01-01), XP002717239, Retrieved from the Internet <URL:http://w3.usa.siemens.com/buildingtechnologies/us/en/building-automation-and-energy-management/apogee/documents/bacnetinfoguide-sm.pdf> [retrieved on 20131210] *
SUNWAYS AG: "SOLAR INVERTER Sunways Power-Control Serie", INTERNET, 1 December 2011 (2011-12-01), XP002717238, Retrieved from the Internet <URL:http://www.sunways.eu/static/sites/default/downloads/de/produkte/solar-inverter/zubehoer/Sunways_Power-Control-Serie_Datenblatt_12-11_DE.pdf> [retrieved on 20131210] *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012215638A1 (de) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2665618B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung elektrischer energie
EP2994971B1 (de) Verfahren zum einspeisen elektrischer leistung in ein elektrisches versorgungsnetz
EP2659137B1 (de) Windpark und verfahren zum betreiben eines windparks
DE102015201085A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energieverteilnetzes
EP2580835B1 (de) Verfahren zum einspeisen elektrischer energie in ein dreiphasiges wechselspannungsnetz
EP2984724A1 (de) Verfahren zum betreiben eines gesamten energieversorgungsnetzes bei dezentraler energieerzeugung
EP2864631B1 (de) Windpark mit mehreren netzeinspeisepunkten
EP2614576A1 (de) System, insbesondere lokales energieverteilungssystem, mit einem zwischenkreis, verfahren zur regelung des energieflusses in einem system und verwendung von in verschiedenen gehäusen angeordneten stellern eines systems
WO2015004034A2 (de) Elektrische anordnung mit einem wechselrichter und zwischenschaltgerät für die elektrische anordnung
DE102012109060A1 (de) Kommunikation mit dezentralen, elektrische Energie handhabenden Einrichtungen über das Internet
EP2883294B1 (de) Verfahren zur rechnergestützten steuerung eines elektrischen energieverteilnetzes aus einer vielzahl von netzknoten
EP3107177A1 (de) Netzregelung bei grenzwertüberschreitungen in einem nieder- oder mittelspannungsnetz
WO2014037252A1 (de) Steuereinrichtung für ein energiemanagement
EP3596792B1 (de) Elektrisches energieversorgungsnetz und verfahren zu dessen betrieb
DE102019122922A1 (de) Wechselstrom-Ladestation zum Laden von Elektrofahrzeugen
DE102010023113A1 (de) Kraftwerksüberwachung und -regelung
EP3884557A1 (de) Einspeiseverfahren eines windenergiesystems sowie windenergiesystem
DE102008027887A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Steuern der Energieeinspeisung von mehreren einphasigen Wechselrichtern in ein Mehrphasennetz
EP3624290A1 (de) Verfahren und steuereinrichtung zum betreiben eines elektrischen energieverteilnetzes mit ladestationen
DE102014111094A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer an einem Stromnetz angeschlossenen Photovoltaikanlage
EP3576243A1 (de) Technische entkoppelung eines micro-grids
WO2019030048A1 (de) Elektrische energiespeicheranordnung
EP3588727B1 (de) Vorrichtung zur anbindung von abnehmern an energieversorgungsnetze
DE102023116569B3 (de) Verfahren und System zur Laststeuerung in einem lokalen Netzabschnitt eines Stromnetzes mittels Rundsteuersignalen
EP3565077B1 (de) Aktiver filter

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13756427

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13756427

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1