WO2019162264A1 - Verfahren und steuervorrichtung zum anpassen eines elektrischen leistungsangebots an einen elektrischen leistungsbedarf in einem elektrischen netzwerk - Google Patents

Verfahren und steuervorrichtung zum anpassen eines elektrischen leistungsangebots an einen elektrischen leistungsbedarf in einem elektrischen netzwerk Download PDF

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WO2019162264A1
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power
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electrical
motor vehicle
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Jens Berger
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging

Definitions

  • the invention relates to a method for adapting or regulating an electric power supply to an electrical power requirement in an electrical
  • the network e.g. in a public power grid.
  • the network has the
  • the invention also includes a control device for such an electrical network and an electrical network with the control device according to the invention.
  • an electrical network for example a public power grid
  • at least one stationary consumer such as a
  • the electrically driven motor vehicle can be connected to receive electrical energy or charging power from the network and thus a
  • An electrically driven motor vehicle can also electrical power from its energy storage in the
  • Feed in a network to sell electrical energy to the network Feed in a network to sell electrical energy to the network.
  • a motor vehicle can request electrical charging power in a range of more than 30 kilowatts at a charging station.
  • a motor vehicle at a charging station thus has a power requirement in the stated range of values from the point of view of the network.
  • the simultaneous charging of several vehicles at one or more charging stations can lead to a peak load in the electrical network.
  • a charging of motor vehicles on the network results, compared to other, permanently connected to the network electrical consumers
  • Electric vehicle is connected for charging, the charging cycle of the
  • Electric vehicle is controlled in response to the power consumption of other consumers by the charging power is throttled when another consumer of the network requires more power.
  • this has the disadvantage that the charging time of the electric vehicle depends on the power requirement in the network. This can lead to an undesirable delay in the charging process.
  • the invention has for its object to enable efficient operation of charging stations on an electrical network.
  • the invention provides a method for adjusting an electrical
  • Services provided to an electrical power demand in an electrical network are in particular the electrical power available, for example, from at least one power plant in the network.
  • the power requirement is in particular the sum of the electrical power that all consumers operated in the network require for their intended unrestricted operation.
  • At least one electrical charging station for coupling electrically powered motor vehicles is also operated on the network. If a motor vehicle is coupled to a charging station and the charging process or charging operation for the electrical energy storage of the motor vehicle is started, then this increases
  • the sequence may e.g. the lowering of the supply voltage and / or the limitation of the operation of another consumer.
  • a respective charging prognosis is created by a control device of the network for at least one of the motor vehicles, that is to say one or more or all of the motor vehicles.
  • prognosis data concerning the charging prognosis are generated.
  • the charging prognosis indicates in which respective future charging period the respective motor vehicle is expected to see electrical energy and charging power with the network. It is therefore indicated before the actual charging for charging the electrical energy storage of the motor vehicle already by the charging forecast, at what period the motor vehicle is expected to do so.
  • the charge forecast can specify a required amount of energy and / or a required electrical charging power.
  • a temporal course of the power requirement present in the network is estimated. As indicated by the charging forecast, when a respective motor vehicle a
  • Charging process at one of the at least one charging station will perform, so a temporal course of the power consumption present in the network can be estimated.
  • Service offering is less than the estimated power requirement, at least one predetermined compensatory measure before and / or at the beginning of each Charging period triggered.
  • the network is thus through the at least one
  • Compensation measure is prepared for the loading period or upgraded for that loading period, if it is expected that a power requirement will result in the network that is greater than the previously available or planned service offer in the loading period. Due to the at least one compensatory measure, the range of services is adapted to the power requirement accordingly. So it will be
  • the at least one compensatory measure is triggered or ready or active when the loading period is present.
  • At least one compensation measure is already triggered before and / or at the beginning of each charging period, so by connecting or coupling at least one electrically powered motor vehicle to the at least one
  • Charging station of the network no such load peak arises or is caused by which the purchase of primary control power would be necessary. At least that can
  • the invention also includes embodiments that provide additional benefits.
  • An embodiment provides that for generating the charge forecast of the respective motor vehicle by the control device description data, for example, be received from the motor vehicle.
  • the description data relate to a current charge state of an electrical energy store of the motor vehicle and / or a current and / or at least one future travel destination of the motor vehicle and / or a consumption course during a current and / or at least one future drive of the motor vehicle. Based on the state of charge can be seen how likely it is that the motor vehicle is connected to a charging station for recharging electrical energy. Based on the destination can be detected in an advantageous manner, whether the motor vehicle for charging at all will be located at a charging station of the electrical network or will be somewhere else. Based on the
  • Motor vehicle estimated or extrapolated In particular, it is provided to extrapolate the power and / or amount of energy required to fully charge the energy storage device or to charge it to a storage level with which the next destination can be reached, the power being determined for a predetermined charging time.
  • the control device determines whether a charging period results according to a predetermined behavioral model of the user of the motor vehicle, in which the motor vehicle is charged at one of the at least one charging station of the network.
  • the behavioral model provides one
  • mapping function or a mapping function by which the
  • Descriptive data is received as input data and outputs or generates a statement or an indication of a resulting loading period for the motor vehicle.
  • the behavioral model may have a threshold for the
  • the behavioral model can be adapted, for example, to a behavior observed on the user.
  • the behavioral model can be trained.
  • it may include an artificial neural network.
  • the behavioral model may describe or imitate a user's charging habits.
  • One embodiment provides that description data relating to at least one calendar entry and / or one user profile is received by the control device for generating the charge forecast of the respective motor vehicle.
  • the user profile describes a usage habit of a user of the motor vehicle.
  • the user profile can be specified, for example, at what times of the day and / or on which days the user in the past and / or on average and / or with a predetermined minimum probability or minimum frequency connects the motor vehicle to a charging station of the network.
  • a calendar entry may specify a location of the user at an appointment specified by the calendar entry. Here can be estimated, at which place the
  • Control device is then based on said descriptive data determines whether according to a predetermined behavioral model of the user results in a charging period in which the motor vehicle at one of the at least one
  • the behavioral model can be the already described behavioral model or a separate behavioral model. It can be configured as described.
  • the behavioral model depending on the description data, indicates a probability and / or an acknowledgment signal for the user of the motor vehicle to connect this to the at least one charging station for recharging electrical energy.
  • Probability has the advantage that the probability value also indicates the uncertainty with which the loading prognosis was generated.
  • Probability values for several motor vehicles can furthermore advantageously be combined in order to calculate a statistical or average power requirement.
  • An acknowledgment signal in contrast to the probability, indicates a binary or bivalent statement (charging yes or no).
  • a confirmation signal has the advantage that it is directly responsible for driving the at least one
  • One embodiment provides that, when the charge forecast is generated, it is determined at which charging station the respective motor vehicle is expected to be charged (local prognosis). This can be determined, for example, on the basis of the described description data.
  • the control device selects at least one of a plurality of predetermined compensation measures as a function of the determined charging station on the basis of a predetermined criterion for an energy flow optimization.
  • the at least one compensation measure can thus be selected depending on a location or position or a connection point of the charging station on the network. As a result, for example, a distance over which the electric charging power is transmitted from a power plant of the network to the charging station can be minimized or at least smaller than a predetermined one
  • Compensation measure between two possible power plants can be distinguished or selected, one of which is to be activated to provide charging power. It can then be activated that power source having the smaller local distance to the charging station.
  • Power requirement is formed as the said sum of requested electrical power of the at least one charging station and at least one further consumer operated on the network. It is determined by each charging station and preferably each consumer of the network, how much electrical power he will request or remove the electrical network.
  • the time profile of the power requirement thus reflects not only the electrical behavior of the at least one charging station, but the entire amount of energy required by the consumers in an advantageous manner.
  • Service offer is calculated as a sum of the planned and / or predicted electrical power output of at least one power plant of the network and / or purchased electrical power.
  • the service offer is preferably calculated as the sum of each power plant of the network.
  • a "power plant” is to be understood in the context of the invention, an electrical power source. It can be used as a power plant, for example, a coal-fired power plant and / or a nuclear power plant and / or a
  • Cogeneration plant be provided.
  • This type of power plant has the advantage that a planned electrical power output is available, as this type of power plant can be switched.
  • a power plant can also at least one
  • a "power plant” is also an energy storage to understand, i. an electrical energy store (e.g., battery-based) or a pumped storage power plant may be provided, and the predicted amount of energy is delivered by the stores.
  • the power output is preferably predicted since the power output is dependent on an environmental condition and / or the available amount of energy that can be stored at predetermined conditions.
  • a possible power plant in terms of a power source may also be a motor vehicle, which does not draw charging power at a charging station, but feeds electrical power and the network.
  • Purchased electrical power is such power that is purchased through a stock exchange from a network of another electricity provider.
  • An embodiment provides that of the at least one power plant of the network at least one on a respective regenerative energy (ie in particular
  • Photovoltaic and / or wind power and / or hydropower based and its
  • Power output is forecast and for the forecast of the power output one Weather forecast is used.
  • An embodiment provides that the at least one compensation measure (for matching the service offering to the power requirement) as a respective
  • Compensation measure includes that a power plant is put into operation, that is, in the network is switched on or switched on, and / or a
  • Performance schedule of at least one power plant in operation is adjusted and / or electrical power is procured on a stock exchange of the energy market (for example, the network is a public grid) and / or a respective electrical power consumption of at least one other, operated on the network consumer is throttled.
  • the charging process at the at least one charging station is not adversely affected in an advantageous manner.
  • the adaptation of the performance timetable has the advantage that the reaction time of the power plant can be taken into account, ie the power plant is increased or the power increased before the start of the charging period, at which the electric power is required.
  • control device for the electrical network is provided by the invention.
  • the control device has a Computing device, which is adapted to an embodiment of the
  • the computing device can have at least one microprocessor.
  • the computing device can a
  • the program code may be stored in a data memory or storage medium of the computing device.
  • the invention accordingly also includes a data memory or a fixed storage medium on which the program code is stored.
  • the invention also includes an electrical network to which at least one electrical charging station for coupling electrically driven
  • the electrical network according to the invention in this case has an embodiment of the control device according to the invention.
  • the electrical network can be, for example, a public power grid or a network of a company or an industrial plant or a network of a household.
  • the motor vehicles described may each be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the invention also includes the combinations of the described embodiments.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the
  • Fig. 1 shows an electrical network 10, which may be, for example, a public power grid of a network operator. Shown are the network 10 power lines 1 1 with power poles 12 and a control device 13. The design of the power system 10 is shown here only by way of example.
  • the network 10 can also be, for example, a company-owned power grid of a production site or a power network of a household.
  • At least one power plant 14, 15 can be connected to the network 10. Illustrated by way of example is a power plant 14, for example, a nuclear power plant or a
  • a power plant 15 which can be based on a regenerative energy, here by way of example wind power and / or photovoltaic, and / or an energy storage.
  • electrical supply power 16 can be fed into the network 10.
  • Network 10 still be connected to the network 10 at least one electric charging station 19 for electrically driven motor vehicles 20.
  • the motor vehicles 20 may each be, for example, a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • an electrical energy storage 21 may be provided, in which electrical energy for the movement of the motor vehicle 20 may be stored. For recharging the energy storage 21, the respective motor vehicle 20
  • the charging station 19 then receives from the network 10 electrical charging power 22 and transmits them into the energy storage 21 of the connected motor vehicle 20th
  • the control device 13 can do the total by the
  • Power stations 14, 15 available power supply 22 of the power plants 14, 15 determined, ie the sum of the utility services 16, and the power requirement, as it results from the requested by the at least one consumer 17 18 power.
  • the motor vehicles 20 are on the road 24 and are on their way Charging behavior without further knowledge about the state of the motor vehicle 20 from the perspective of the control device 13 stochastically revealed, it can at the same time
  • the network 10 can be connected to a further electricity supplier 25, from which then via a stock exchange 26 for the control power market control power 27 for the primary control of the network 10 must be purchased (on the power exchange, energy amounts between
  • Vehicles 20 a respective charging prognosis 28 is determined or created, each indicating at least one charging period 29, to which the respective motor vehicle 20 is expected to be connected to one of the charging stations 19 of the network 10 to receive charging power 22, and which charging power 22 and which
  • the control device 13 can be used to generate the
  • Charge forecasts 28 from the description data 40 operate a behavioral model 42, which determines, for example, based on the description data 40, to which
  • control device 13 can thus determine a complete energy and power requirement 30, which not only the power 18 for the at least one consumer 17, but also the charging power 22 for the
  • Fig. 2 illustrates this over time t a time course 31 for the
  • the time profile 31 can be determined on the basis of the charging forecasts 28 of the motor vehicles 20. For example, a charging period 29 may arise which is not planned for the operation of the power plants 14, 15, as a result of which an undersupply 33 would result in the network 10 which is at the control power 27 would have to be compensated. Furthermore, a required amount of energy can be monitored in the same way.
  • Service offer for the charging period 29 is increased, so that there is a time course 36 of a corrected service offering, which is the charging process in the
  • the at least one compensation measure 35 can include, for example, that a performance timetable 41 of the power plant 14 is adapted such that the power plant 14 generates or provides more supply power 16 in the charging period 29. It may also be provided in the event that the power plant 14 is turned off, the activation of the power plant 14 as a compensatory measure. Thus, in the loading period 29, despite the original deficit or deficiency 33, it is not necessary for primary control power 27 to be purchased. A compensatory measure 35 may also include purchasing electric power for the charging period 29 at the stock exchange 26, which is then not primary control power 27, but priced electric power. A compensation measure 35 can also provide that a consumer 17 in the
  • respective description data 40 received by the control device 13, for example via the Internet 37 and at least one mobile network 38 from communication devices 39 of the motor vehicle 20, for example, the current state of charge of the respective energy storage 21 of the motor vehicle 20 and / or a current consumption of the motor vehicle Describe 20 and / or a destination of the motor vehicle 20.
  • the description data 40 may also directly indicate a scheduled loading period 29. From the description data 40 can be determined by the control device 13, whether a motor vehicle 20 at one of
  • Charging stations 19 of the network 10 is expected to be connected and with
  • FIG. 3 again summarizes the essential method steps which can be carried out by the control device 13.
  • a respective charging prognosis 28 is generated for at least one of the motor vehicles 20, which indicates, in Which particular charging period 29, the motor vehicle 20 is expected to receive electrical energy from the network 10 or feed into the network 10.
  • a time profile 31 of the power requirement 30 present in the network 10 can be estimated as a function of the respective charge forecast 28.
  • a time profile 32 of the power offer 23 independent of the motor vehicles 20 in the network 10 can be determined.
  • Performance requirements and the energy availability or service offers can be predicted and aligned.
  • the prediction of the charging behavior of the motor vehicles 20 (when, where and how much electrical energy or power is needed and / or how much electrical energy and / or power will be provided) can be achieved that the purchase of control power 27 in the energy market (stock market 26) for the network 10 can be reduced.
  • the embodiment illustrates how, by the invention for an electric power grid or network, a forecast and regulation of the power

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines elektrischen Leistungsangebots (23) an einen elektrischen Leistungsbedarf (30) in einem elektrischen Netzwerk (10), an welchem zumindest eine elektrische Ladestation (19) betrieben wird, wobei bei dem Verfahren durch eine Steuervorrichtung (13) des Netzwerks (10) zu zumindest einem Kraftfahrzeug (20) eine Ladeprognose (28) erstellt wird, die angibt, in welchem zukünftigen Ladezeitraum (29) das Kraftfahrzeug (20) voraussichtlich elektrische Energie mit dem Netzwerk (10) austauschen wird, in Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose (28) ein zeitlicher Verlauf (31) des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs (30) geschätzt wird, ein zeitlicher Verlauf (32) des Leistungsangebots (23) in dem Netzwerk (10) ermittelt wird und für zumindest einen solchen Ladezeitraum (29), für welchen erkannt wird, dass das Leistungsangebot (23) kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf (30) ist, zumindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme (35) ausgelöst wird, wobei durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (35) das Leistungsangebot (23) an den Leistungsbedarf (30) angeglichen wird.

Description

Verfahren und Steuervorrichtung zum Anpassen eines elektrischen Leistungsangebots an einen elektrischen Leistungsbedarf in einem elektrischen Netzwerk
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum An passen oder Regeln eines elektrischen Leistungsangebots an einen elektrischen Leistungsbedarf in einem elektrischen
Netzwerk, z.B. in einem öffentlichen Stromnetz. Das Netzwerk weist hierbei die
Besonderheit auf, dass zumindest eine elektrische Ladestation zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen betrieben wird. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung für ein solches elektrisches Netzwerk sowie ein elektrisches Netzwerk mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
In einem elektrischen Netzwerk, beispielweise einem öffentliche Stromnetz, kann zusätzlich zu zumindest einem stationären Verbraucher, wie beispielweise einer
Industrieanlage und/oder zumindest einem Haushalt, auch zumindest eine Ladestation für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug betrieben werden. An eine solche Ladestation kann das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug angeschlossen werden, um elektrische Energie oder Ladeleistung aus dem Netzwerk zu empfangen und damit einen
elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs aufzuladen. Ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug kann auch elektrische Leistung aus seinem Energiespeicher in das
Netzwerk einspeisen, um hierdurch elektrische Energie an das Netzwerk zu verkaufen.
Ein Kraftfahrzeug kann an einer Ladestation elektrische Ladeleistung in einem Bereich von mehr als 30 Kilowatt anfordern. Ein Kraftfahrzeug an einer Ladestation hat somit aus Sicht des Netzwerks einen Leistungsbedarf in dem genannten Wertebereich. Das gleichzeitige Laden von mehreren Kraftfahrzeugen an einer oder mehreren Ladestationen kann hierbei zu einer Lastspitze in dem elektrischen Netzwerk führen. Wann sich aber ein Ladevorgang von Kraftfahrzeugen an dem Netzwerk ergibt, ist im Vergleich zu anderen, permanent an das Netzwerk angeschlossenen elektrischen Verbrauchern
verhältnismäßig unbestimmt. Deshalb können durch gleichzeitiges Laden von vielen Kraftfahrzeugen unerwartet oder unplanmäßig hohe Energiemengen durch das Netzwerk bereitgestellt werden müssen, um den Leistungsbedarf der Kraftfahrzeuge zu decken.
Um ein elektrisches Netzwerk dann zu stabilisieren, das heißt ein Absinken der elektrischen Spannung unter einen vorbestimmten Mindestwert zu verhindern, ist in der Regel der Zukauf von primärer Regelleistung in dem Netzwerk nötig, was kostspielig ist.
Aus der US 2009/0192655 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein elektrisches Netzwerk in einem Haus in Bezug auf den Leistungsbedarf der daran angeschlossenen Verbraucher überwacht wird. Für den Fall, dass an das Netzwerk auch ein
Elektrofahrzeug zum Aufladen angeschlossen ist, wird der Ladezyklus des
Elektrofahrzeugs in Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf der übrigen Verbraucher gesteuert wird, indem die Ladeleistung gedrosselt wird, wenn ein anderer Verbraucher des Netzwerks mehr Leistung benötigt. Hierdurch ergibt sich aber der Nachteil, dass die Ladezeit des Elektrofahrzeugs sich nach dem Leistungsbedarf in dem Netzwerk richtet. Dies kann zu einer unerwünschten Verzögerung des Ladevorgangs führen.
Aus der US 2013/0204471 A1 ist bekannt, dass elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge über eine Koppeleinrichtung elektrische Energie untereinander austauschen können, wenn das Nachladen des Energiespeichers über ein elektrisches Netzwerk zu teuer ist. Somit können Besitzer von Kraftfahrzeugen sich gegenseitig elektrische Energie aus ihren Kraftfahrzeugen verkaufen und abkaufen. Jedes Kraftfahrzeug überwacht dabei selbstständig, wie viel elektrische Energie es noch für den eigenen Betrieb behalten muss. Dieses Verfahren ist allerdings technisch verhältnismäßig aufwendig, da zusätzlich zu dem eigentlichen elektrischen Netzwerk noch die Koppeleinrichtung bereitgestellt werden muss, über welche die Kraftfahrzeuge untereinander elektrische Energie unabhängig von dem Netzwerk austauschen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen effizienten Betrieb von Ladestationen an einem elektrischen Netzwerk zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen
Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Anpassen eines elektrischen
Leistungsangebots an einen elektrischen Leistungsbedarf in einem elektrischen Netzwerk bereitgestellt. Das Leistungsangebot ist insbesondere die z.B. aus zumindest einem Kraftwerk in dem Netzwerk verfügbare elektrische Leistung. Der Leistungsbedarf ist insbesondere die Summe der elektrischen Leistung, die alle in dem Netzwerk betriebenen Verbraucher für ihren bestimmungsgemäßen, uneingeschränkten Betrieb benötigen. An dem Netzwerk wird auch zumindest eine elektrische Ladestation zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen betrieben. Wird ein Kraftfahrzeug an eine Ladestation angekoppelt und der Ladevorgang oder Ladebetrieb für den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gestartet, so erhöht sich hierdurch der
Leistungsbedarf um die Ladeleistung des Kraftfahrzeugs. Übersteigt dies das
Leistungsangebot in dem Netzwerk, so führt dies bei einem öffentlichen Stromnetz dazu, dass die verhältnismäßig kostspielige primäre Regelleistung angefordert werden muss, welche das fehlende Leistungsangebot kompensiert oder aufstockt. In einem anderen Netzwerk kann die Folge z.B. das Absinken der Versorgungsspannung und/oder die Einschränkung des Betriebs eines anderen Verbrauchers sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb nun durch eine Steuervorrichtung des Netzwerks zu zumindest einem der Kraftfahrzeuge, das heißt einem oder mehreren oder allen der Kraftfahrzeuge, eine jeweilige Ladeprognose erstellt. Es werden also Prognosedaten betreffend die Ladeprognose erzeugt. Die Ladeprognose gibt an, in welchem jeweiligen zukünftigen Ladezeitraum das jeweilige Kraftfahrzeug voraussichtlich elektrische Energie und Ladeleistung mit dem Netzwerk austau sehen wird. Es wird also vor dem eigentlichen Ladevorgang zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs schon durch die Ladeprognose angegeben, zu welchem Zeitraum das Kraftfahrzeug dies voraussichtlich tun wird. Die Ladeprognose kann ein benötigte Energiemenge und/oder eine benötigte elektrische Ladeleistung angeben. In
Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose für das zumindest eine Kraftfahrzeug wird ein zeitlicher Verlauf des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs geschätzt. Da durch die Ladeprognose angegeben ist, wann ein jeweiliges Kraftfahrzeug einen
Ladevorgang an einer der zumindest einen Ladestation durchführen wird, kann also auch ein zeitlicher Verlauf des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs geschätzt werden.
Zusätzlich wird ein zeitlicher Verlauf des von den Kraftfahrzeugen unabhängigen
Leistungsangebots in dem Netzwerk ermittelt. Es wird also überprüft, wie viel elektrische Leistung zumindest eines Kraftwerks des Netzwerks mit der Zeit bereitsteht. Nun können der zeitliche Verlauf des Leistungsbedarfs und der zeitliche Verlauf des
Leistungsangebots verglichen werden. Es wird hierdurch für zumindest einen oder mehrere solcher Ladezeiträume, für welche jeweils erkannt wird, dass das
Leistungsangebot kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf ist, zumindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme vor und/oder zu Beginn des jeweiligen Ladezeitraums ausgelöst. Das Netzwerk wird also durch die zumindest eine
Ausgleichsmaßnahme auf denjenigen Ladezeitraum vorbereitet oder für denjenigen Ladezeitraum ertüchtigt, falls voraussichtlich ein Leistungsbedarf in dem Netzwerk resultiert, der größer als das in dem Ladezeitraum bisher verfügbare oder geplante Leistungsangebot ist. Durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme wird entsprechend das Leistungsangebot an den Leistungsbedarf angeglichen. Es wird also das
Leistungsangebot für den Ladezeitraum aufgestockt oder vergrößert, um den sich in dem Ladezeitraum ergebenden Leistungsbedarf zu entsprechen. Dies wird vor und/oder zu Beginn des jeweiligen Ladezeitraums, das heißt also immer im Voraus, durchgeführt. Mit anderen Worten ist die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme ausgelöst oder bereit oder aktiv, wenn der Ladezeitraum vorliegt.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass für einen solchen Ladezeitraum, für welchen ursprünglich ein ausreichendes Leistungsangebot zum Decken des
Leistungsbedarfs in einem elektrischen Netzwerk fehlt, also eine Unterversorgung vorliegt, zumindest eine Ausgleichsmaßnahme bereits vor und/oder zu Beginn des jeweiligen Ladezeitraums ausgelöst wird, sodass durch das Anschließen oder Ankoppeln zumindest eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs an die zumindest eine
Ladestation des Netzwerks keine solche Lastspitze entsteht oder verursacht wird, durch welche der Zukauf von primärer Regelleistung nötig würde. Zumindest kann die
Lastspitze verringert werden, damit die benötigte Regelleistung verringert wird im
Vergleich zum Ausbleiben der zumindest einen Ausgleichsmaßnahme. Falls als elektrisches Netzwerk kein öffentliches Stromnetz, sondern beispielweise ein
firmeneigenes oder unternehmenseigenes Netzwerk betrieben wird, kann durch das Verfahren vermieden werden, dass es beispielweise zu einem Spannungseinbruch der Versorgungsspannung unter einen Mindestwert kommt.
Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass zum Erstellen der Ladeprognose des jeweiligen Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung Beschreibungsdaten beispielweise aus dem Kraftfahrzeug empfangen werden. Die Beschreibungsdaten betreffen einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und/oder ein aktuelles und/oder zumindest ein zukünftiges Fahrziel des Kraftfahrzeugs und/oder einen Verbrauchsverlauf während einer aktuellen und/oder zumindest einer zukünftigen Fahrt des Kraftfahrzeugs. Anhand des Ladezustands kann erkannt werden, wie wahrscheinlich es ist, dass das Kraftfahrzeug an eine Ladestation zum Nachladen von elektrischer Energie angeschlossen wird. Anhand des Fahrziels kann in vorteilhafter Weise erkannt werden, ob sich das Kraftfahrzeug zum Aufladen überhaupt an einer Ladestation des elektrischen Netzwerks befinden wird oder woanders sein wird. Anhand des
Verbrauchsverlaufs kann der zukünftige Ladezustand des Energiespeichers des
Kraftfahrzeugs abgeschätzt oder extrapoliert werden. Insbesondere ist vorgesehen, die benötige Leistung und/oder Energiemenge zum Vollladen des Energiespeichers oder zum Laden auf einen Speicherfüllstand, mit dem das nächste Ziel erreicht werden kann, zu extrapolieren, wobei die Leistung für eine vorbestimmte Ladezeit ermittelt wird. Durch die Steuervorrichtung wird auf Grundlage dieser besagten Beschreibungsdaten ermittelt, ob sich gemäß einem vorbestimmten Verhaltensmodell des Benutzers des Kraftfahrzeugs ein Ladezeitraum ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug an einer der zumindest einen Ladestation des Netzwerks aufgeladen wird. Das Verhaltensmodell stellt eine
Abbildungsfunktion oder eine Zuordnungsfunktion dar, durch welche die
Beschreibungsdaten als Eingangsdaten empfangen werden und die eine Aussage oder eine Angabe zu einem sich ergebenden Ladezeitraum für das Kraftfahrzeug ausgibt oder erzeugt. Das Verhaltensmodell kann beispielweise einen Schwellenwert für den
Ladezustand vorsehen, wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts davon
ausgegangen wird, dass der Benutzer das Kraftfahrzeug zum Nachladen von elektrischer Energie an eine Ladestation an schließt. Das Verhaltensmodell kann beispielweise an ein am Benutzer beobachtetes Verhalten angepasst werden. Beispielsweise kann das Verhaltensmodell trainiert werden. Es kann hierzu beispielweise ein künstliches neuronales Netzwerk umfassen. Das Verhaltensmodell kann eine Ladegewohnheit des Benutzers beschreiben oder nachahmen.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass zum Erstellen der Ladeprognose des jeweiligen Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung Beschreibungsdaten betreffend zumindest einen Kalendereintrag und/oder ein Benutzerprofil empfangen werden. Das Benutzerprofil beschreibt eine Nutzungsgewohnheit eines Benutzers des Kraftfahrzeugs. Durch das Benutzerprofil kann beispielweise angegeben sein, zu welchen Tageszeiten und/oder an welchen Tagen der Benutzer in der Vergangenheit und/oder im Durchschnitt und/oder mit einer vorbestimmten Mindestwahrscheinlichkeit oder Mindesthäufigkeit das Kraftfahrzeug an eine Ladestation des Netzwerks anschließt. Ein Kalendereintrag kann beispielweise einen Aufenthaltsort des Benutzers zu einem durch den Kalendereintrag angegebenen Termin angeben. Hieran kann abgeschätzt werden, an welchem Ort sich das
Kraftfahrzeug des Benutzers voraussichtlich wie lange aufhalten wird. Durch die
Steuervorrichtung wird dann auf der Grundlage dieser besagten Beschreibungsdaten ermittelt, ob sich gemäß einem vorbestimmten Verhaltensmodell des Benutzers ein Ladezeitraum ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug an einer der zumindest einen
Ladestation des Netzwerks aufgeladen wird. Das Verhaltensmodell kann das bereits beschriebene Verhaltensmodell oder ein separates Verhaltensmodell sein. Es kann in der beschriebenen Weise konfiguriert sein.
Eine Ausführungsform sieht dabei vor, dass das Verhaltensmodell in Abhängigkeit von den Beschreibungsdaten eine Wahrscheinlichkeit und/oder ein Bestätigungssignal dafür angibt, dass der Benutzer des Kraftfahrzeugs dieses an die zumindest eine Ladestation zum Nachladen von elektrischer Energie anschließen wird. Die Angabe einer
Wahrscheinlichkeit weist den Vorteil auf, dass durch den Wahrscheinlichkeitswert auch die Unsicherheit angegeben ist, mit welcher die Ladeprognose erzeugt wurde.
Wahrscheinlichkeitswerte zu mehreren Kraftfahrzeugen lassen sich des Weiteren in vorteilhafter Weise kombinieren, um einen statistischen oder mittleren Leistungsbedarf zu berechnen. Ein Bestätigungssignal gibt im Gegensatz zur Wahrscheinlichkeit eine binäre oder zweiwertige Aussage an (Aufladen ja oder nein). Ein Bestätigungssignal weist den Vorteil auf, dass es unmittelbar zum Ansteuern der zumindest einen
Ausgleichsmaßnahme genutzt werden kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass beim Erstellen der Ladeprognose ermittelt wird, an welcher Ladestation das jeweilige Kraftfahrzeug voraussichtlich geladen wird (örtliche Prognose). Dies kann beispielweise anhand der beschriebenen Beschreibungsdaten ermittelt werden. Durch die Steuervorrichtung wird dann aus mehreren vorbestimmten Ausgleichsmaßnahmen zumindest eine in Abhängigkeit von der ermittelten Ladestation auf der Grundlage eines vorbestimmten Kriteriums für eine Energieflussoptimierung ausgewählt. In vorteilhafter Weise kann somit die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme abhängig von einer Ort oder Position oder einem Anschlusspunkt der Ladestation am Netzwerk ausgewählt werden. Hierdurch kann beispielweise eine Strecke, über welche die elektrische Ladeleistung von einem Kraftwerk des Netzwerks hin zu der Ladestation übertragen wird, minimiert werden oder zumindest kleiner als eine vorbestimmte
Höchststrecke eingestellt oder gehalten werden. Beispielsweise kann als
Ausgleichsmaßnahme zwischen zwei möglichen Kraftwerken unterschieden oder ausgewählt werden, von denen eine zum Bereitstellen von Ladeleistung aktiviert werden soll. Es kann dann diejenige Leistungsquelle aktiviert werden, welche den kleineren örtlichen Abstand zu der Ladestation aufweist. Eine Ausführungsform sieht vor, dass der beschriebene zeitliche Verlauf des
Leistungsbedarfs als die besagte Summe an angeforderter elektrischer Leistung der zumindest einen Ladestation und zumindest eines weiteren an dem Netzwerk betriebenen Verbrauchers gebildet wird. Es wird also von jeder Ladestation und bevorzugt jedem Verbraucher des Netzwerks ermittelt, wieviel elektrische Leistung er an dem elektrischen Netzwerk anfordern oder entnehmen wird. Der zeitliche Verlauf des Leistungsbedarfs spiegelt somit nicht nur das elektrische Verhalten der zumindest einen Ladestation, sondern die gesamte von den Verbrauchern benötigte Energiemenge in vorteilhafter Weise wieder.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der beschriebene zeitliche Verlauf des
Leistungsangebots als eine Summe der geplanten und/oder prognostizierten elektrischen Leistungsabgabe zumindest eines Kraftwerks des Netzwerks und/oder zugekaufter elektrischer Leistung berechnet wird. Bevorzugt wird das Leistungsangebot als Summe jedes Kraftwerks des Netzwerks berechnet. Als„Kraftwerk“ ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine elektrische Leistungsquelle zu verstehen. Es kann als ein Kraftwerk beispielweise ein Kohlekraftwerk und/oder ein Kernkraftwerk und/oder ein
Blockheizkraftwerk vorgesehen sein. Dieser Typ von Kraftwerk weist den Vorteil auf, dass eine geplante elektrische Leistungsabgabe zur Verfügung steht, da dieser Typ von Kraftwerk geschaltet werden kann. Als Kraftwerk können auch zumindest ein
Wasserkraftwerk und/oder zumindest eine Photovoltaikanlage und/oder zumindest ein Windkraftwerk vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang ist unter einem„Kraftwerk“ auch ein Energiespeicher zu verstehen, d.h. es kann ein elektrischer Energiespeicher (z.B. Batterie-basiert) oder ein Pumpspeicherkraftwerk vorgesehen sein und es wird durch die Speicher die prognostizierte Energiemenge abgegeben. Zu diesem Typ von Kraftwerk wird die Leistungsabgabe bevorzugt prognostiziert, da die Leistungsabgabe von einer Umweltbedingung und/oder der verfügbaren, zu vorbestimmten Bedingungen speicherbaren Energiemenge abhängig ist. Ein mögliches Kraftwerk im Sinne einer Leistungsquelle kann auch ein Kraftfahrzeug sein, welches an einer Ladestation keine Ladeleistung bezieht, sondern elektrische Leistung und das Netzwerk einspeist.
Zugekaufte elektrische Leistung ist solche Leistung, die über eine Börse aus einem Netzwerk eines anderen Stromanbieters zugekauft ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass von dem zumindest einen Kraftwerk des Netzwerks zumindest eines auf einer jeweiligen regenerativen Energie (also insbesondere
Photovoltaik und/oder Windkraft und/oder Wasserkraft) basiert und dessen
Leistungsabgabe prognostiziert wird und für die Prognose der Leistungsabgabe eine Wetterprognose zugrunde gelegt wird. Beispielsweise kann also eine Sonnenschein- Wahrscheinlichkeit und/oder eine Windgeschwindigkeit und/oder eine
Niederschlagsmenge berücksichtigt werden, um zu ermitteln, wie viel elektrische Leistung eine Photovoltaikanlage (abhängig vom Sonnenschein) und/oder ein Windkraftwerk (abhängig von der Wind kraft) und/oder ein Wasserkraftwerk (abhängig von der
Niederschlagsmenge) zur Verfügung haben wird oder erzeugen wird.
Einen Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (zum Angleichen des Leistungsangebots an den Leistungsbedarf) als eine jeweilige
Ausgleichsmaßnahme umfasst, dass ein Kraftwerk in Betrieb genommen wird, das heißt also in dem Netzwerk eingeschaltet oder zugeschaltet wird, und/oder ein
Leistungsfahrplan zumindest eines in Betrieb befindlichen Kraftwerks angepasst wird und/oder elektrische Leistung an einer Börse des Energiemarkts beschafft wird (wenn das Netzwerk beispielweise ein öffentliches Stromnetz ist) und/oder eine jeweilige elektrische Leistungsaufnahme zumindest eines anderen, an dem Netzwerk betriebenen Verbrauchers gedrosselt wird. Durch Drosseln der Leistungsaufnahme eines anderen Verbrauchers wird also in vorteilhafter Weise der Ladevorgang an der zumindest einen Ladestation nicht beeinträchtigt. Durch das Verfahren kann die Inbetriebnahme eines Kraftwerks derart rechtzeitig vor dem Beginn des jeweiligen Ladezeitraums erfolgen, dass die Rüstzeit des Kraftwerks, also das Hochfahren, beendet ist, wenn der Ladezeitraum beginnt, zu welchem die elektrische Leistung des Kraftwerks benötigt wird. Das An passen des Leistungsfahrplans weist den Vorteil auf, dass die Reaktionszeit des Kraftwerks berücksichtigt werden kann, also das Kraftwerk vor dem Beginn des Ladezeitraums, zu welchem die elektrische Leistung benötigt wird, hochgefahren oder die Leistung gesteigert wird.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme umfasst, dass elektrische Energie aus einem anderen Kraftfahrzeug in das aufzuladende
Kraftfahrzeug umgeladen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Ladevorgang des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise leistungsneutral in Bezug auf das Netzwerk ist, da in dem Netzwerk selbst kein Kraftwerk zusätzliche Leistung aufbringen muss. Hier wird genutzt, dass ein Kraftfahrzeug in der beschriebenen Weise auch elektrische Energie an das Netzwerk abgeben kann.
Um das erfindungsgemäße Verfahren in einem elektrischen Netzwerk, beispielweise einem Stromnetz, ausführen zu können, ist durch die Erfindung eine Steuervorrichtung für das elektrische Netzwerk bereitgestellt. Die Steuervorrichtung weist eine Recheneinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Recheneinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor aufweisen. Die Recheneinrichtung kann einen
Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die
Recheneinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher oder Speichermedium der Recheneinrichtung gespeichert sein. Die Erfindung umfasst entsprechend auch einen Datenspeicher oder ein festes Speichermedium, auf welchem der Programmcode gespeichert ist.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein elektrisches Netzwerk, an welches zumindest eine elektrische Ladestation zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen
Kraftfahrzeugen angeschlossen ist. Das erfindungsgemäße elektrische Netzwerk weist dabei eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung auf. Das elektrische Netzwerk kann beispielweise ein öffentliches Stromnetz oder ein Netzwerk eines Unternehmens oder einer Industrieanlage oder ein Netzwerk eines Haushalts sein.
Bei den beschriebenen Kraftfahrzeugen kann es sich jeweils beispielweise um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug handeln.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in
Alleinstellung verwendbar.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen elektrischen Netzwerks; und
Fig. 2 ein Flussschaudiagramm einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen elektrischen Netzwerks. In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein elektrisches Netzwerk 10, bei dem es sich beispielweise um ein öffentliches Stromnetz eines Netzbetreibers handeln kann. Dargestellt sind von dem Netzwerk 10 Stromleitungen 1 1 mit Strommasten 12 sowie eine Steuervorrichtung 13. Die Ausgestaltung des Stromnetzes 10 ist hier nur beispielhaft dargestellt. Es kann sich bei dem Netzwerk 10 auch beispielweise um ein unternehmenseigenes Stromnetz eines Produktionsstandorts oder um ein Strom netzwerk eines Haushalts handeln. An das Netzwerk 10 kann zumindest ein Kraftwerk 14, 15 angeschlossen sein. Beispielhaft dargestellt ist ein Kraftwerk 14, das beispielweise ein Atomkraftwerk oder ein
Kohlekraftwerk oder ein Blockheizkraftwerk sein kann. Des Weiteren beispielhaft dargestellt ist ein Kraftwerk 15, das auf einer regenerativen Energie, hier beispielhaft Wind kraft und/oder Photovoltaik, und/oder einem Energiespeicher beruhen kann. Durch jedes Kraftwerk 14, 15 kann elektrische Versorgungsleistung 16 in das Netzwerk 10 eingespeist werden. Des Weiteren dargestellt ist zumindest ein elektrischer Verbraucher 17, der jeweils ebenfalls an das Netzwerk 10 angeschlossen sein kann, um elektrische Leistung 18 zu empfangen und diese zu verbrauchen. Zusätzlich können an dem
Netzwerk 10 noch zumindest eine elektrische Ladestation 19 für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge 20 an dem Netzwerk 10 angeschlossen sein. Die Kraftfahrzeuge 20 können jeweils beispielweise ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein. In jedem Kraftfahrzeug 20 kann ein elektrischer Energiespeicher 21 bereitgestellt sein, in welchem elektrische Energie für die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 20 gespeichert sein kann. Zum Nachladen des Energiespeichers 21 kann das jeweilige Kraftfahrzeug 20
beispielweise über ein jeweiliges Ladekabel mit einer Ladestation 19 gekoppelt oder verbunden werden. Die Ladestation 19 empfängt dann aus dem Netzwerk 10 elektrische Ladeleistung 22 und überträgt diese in den Energiespeicher 21 des angeschlossenen Kraftfahrzeugs 20.
Bei dem Netzwerk 10 muss somit durch die Kraftwerke 14, 15 bereitgestellte elektrische Versorgungsleistung 16 ausreichend groß sein, um die Leistung 18 der Verbraucher 17 und die von den Ladestationen 19 angeforderte Ladeleistung 22 decken oder
bereitstellen zu können. Die Steuervorrichtung 13 kann das insgesamt durch die
Kraftwerke 14, 15 bereitstehende Leistungsangebot 22 der Kraftwerke 14, 15 ermittelt, also die Summe der Versorgungsleistungen 16, sowie den Leistungsbedarf, wie er sich aus der durch den zumindest einen Verbraucher 17 angeforderten Leistung 18 ergibt. Da aber die Kraftfahrzeuge 20 in einem Straßennetz 24 unterwegs sind und sich ihr Ladeverhalten ohne weiteres Wissen über den Zustand der Kraftfahrzeuge 20 aus Sicht der Steuervorrichtung 13 stochastisch ergeben muss, kann es bei gleichzeitigen
Ladevorgängen mehrerer Kraftfahrzeuge 20 an den Ladestationen 19 des Netzwerks 10 dazu kommen, dass insgesamt die Versorgungsleistung 16 der Kraftwerke 14, 15 des Netzwerks 10 nicht ausreicht, um den Verbraucher 17 und die Ladestationen 19, an denen jeweils ein Kraftfahrzeug 20 aufgeladen wird, zu decken. Das Netzwerk 10 kann an einen weiteren Stromversorger 25 angeschlossen sein, von dem dann über eine Börse 26 für den Regelleistungsmarkt Regelleistung 27 zur primären Regelung des Netzwerks 10 gekauft werden muss (auf der Strombörse werden Energiemengen zwischen
Stromerzeugern und -Verbrauchern gehandelt. Regelleistung wird auf dem
Regelleistungsmarkt angeboten und vom Netzbetreiber gekauft). Dies ist allerdings unerwünscht, weil die Regelleistung 27 teurer ist als die Versorgungsleistung 16 der Kraftwerke 14, 15 des Netzwerks 10 selbst.
Daher ist in dem Netzwerk 10 vorgesehen, dass die Steuervorrichtung 13 zu den
Kraftfahrzeugen 20 eine jeweilige Ladeprognose 28 ermittelt oder erstellt, die jeweils zumindest einen Ladezeitraum 29 angibt, zu welchem das jeweilige Kraftfahrzeug 20 voraussichtlich an einer der Ladestationen 19 des Netzwerks 10 angeschlossen sein wird, um Ladeleistung 22 zu empfangen, und welche Ladeleistung 22 und welche
Energiemenge benötigt wird. Die Steuervorrichtung 13 kann zum Erzeugen der
Ladeprognosen 28 aus den Beschreibungsdaten 40 ein Verhaltensmodell 42 betreiben, welches beispielweise anhand der Beschreibungsdaten 40 ermittelt, zu welchen
Ladezeiträumen 29 die Kraftfahrzeuge 20 jeweils an einer der Ladestationen 19 aufgeladen werden wird.
Auf Grundlage der Ladeprognosen 28 kann damit die Steuervorrichtung 13 einen vollständigen Energie- und Leistungsbedarf 30 ermitteln, der nicht nur die Leistung 18 für den zumindest einen Verbraucher 17, sondern auch die Ladeleistung 22 für die
Kraftfahrzeuge 20 berücksichtigt.
Fig. 2 veranschaulicht hierzu über der Zeit t einen zeitlichen Verlauf 31 für den
Leistungsbedarf 30 sowie einen zeitlichen Verlauf 32 für das Leistungsangebot 23, wie es sich jeweils voraussichtlich ergibt. Angegeben ist die Leistung P, beispielsweise in Kilowatt. Der zeitliche Verlauf 31 kann auf der Grundlage der Ladeprognosen 28 der Kraftfahrzeuge 20 ermittelt werden. Beispielsweise kann sich ein Ladezeitraum 29 ergeben, der nicht in den Betrieb der Kraftwerke 14, 15 eingeplant ist, weshalb sich eine Unterversorgung 33 in dem Netzwerk 10 ergeben würde, die mit Regelleistung 27 ausgeglichen werden müsste. Des Weiteren kann eine benötigte Energiemenge in derselben Weise überwacht werden.
Um den Einsatz von Regelleistung 27 zu vermeiden, kann durch die Steuervorrichtung 13 vor einem Beginn 34 oder zum Beginn 34 des Ladezeitraums 29 zumindest eine
Ausgleichsmaßnahme 35 (siehe Fig. 1 ) ausgelöst werden, durch welche das
Leistungsangebot für den Ladezeitraum 29 erhöht wird, sodass sich ein zeitlicher Verlauf 36 eines korrigierten Leistungsangebots ergibt, welches den Ladevorgang im
Ladezeitraum 29, das heißt die von der entsprechenden Ladestation 19 benötigte Ladeleistung 22 berücksichtigt. Die zumindest einen Ausgleichsmaßnahme 35 kann beispielweise umfassen, dass ein Leistungsfahrplan 41 des Kraftwerks 14 dahingehend angepasst wird, dass das Kraftwerk 14 im Ladezeitraum 29 mehr Versorgungsleistung 16 erzeugt oder bereitstellt. Es kann auch für den Fall, dass das Kraftwerk 14 abgeschaltet ist, die Aktivierung des Kraftwerks 14 als Ausgleichsmaßnahme vorgesehen sein. Somit ist es im Ladezeitraum 29 trotz des ursprünglichen Defizit oder der ursprünglichen Unterversorgung 33 nicht nötig, dass primäre Regelleistung 27 eingekauft wird. Eine Ausgleichsmaßnahme 35 kann auch umfassen, dass an der Börse 26 elektrische Leistung für den Ladezeitraum 29 eingekauft wird, wobei es sich dann nicht um primäre Regelleistung 27 handelt, sondern um preislich günstigere elektrische Leistung. Eine Ausgleichsmaßnahme 35 kann auch vorsehen, dass ein Verbraucher 17 in der
Leistungsaufnahme reduziert wird.
Um die Ladeprognosen 28 für jedes der Kraftfahrzeuge 20 zu erzeugen, kann
vorgesehen sein, dass durch die Steuervorrichtung 13 beispielweise über das Internet 37 und zumindest ein Mobilfunknetzwerk 38 aus Kommunikationseinrichtungen 39 der Kraftfahrzeuge 20 jeweilige Beschreibungsdaten 40 empfangen werden, die beispielweise den aktuellen Ladezustand des jeweiligen Energiespeichers 21 des Kraftfahrzeugs 20 und/oder einen aktuellen Verbrauch des Kraftfahrzeugs 20 und/oder ein Fahrziel des Kraftfahrzeugs 20 beschreiben. Die Beschreibungsdaten 40 können auch direkt einen geplanten Ladezeitraum 29 angeben. Aus den Beschreibungsdaten 40 kann durch die Steuervorrichtung 13 ermittelt werden, ob ein Kraftfahrzeug 20 an einer der
Ladestationen 19 des Netzwerks 10 voraussichtlich angeschlossen wird und mit
Ladeleistung 22 versorgt werden muss.
Fig. 3 fasst noch einmal die wesentlichen Verfahrensschritte zusammen, die durch die Steuervorrichtung 13 ausgeführt werden können. In einem Schritt S10 wird zu zumindest einem der Kraftfahrzeuge 20 eine jeweilige Ladeprognose 28 erstellt, die angibt, in welchem jeweiligen Ladezeitraum 29 das Kraftfahrzeug 20 voraussichtlich elektrische Energie aus dem Netzwerk 10 empfangen oder in das Netzwerk 10 einspeisen wird. In einem Schritt S1 1 kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose 28 ein zeitlicher Verlauf 31 des in dem Netzwerk 10 vorliegenden Leistungsbedarfs 30 geschätzt werden. In einem Schritt S12 kann ein zeitlicher Verlauf 32 des von den Kraftfahrzeugen 20 unabhängigen Leistungsangebots 23 in dem Netzwerk 10 ermittelte werden. In einem Schritt S13 kann für zumindest einen solchen Ladezeitraum 29, für welchen erkannt wird, dass das Leistungsangebot 23 kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf 30 ist
(Unterversorgung 33), zumindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme 35 vor und/oder zu Beginn 34 des jeweiligen Ladezeitraums 29 ausgelöst werden, wobei durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme 35 das Leistungsangebot an den
Leistungsbedarf 30 angeglichen wird, sodass sich der Verlauf 36 ergibt.
Durch die digitale Vernetzung der Kraftfahrzeuge 20, den durch die Beschreibungsdaten beschriebenen Mobilitätsplan des Nutzers des jeweiligen Kraftfahrzeugs 20, die
Vernetzung mit der Ladeinfrastruktur gebildet aus den Ladestationen 19 und der
Energieerzeuger mit den Kraftwerken 14, 15 können die Energiebedarfe oder die
Leistungsanforderungen und die Energieverfügbarkeiten oder Leistungsangebote prognostiziert und aneinander angeglichen werden. Hierbei wird die Prognose des Ladeverhaltens der Kraftfahrzeuge 20 (wann wird wo wieviel elektrische Energie oder Leistung gebraucht und/oder kann wieviel elektrische Energie und/oder Leistung zur Verfügung gestellt werden) kann erreicht werden, dass der Zukauf von Regelleistung 27 auf dem Energiemarkt (Börse 26) für das Netzwerk 10 reduziert werden kann.
Das Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wie durch die Erfindung für ein elektrisches Stromnetz oder Netzwerk eine Prognose und eine Regelung des Leistungs- und
Energiebedarfs bei Aufladevorgängen von Elektrofahrzeugen ermöglicht werden.
Bezugszeichenliste
10 Netzwerk
1 1 Leitungen
12 Strom mast
13 Steuervorrichtung
14 Kraftwerk
15 Kraftwerk
16 Elektrische Versorgungsleistung
17 Verbraucher
18 Elektrische Leistung
19 Ladestation
20 Kraftfahrzeug
21 Energiespeicher
22 Ladeleistung
23 Leistungsangebot
24 Straßennetz
25 Stromlieferant
26 Börse
27 Regelleistung
28 Ladeprognose
29 Ladezeitraum
30 Leistungsbedarf
31 Zeitlicher Verlauf
32 Zeitlicher Verlauf
33 Unterversorgung
34 Beginn
35 Ausgleichsmaßnahme
36 Zeitlicher Verlauf
37 Internet
38 Mobilfunknetz
39 Kommunikationseinrichtung
40 Beschreibungsdaten
41 Leistungsfahrplan
42 Verhaltensmodell
P Elektrische Leistung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Anpassen eines elektrischen Leistungsangebots (23) an einen
elektrischen Leistungsbedarf (30) in einem elektrischen Netzwerk (10), an welchem zumindest eine elektrische Ladestation (19) zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen (20) betrieben wird, wobei bei dem Verfahren durch eine Steuervorrichtung (13) des Netzwerks (10)
- zu zumindest einem der Kraftfahrzeuge (20) eine jeweilige Ladeprognose (28) er stellt wird, die angibt, in welchem jeweiligen zukünftigen Ladezeitraum (29) das Kraftfahrzeug (20) voraussichtlich elektrische Energie und Ladeleistung (22) mit dem Netzwerk (10) austau sehen wird,
- in Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose (28) ein zeitlicher Verlauf (31 ) des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs (30) geschätzt wird,
- ein zeitlicher Verlauf (32) des von den Kraftfahrzeugen (20) unabhängigen Leis tungsangebots (23) in dem Netzwerk (10) ermittelt wird und
- für zumindest einen solchen Ladezeitraum (29), für welchen erkannt wird, dass das Leistungsangebot (23) kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf (30) ist, zu mindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme (35) vor und/oder zu Beginn (34) des jeweiligen Ladezeitraums (29) ausgelöst wird, wobei durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (35) das Leistungsangebot (23) an den Leistungsbedarf (30) angeglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zum Erstellen der Ladeprognose (28) des jewei ligen Kraftfahrzeugs (20) durch die Steuervorrichtung (13) Beschreibungsdaten (40) betreffend einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers (21 ) des Kraftfahrzeugs (20) und/oder ein aktuelles und/oder zumindest ein zukünftiges Fahrziel des Kraftfahrzeugs (20) und/oder einen Verbrauchsverlauf während einer aktuellen und/oder zumindest einer zukünftigen Fahrt des Kraftfahrzeugs (20) emp fangen werden und durch die Steuervorrichtung (13) auf der Grundlage der Be schreibungsdaten (40) ermittelt wird, ob sich gemäß einem vorbestimmten Verhal tensmodell des Benutzers des Kraftfahrzeugs (20) ein Ladezeitraum (29) ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug (20) an einer der zumindest einen Ladestation (19) auf geladen wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erstellen der Ladeprognose (28) des jeweiligen Kraftfahrzeugs (20) durch die Steuervorrichtung (13) Beschreibungsdaten (40) betreffend zumindest einen Kalendereintrag und/oder ein Benutzerprofil, welches eine Nutzungsgewohnheit eines Benutzers des Kraft fahrzeugs (20) beschreibt, empfangen werden und durch die Steuervorrichtung (13) auf der Grundlage der Beschreibungsdaten (40) ermittelt wird, ob sich gemäß ei nem vorbestimmten Verhaltensmodell des Benutzers ein Ladezeitraum (29) ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug (20) an einer der zumindest einen Ladestation (19) aufgeladen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Verhaltensmodell in Abhängigkeit von den Beschreibungsdaten (40) eine Wahrscheinlichkeit und/oder ein Bestäti gungssignal dafür angibt, dass der Benutzer des Kraftfahrzeugs (20) dieses an die zumindest eine Ladestation (19) zum Nachladen von elektrischer Energie anschlie ßen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Erstellen der Ladeprognose (28) ermittelt wird, an welcher Ladestation (19) das jeweilige Kraft fahrzeug (20) voraussichtlich geladen wird und aus mehreren vorbestimmten Aus gleichsmaßnahmen (35) zumindest eine in Abhängigkeit von der ermittelten La destation (19) auf der Grundlage eines vorbestimmten Kriteriums für eine Energief lussoptimierung ausgewählt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitliche Verlauf
(31 ) des Leistungsbedarfs (30) als eine Summe an angeforderter elektrischer Leis tung (18, 21 ) der zumindest einen Ladestation (19) und zumindest eines weiteren an dem Netzwerk (10) betriebenen Verbrauchers (17) gebildet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitliche Verlauf
(32) des Leistungsangebots (23) als eine Summe einer geplanten und/oder prog nostizierten elektrischen Leistungsabgabe zumindest eines Kraftwerks (14, 15) des Netzwerks (10) und/oder zugekaufter elektrischer Leistung berechnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei von dem zumindest einen Kraftwerk (15) des Netzwerks (10) zumindest eines auf einer jeweiligen regenerativen Energie basiert und für die Prognose der Leistungsabgabe eine Wetterprognose zugrundegelegt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (35) als eine jeweilige Ausgleichsmaßnahme umfasst, dass ein Kraftwerk (14) in Betrieb genommen wird und/oder ein Leistungsfahrplan (41 ) zumindest eines in Betrieb befindlichen Kraftwerks (14) angepasst wird und/oder elektrische Leistung an einer Börse (26) beschafft wird und/oder eine jeweilige elektrische Leistungsaufnahme zumindest eines anderen, an dem Netzwerk (10) betriebenen Verbrauchers (17) gedrosselt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (35) umfasst, dass elektrische Energie aus einem anderen Kraftfahrzeug (20) in das aufzuladende Kraftfahrzeug (20) umgeladen wird.
1 1. Steuervorrichtung (13) für ein elektrisches Netzwerk (10), wobei die Steuervorrich tung (13) eine Recheneinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
12. Elektrisches Netzwerk (10), an welches zumindest eine elektrische Ladestation (19) zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen (20) angeschlossen ist, wobei das Netzwerk (10) eine Steuervorrichtung (13) nach Anspruch 1 1 aufweist.
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