WO2019211034A1 - Method for real-time control of a power supply and distribution system - Google Patents

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WO2019211034A1
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Definitions

  • the invention relates to a method for optimized real-time control of a power supply and distribution system.
  • a 1000 kW power supply and distribution system consisting of z.
  • a PV system As a PV system, a buffer memory, two charging stations for charging and recovery of energy from an energy storage of a vehicle, a network connection for feeding and extracting energy from the public network and a central control considered.
  • a plant planner it is initially completely indefinable how he should interpret the individual components and a corresponding system with regard to system configuration, capacities and dimensioning.
  • unknown factors are added, such as
  • Feed-in tariff electricity costs, power consumption behavior in the day / post-cycle, etc.
  • the system designer has to consider many To make unknowns that are more or less accurately estimated in practice, taking into account certain assumptions.
  • a respective safety reserve is determined on the basis of consumption values and, based on this, the components thus designed are combined to form an overall system. So z.
  • the PV system is planned oversized and, regardless of the configuration of the charging stations, the known variables such as the roof pitch, the location, the orientation and, in particular, the desired output are included in the planning and design of the PV system. Since additional reserves are also calculated, the system is typically not dimensioned optimally. Within the meaning of the present invention, the optimum is understood to mean a state in which, in particular, the cost / benefit ratio is as low as possible, which means that it is possible to remove the respectively required services from the system with a minimum outlay on equipment and costs.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for optimally operating a power supply and distribution system with real-time control.
  • a basic idea of the invention is to provide a two-stage process in order to arrive at an optimal real-time control.
  • a simulation system with means for generating and / or processing simulation data of a simulation target space proposed in which a number of energy-generating, energy-storing and energy-consuming system components are as a plurality of elements, wherein between at least two elements an energy flow takes place in order to represent a simulation target space; Evaluation and / or calculating means for calculating a power factor relating to every two or more elements of the plurality of elements, taking into account their prioritization on the basis of the simulation data; Evaluation means for evaluating the performance data that will be provided or consumed by each element using the factors determined to determine therefrom the system components for which a variable efficiency value results in an optimum.
  • an energy bus can be provided, to which energy consumers and energy producers are connected.
  • conventional bus interfaces such as TCP, CAN or other bus systems may be provided.
  • the energy bus is relevant when the physical model is decoupled and replaced by the real variables.
  • a second and essential aspect of the present invention relates to the design of a regulator. From the simulation model, a controller is designed according to the invention, wherein the input variables of each participant of the bus system are incorporated as a relevant rule size. Input variables such as minimum and maximum current, minimum and maximum voltage, energy content, SOC, temperature, weather data, costs such as
  • Feed-in tariffs and electricity costs and the like are included.
  • a method for optimized real-time operation of a power distribution and supply system consisting of a plurality of energy-generating, energy-storing and energy-consuming system components (SYSi) using suitable means for detecting, processing, storing operating data and simulation data with the following steps: a. Means for selecting energy-producing, energy-storing and energy-consuming system components (SYSi) of the energy distribution and supply system; b. Creation of a simulation model for the operation of the power distribution and supply system with the selected system components nents, wherein the simulation model depicts a multiplicity of operating situations, which differ from one another through a variation of respectively controllable operating parameters of the system components; c. Designing a control system or control conditions based on data obtained from the simulation model and currently acquired operating data or operating parameters, d. Design a regulatory concept for the regulatory system.
  • control concept designed a control loop, so that the currently detected operating data or operating parameters and their influence is compared to an operating variable to be optimized is determined with the data of the simulation model and depending on the size of the deviation, if the power distribution and supply system in at least this Operating variable or a lot of operating variables in an operating optimum is operated and, if necessary, a regulatory adjustment must be made.
  • control system constantly adjusts the operating optimum after each reactivation itself, depending on the operating parameters of the current NEN and connected system components. This ensures that the system in each case when logging in and out of a participant speak a system component such as an electric vehicle, independently depending on the new situation regulates. According to the invention, it can also be provided that a user optimum is regulated.
  • a user optimum can be achieved, for example, by prioritizing the speed the charging process.
  • a user who can access the system (for example a user of an electric vehicle) can predetermine user-specific boundary conditions in the system. Thus, for example, it can be specified as a boundary condition that a maximum energy charge flow reaches the vehicle in a given time, since it is intended to attempt to charge the on-board battery for example in one hour.
  • an optimized price for the removal of electrical energy can be preselected, so that the charging process starts when the system offers the user a certain price of electricity (for example, night electricity). It would also be conceivable that electrical energy is fed from the vehicle battery, and only a residual charge capacity is to be kept in order to drive a be certain driving distance can.
  • control system recognizes the new subscriber and can then adjust a new optimized operating point depending on the simulation data and the actual operating data by means of the control concept.
  • the method according to the invention can be applied equally to industrial plants as well as to HEMS systems and to combinations thereof.
  • a fuzzy control system for this purpose is a static nonlinear control system which uses sharp input variables of a complex process forms fuzzified control variables and sharp defuzzified value signals, which are defined in an unclear manner according to the rules of a rule base.
  • a fuzzification of a sharp physical input variable is the quantification by fuzzy definitions with linguistic terms or other parameters.
  • graphical trapezoidal or triangular fuzzy sets are used to determine the degrees of membership from the discrete input signals within the basic quantities (variables). In the present case, however, this is done differently than in classical fuzzification on the basis of the simulation model and the optimization carried out there.
  • neural networks are used in addition to or in addition to the FUZZY logic.
  • control system can test the power distribution and supply system in a simulation using the control concept.
  • control system for controlling the operating optimum in particular detects the respective current energy consumption and / or the respective current energy entry in the power distribution and supply system and taken into account.
  • the dynamic behavior of the real system is taken into account when participants change their operating behavior, at the sys- log on or off, tariff changes occur at a specific time, or other system changes occur without manual intervention.
  • the communication of the system components and means in the system are via interfaces CAM, TCP, serial interface or other conventional communication interfaces. This ensures that communication can take place with conventional communication systems or the method according to the invention can be integrated into existing systems.
  • a computer-readable program code preferably a C-code
  • one aspect of the present invention is to generate from the fuzzification to determine the optimum operating a C-code in order to use these executable systems that process C-code.
  • the generated computer-readable program code, in particular C code is integrated on a microcontroller, also Labview or Canoe. As a result, it is also possible that the integrated on a microcontroller C code in applications of various devices can be used.
  • control system determines the optimized operating conditions under consideration of system-specific boundary conditions, these being stored as setpoint values in a setpoint memory or operating memory of the control system.
  • control system for using a method as described above.
  • control system comprises a controller and an input unit for inputting operating parameters and / or variables used in the control.
  • control system has a computing unit which is designed to perform a fuzzification on the basis of the values, operating parameters and / or variables of the system components.
  • controller has interfaces in order to process input data of the simulation layer.
  • the efficiency value is provided as a function of n variables, an optimum of the efficiency value representing a local extreme position of this function, preferably determined by the partial derivatives of the function and resulting therefrom resulting maximum value conditions or
  • the evaluation unit uses simulation modules for the system components, which at least have their performance data can be parameterized.
  • the simulation modules are designed so that they simulate the system component in the overall system according to a simulation model.
  • FIG. 1 shows an exemplary representation of a power distribution and supply system
  • Fig. 2 is a simplified schematic representation for explaining the
  • FIG. 1 shows an exemplary representation of a power distribution and supply system 10.
  • the power distribution and supply system 10 consists of a large number of energy-generating, energy-storing and energy-consuming system components SYSi.
  • the arrows on the connecting lines show the possible energy flow.
  • the controller can thereby implement the energy flow according to a system-specific prioritization.
  • the battery B1 as exclusively energy-storing system components SYSi allows z. B. a bi-directional energy flow when loading in Direction of the battery and when discharging from the battery out to a consumer or in the network to generate a feed-in remuneration at z.
  • variable electricity tariff as a variable VAR the public network.
  • two charging stations LK with a charging capacity of 350 kW each with coupled electric vehicles F are shown, in each of which a battery B2 or B3 is installed.
  • the battery B1 can be stored or power can be fed into the public grid via the grid connection N, if it makes sense in the macroeconomic perspective.
  • z. B. also electrical energy from the battery B2 of a vehicle F in the battery B3 of the other vehicle F are transmitted directly via a charging station management.
  • FIG. 2 schematically illustrates the idea of such a control system.
  • an energy bus system 20 is shown schematically.
  • the energy bus system 20 is exemplary with a
  • a Fuzzy control based on the individual parameters is performed by means of a FUZZY control.
  • a system simulation is carried out. Different scenarios are simulated and optimized for the system components. The result is used to design the controller 30 (lower part of the figure of Figure 2).
  • the optimal calculation of the real system can be carried out on the basis of the magnitude of the deviation.
  • conventional control means and control means are used to adapt the system or the system components closed thereto according to their performance by the controller 30.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.

Abstract

The invention relates to a method for optimized real-time operation of a power supply and distribution system (10) consisting of a plurality of energy-generating, energy-storing and energy-consuming system components (SYSi) using suitable means for acquiring, processing and storing operational data and simulation data.

Description

Verfahren zur Echtzeitregelung eines Energieversorgungs- und  Method for real-time control of an energy supply and
Verteilersystems  distribution system
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Echtzeitregelung eines Energieversorgungs- und Verteilersystems. The invention relates to a method for optimized real-time control of a power supply and distribution system.
Energieversorgungs- und Verteilersysteme zum Erzeugen, Speichern und zur Entnahme von Energie sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Im Rahmen der Energiewende und der energieeffizienten Versorgung insbe sondere möglichst autarken Energieversorgung von Gebäuden, Gebäude komplexen, Infrastruktur und entsprechend darin betriebenen Anlagen be steht ein zunehmendes Bedürfnis sowohl im privaten als auch im gewerbli- chen und industriellen Bereich intelligent ausgelegte Systeme zu konzipieren und zu betreiben, welche optimal auf die Verbraucher und Energiesenken einerseits in Relation zu den Komponenten der Energieerzeugung und der Zwischenspeicherung von Energie andererseits abgestimmt sind. Derzeit entstehen häufig Insellösungen, die ggf. später erweitert werden aber nicht unter Optimierungs- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen ausgelegt wurden. Energy supply and distribution systems for generating, storing and extracting energy are already known from the prior art. In the context of the energy turnaround and the energy-efficient supply, in particular the most self-sufficient energy supply possible for buildings, building complexes, infrastructure and correspondingly operated installations, there is an increasing need, both in private and in industry. smart and intelligent systems designed and operated optimally for consumers and energy sinks, on the one hand, in relation to the components of power generation and the intermediate storage of energy, on the other hand. Currently isolated solutions often arise, which may later be extended but were not interpreted under optimization and economic considerations.
Da solche Energieverteilsysteme in einer Vielzahl von Faktoren auslegbar und skalierbar sind, stoßen Anlagenplaner solcher System schnell an ihre Grenzen bei der Ermittlung geeigneter Gesamtkonzepte. Allerdings betrifft die Auslegung eines solchen Systems nur einen Aspekt. Gleichsam proble matisch stellt sich die Aufgabe ein System in Echtzeit in einem optimalen Bereich zu betreiben. Um allerdings einen optimalen Echtzeitbetrieb über haupt zu gewährleisten bedarf es einer neuen und erfindungsgemäßen Vor gehensweise gemäß der vorliegenden Erfindung. Als lediglich ein Beispiel wird ein 1000 kW Energieversorgungs- und Verteilersystem bestehend aus z. B. einer PV-Anlage, einem Pufferspeicher, zwei Ladestationen zum Laden und Rückspeisen von Energie aus einem Energiespeicher eines Fahrzeugs, einem Netzanschluss zum Einspeisen und Entnehmen von Energie aus dem öffentlichen Netz und eine zentrale Steuerung betrachtet. Für einen Anlagenplaner bleibt es zunächst völlig unbestimmbar, wie er die einzelnen Komponenten und ein entsprechendes System betreffend Systemkonfiguration, Kapazitäten und Dimensionierung auslegen soll. Neben den skalierbaren Variablen der einzelnen Komponenten und deren Leistungsdaten kommen unbekannte Faktoren hinzu, wie Since such power distribution systems are interpretable and scalable in a variety of factors, system designers quickly reach such limits in determining appropriate overall concepts. However, the design of such a system concerns only one aspect. At the same time, the problem is to operate a system in real time within an optimal range. However, in order to ensure optimum real-time operation at all, a new and inventive method of operation according to the present invention is required. As just one example, a 1000 kW power supply and distribution system consisting of z. As a PV system, a buffer memory, two charging stations for charging and recovery of energy from an energy storage of a vehicle, a network connection for feeding and extracting energy from the public network and a central control considered. For a plant planner it is initially completely indefinable how he should interpret the individual components and a corresponding system with regard to system configuration, capacities and dimensioning. In addition to the scalable variables of the individual components and their performance data, unknown factors are added, such as
Entnahmekapazitäten, Energieverbrauch, Anzahl der Fahrzeuge, die an den Ladestationen geladen und entladen werden sollen, Ausrichtung und Lage des Gebäudes (geographische Klimadaten), wirtschaftliche Daten, wie Extraction capacities, energy consumption, number of vehicles to be loaded and unloaded at the charging stations, orientation and location of the building (geographical climate data), economic data, such as
Einspeisevergütung, Stromkosten, Stromverbrauchsverhalten im Tag/Nach- Zyklus etc. Letztlich muss der Anlagenplaner eine Betrachtung mit vielen Unbekannten machen, die in der Praxis mehr oder weniger genau unter Berücksichtigung bestimmter Annahmen geschätzt werden. Feed-in tariff, electricity costs, power consumption behavior in the day / post-cycle, etc. Ultimately, the system designer has to consider many To make unknowns that are more or less accurately estimated in practice, taking into account certain assumptions.
Typischerweise werden aktuell hierzu theoretische Annahmen für jede einzelne Komponente zu Grunde gelegt, eine jeweilige Sicherheitsreserve auf Basis von Verbrauchswerten ermittelt und darauf basierend die so ausgelegten Komponenten zu einem Gesamtsystem kombiniert. So wird z. B. die PV- Anlage überdimensioniert geplant und es fließen unabhängig von der Konfi guration der Ladesäulen die bekannten Größen wie die Dachneigung, der Standort, die Ausrichtung und insbesondere die gewünschte Leistung in die Planung und Auslegung der PV-Anlage ein. Da zusätzlich auch Reserven kalkuliert werden, ist das System typischerweise nicht im Optimum dimen sioniert. Als Optimum im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Zustand verstanden, bei dem insbesondere das Kosten/Nutzenverhältnis möglichst gering ist, was bedeutet, dass man mit einem minimalen Anlagen- und Kos- tenaufwand die jeweils benötigten Leistungen aus der Anlage entnehmen kann. So wäre es abhängig vom Stromtarif des öffentlichen Netzanbieters ggf. unschädlich, wenn die Kosten für die Pufferspeicher reduziert werden können, da die Ladung von Fahrzeugen in der Nacht erfolgt und demenspre- chend die Steuerung so konfiguriert sein muss, um den benötigten Strom nur teilweise aus den Pufferspeichern zu beziehen und zu einem anderen Teil aus dem öffentlichen Netzt zu einem vergünstigten Nachttarif über den Netz anschluss. Typically, theoretical assumptions for each individual component are currently used as the basis, a respective safety reserve is determined on the basis of consumption values and, based on this, the components thus designed are combined to form an overall system. So z. For example, the PV system is planned oversized and, regardless of the configuration of the charging stations, the known variables such as the roof pitch, the location, the orientation and, in particular, the desired output are included in the planning and design of the PV system. Since additional reserves are also calculated, the system is typically not dimensioned optimally. Within the meaning of the present invention, the optimum is understood to mean a state in which, in particular, the cost / benefit ratio is as low as possible, which means that it is possible to remove the respectively required services from the system with a minimum outlay on equipment and costs. Thus, depending on the electricity tariff of the public network provider, it might be harmless if the costs for the buffer storages can be reduced because the loading of vehicles takes place at night and accordingly the controller must be configured in such a way that the required power is only partially available to obtain the caches and connect to another part of the public network at a discounted night tariff over the network.
Noch wesentlich schwieriger gestaltet sich die Aufgabe, wenn die anwender bezogenen und kostentreibenden Faktoren bei der Auslegung einzelner Komponenten in Wechselwirkung mit der Systemauslegung der weiterenThe task is even more difficult if the user-related and cost-driving factors in the design of individual components interact with the system design of the others
Komponenten erfolgen sollen. Im Stand der Technik ist bisher kein Verfahren bekannt, wie ein solches System im oder nahe am Optimum auszulegen ist. Components are to be made. In the prior art, no method is known as to how such a system is to be interpreted in or near optimum.
Typisch ist es auch in der Praxis die Netzanschlussleistung entsprechend hoch zu dimensionieren, um Engpässe und Abnahmespitzen sicher über einen Strombezug aus dem Netz abzufangen. Dies kann aber aufgrund von einer generell zu hohen Netzanschlussleistung zu hohen Grundkosten füh ren, da der Anlagenplaner hier entsprechend hohe Netzanschlussleistung einplant und zukaufen muss, so dass aber im Ergebnis die geplante Anlage allein aus diesem Grund schon kein optimiertes Anlagenkonzept aufweist und demzufolge auch nicht optimiert mit einer Echtzeitregelung betrieben werden kann. Typically, it is also in practice the power connection capacity accordingly To be dimensioned high, in order to catch bottlenecks and decrease tips safely over a Strombezug from the net. However, this can lead to high basic costs due to generally too high grid connection power, since the system planner has to plan and purchase correspondingly high grid connection power, so that, as a result, the planned system alone does not have an optimized system concept for this reason and consequently is not optimized can be operated with a real-time control.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereit zu stellen, um ein Energieversorg ungs- und Verteilersystem optimal mit einer Echtzeitregelung zu betreiben. The invention is therefore based on the object of providing a method for optimally operating a power supply and distribution system with real-time control.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst. This object is achieved by the feature combination according to claim 1.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, einen zweistufigen Prozess vorzusehen, um zu einer optimalen Echtzeit-Regelung zu gelangen. A basic idea of the invention is to provide a two-stage process in order to arrive at an optimal real-time control.
Erfindungsgemäß wird hierzu in einer ersten Prozessstufe ein Simulations system mit Mitteln zum Erzeugen und/oder Verarbeiten von Simulationsdaten eines Simulationszielraums vorgeschlagen, in dem sich eine Anzahl an ener gieerzeugenden, energiespeichernden und energieverbrauchenden System- komponenten befinden, als eine Vielzahl von Elementen, wobei zwischen mindestens zwei Elementen ein Energiefluss stattfindet, um daraus einen Simulationszielraum darzustellen; Auswerte- und/oder Berechnungsmitteln zum Berechnen eines Leistungs-Faktors, der sich auf jeweils zwei oder meh rere Elemente aus der Vielzahl von Elementen bezieht, unter Berücksichti- gung ihrer Priorisierung auf der Basis den Simulationsdaten; Auswertemittel zum Auswerten der Leistungsdaten, die von jedem Element bereitgestellt oder verbraucht werden wird, unter Verwendung der Faktoren, die ermittelt wurden, um daraus die Systemkomponenten zu bestimmen, für die sich be- züglich eines variablen Effizienzwertes ein Optimum ergibt. According to the invention for this purpose in a first process stage, a simulation system with means for generating and / or processing simulation data of a simulation target space proposed in which a number of energy-generating, energy-storing and energy-consuming system components are as a plurality of elements, wherein between at least two elements an energy flow takes place in order to represent a simulation target space; Evaluation and / or calculating means for calculating a power factor relating to every two or more elements of the plurality of elements, taking into account their prioritization on the basis of the simulation data; Evaluation means for evaluating the performance data that will be provided or consumed by each element using the factors determined to determine therefrom the system components for which a variable efficiency value results in an optimum.
Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass in einer ersten Prozessstufe ein Si- mulationsmodeil mit verschiedenen Komponenten vorgesehen wird und diese Komponenten für verschiedene Szenarien simuliert und optimiert werden. Hierzu kann zum Beispiel ein Energiebus vorgesehen sein, an dem Energieverbraucher und Energie-Erzeuger angeschlossen sind. Als Abgänge können herkömmliche Busschnittstellen, wie TCP, CAN oder andere Bussysteme vorgesehen sein. Der Energiebus ist dann relevant, wenn das physikalische Modell abgekoppelt wird und durch die realen Größen ersetzt wird. Ein zweiter und wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft den Entwurf eines Reglers. Aus dem Simulationsmodell wird erfindungsgemäß ein Regler entworfen, wobei die Eingangsgrößen jedes Teilnehmers des Bussystems als relevante Regel Größe einfließen. Hierzu können Eingangsgrößen wie minimaler und maximaler Strom, minimale und maximale Span- nung, Energieinhalt, SOC, Temperatur, Wetterdaten, Kosten wie In other words, this means that in a first process stage a simulation mode with different components is provided and these components are simulated and optimized for different scenarios. For this purpose, for example, an energy bus can be provided, to which energy consumers and energy producers are connected. As outgoing conventional bus interfaces, such as TCP, CAN or other bus systems may be provided. The energy bus is relevant when the physical model is decoupled and replaced by the real variables. A second and essential aspect of the present invention relates to the design of a regulator. From the simulation model, a controller is designed according to the invention, wherein the input variables of each participant of the bus system are incorporated as a relevant rule size. Input variables such as minimum and maximum current, minimum and maximum voltage, energy content, SOC, temperature, weather data, costs such as
Einspeisevergütung und Stromkosten und dergleichen einfließen. Feed-in tariffs and electricity costs and the like are included.
Erfindungsgemäß wird insofern ein Verfahren zum optimierten Echtzeitbetrieb eines Energieverteiler-und Versorgungssystems vorgeschlagen, bestehend aus einer Vielzahl an energieerzeugenden, energiespeichernden und energieverbrauchenden Systemkomponenten (SYSi) unter Verwendung geeigneter Mittel zum Erfassen, Verarbeiten, Speichern von Betriebsdaten und Simulationsdaten mit den folgenden Schritten: a. Mittel zum Auswählen von energieerzeugenden, energiespeichernden und energieverbrauchenden Systemkomponenten (SYSi) des Ener- gieverteiler-und Versorgungssystem; b. Erstellen eines Simulationsmodells für den Betrieb des Energieverteiler-und Versorgungssystems mit den ausgewählten Systemkompo- nenten, wobei das Simulationsmodell eine Vielzahl von Betriebssi tuationen abbildet, die sich durch eine Variation jeweils regelbarer Betriebsparameter der Systemkomponenten voneinander unter scheiden; c. Entwerfen eines Regelungssystems oder Regelungsbedingungen ba sierend auf Daten erhalten aus dem Simulationsmodell und aktuell erfassten Betriebsdaten oder Betriebsparametern, d. Entwerfen eines Regelungskonzepts für das Regelungssystems. According to the invention, a method for optimized real-time operation of a power distribution and supply system is proposed, consisting of a plurality of energy-generating, energy-storing and energy-consuming system components (SYSi) using suitable means for detecting, processing, storing operating data and simulation data with the following steps: a. Means for selecting energy-producing, energy-storing and energy-consuming system components (SYSi) of the energy distribution and supply system; b. Creation of a simulation model for the operation of the power distribution and supply system with the selected system components nents, wherein the simulation model depicts a multiplicity of operating situations, which differ from one another through a variation of respectively controllable operating parameters of the system components; c. Designing a control system or control conditions based on data obtained from the simulation model and currently acquired operating data or operating parameters, d. Design a regulatory concept for the regulatory system.
Als weitere optionale Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass e. das Regelungskonzept eine Regelungschleife ausgebildet ,so dass die aktuell erfassten Betriebsdaten oder Betriebsparameter und deren Einfluss auf eine zu optimierende Betriebsgröße verglichen wird mit den Daten des Simulationsmodells und abhängig von der Größe der Abweichung festgestellt wird, ob das Energieverteiler-und Versor- gungssystems in wenigstens dieser Betriebsgröße oder einer Viel zahl von Betriebsgrößen in einem Betriebs-Optimum betrieben wird und gegebenenfalls eine Regelungsanpassung vorgenommen werden muss. As a further optional possibility it can be provided that e. the control concept designed a control loop, so that the currently detected operating data or operating parameters and their influence is compared to an operating variable to be optimized is determined with the data of the simulation model and depending on the size of the deviation, if the power distribution and supply system in at least this Operating variable or a lot of operating variables in an operating optimum is operated and, if necessary, a regulatory adjustment must be made.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen dass, das Regelungssystem das Betriebsoptimum nach jedem Reaktivieren selbst ständig einregelt, abhängig von den Betriebsparametern der aktuell betriebe nen und angeschlossenen Systemkomponenten. Hierdurch wird gewährleistet, dass sich das System jeweils beim An- und Abmelden eines Teilnehmers sprich einer Systemkomponente wie zum Beispiel einem Elektrofahrzeug, selbstständig abhängig von der neuen Situation ein regelt. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass ein Anwenderoptimum ein geregelt wird.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the control system constantly adjusts the operating optimum after each reactivation itself, depending on the operating parameters of the current NEN and connected system components. This ensures that the system in each case when logging in and out of a participant speak a system component such as an electric vehicle, independently depending on the new situation regulates. According to the invention, it can also be provided that a user optimum is regulated.
Ein Anwenderoptimum kann zum Beispiel durch die Priorisierung der Schnel- ligkeit des Ladevorgangs erfolgen. Ein Nutzer, der auf das System zugreifen kann (zum Beispiel ein Nutzer eines Elektrofahrzeugs) kann anwenderspezifische Randbedingungen im System vorbestimmen. So kann zum Beispiel als Randbedingung vorgegeben werden, dass in einer vorgegebenen Zeit ein maximaler Energie-Ladefluss zum Fahrzeug gelangt, da versucht werden soll zum Beispiel in 1 Stunde die Bordbatterie maximal zu laden. Alternativ kann ein optimierter Preis zur Entnahme von elektrischer Energie vorgewählt werden, sodass der Ladevorgang dann startet, wenn das System dem Anwender einen bestimmten Strompreis anbietet (zum Beispiel Nachtstrom). Denkbar wäre auch, dass aus der Fahrzeugbatterie elektrische Energie eingespeist wird, und nur eine Rest-Ladekapazität vorgehalten werden soll, um eine be stimmte Fahrstrecke fahren zu können. A user optimum can be achieved, for example, by prioritizing the speed the charging process. A user who can access the system (for example a user of an electric vehicle) can predetermine user-specific boundary conditions in the system. Thus, for example, it can be specified as a boundary condition that a maximum energy charge flow reaches the vehicle in a given time, since it is intended to attempt to charge the on-board battery for example in one hour. Alternatively, an optimized price for the removal of electrical energy can be preselected, so that the charging process starts when the system offers the user a certain price of electricity (for example, night electricity). It would also be conceivable that electrical energy is fed from the vehicle battery, and only a residual charge capacity is to be kept in order to drive a be certain driving distance can.
Meldet sich sozusagen ein Elektrofahrzeug über eine Schnittstelle am Ener- gieverteiler-und Versorgungssystem an, so erkennt das Regelungssystem den neuen Teilnehmer und kann abhängig von den Simulationsdaten und den tatsächlichen Betriebsdaten mittels des Regelungskonzepts einen neuen optimierten Betriebspunkt daraufhin einregeln. If, as it were, an electric vehicle registers via an interface on the energy distribution and supply system, the control system recognizes the new subscriber and can then adjust a new optimized operating point depending on the simulation data and the actual operating data by means of the control concept.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich gleichermaßen auf Industriean lagen als auch auf HEMS-Systeme anwenden sowie auf Kombinationen da- raus. The method according to the invention can be applied equally to industrial plants as well as to HEMS systems and to combinations thereof.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Umsetzung des Regelungskonzepte mathematische Methoden aus der FUZZY-Logik und/oder neuronaler Netze verwendet werden. Die Fuzzy-Logik kommt vorzugsweise dann zur Anwen dung, wenn ein technischer Prozess mit mehreren Ein- und Ausgangsgrößen bei stark wechselnden Parametern und nichtlinearen Teilsystemen möglichst ohne menschlichen Eingriff gesteuert werden soll. Erfindungsgemäß wird hierzu ein Fuzzy Control System ein statisches nichtlineares Steuersystem, welches aus scharfen Eingangsgrößen eines komplexen Prozesses nach den Regeln einer Regelbasis unscharf definierte fuzzifizierte Steuergrößen und scharfe defuzzifizierte Wertesignale bildet. Unter der Fuzzifizierung im Sinne der vorliegenden Erfindung einer scharfen physikalischen Eingangsgröße (Messwert) versteht man die Quantifizierung durch unscharfe Definiti- onen mit linguistischen Begriffen oder anderen Parametern. Über die soge- nannten graphischen trapez- oder dreieckförmigen Fuzzy-Sets werden die Zugehörigkeitsgrade aus den diskreten Eingangssignalen innerhalb der Grundmengen (Variablen) ermittelt. Vorliegend erfolgt dies aber anders als in der klassischen Fuzzifizierung auf Basis des Simulationsmodells und der dort erfolgten Optimierung. It is particularly advantageous if mathematical methods from FUZZY logic and / or neural networks are used to implement the control concepts. The fuzzy logic is preferably used when a technical process with several input and output variables is to be controlled with strongly changing parameters and non-linear subsystems as far as possible without human intervention. According to the invention, a fuzzy control system for this purpose is a static nonlinear control system which uses sharp input variables of a complex process forms fuzzified control variables and sharp defuzzified value signals, which are defined in an unclear manner according to the rules of a rule base. For the purposes of the present invention, a fuzzification of a sharp physical input variable (measured value) is the quantification by fuzzy definitions with linguistic terms or other parameters. The so-called graphical trapezoidal or triangular fuzzy sets are used to determine the degrees of membership from the discrete input signals within the basic quantities (variables). In the present case, however, this is done differently than in classical fuzzification on the basis of the simulation model and the optimization carried out there.
Auf dies erfindungsgemäße Weise lässt sich mittels Fuzzifizierung in Kombination mit einem Simulationsmodell eine Echtzeitregelung für ein sich immer wieder veränderliches System in einem Optimum regeln. In this way, by means of fuzzification in combination with a simulation model, it is possible to regulate a real-time control for an ever-changing system at an optimum.
In einer ebenfalls alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgese- hen sein, dass neben oder ergänzend zur FUZZY-Logik auch neuronale Netze verwendet werden. In a likewise alternative embodiment of the invention, it can be provided that neural networks are used in addition to or in addition to the FUZZY logic.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei der Regelung des Betriebsoptimums Eingangsgrößen jeder System komponenten verarbeitet werden. It is also advantageous if input variables of each system component are processed in the regulation of the optimum operating.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Regelungssystem das Energieverteiler- und Versorgungssystem unter Verwendung des Regelungskonzepts in einer Simulation testen kann. In another advantageous embodiment of the invention, it is provided that the control system can test the power distribution and supply system in a simulation using the control concept.
Es kann weiter mit Vorteil vorgesehen werden, dass das Regelungssystem zur Regelung des Betriebsoptimums insbesondere den jeweils aktuellen Energieverbrauch und/oder den jeweils aktuellen Energie-Eintrag in das Energieverteiler-und Versorgungssystem erfasst und berücksichtigt. Auf diese Weise wird insbesondere das dynamische Verhalten des realen Systems berücksichtigt, wenn Teilnehmer ihr Betriebsverhalten ändern, sich am Sys- tem an oder abmelden, Tarifänderungen zu einer bestimmten Uhrzeit eintre- ten oder andere Systemänderungen ohne manuellen Eingriff erfolgen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so sichergestellt, dass eine dynamische und selbstständige Anpassung des Optimierungspunkts im Rahmen einer Echtzeitregelung erfolgt. Eine solche Regelung verlangt allerdings eine entsprechende Speicher-und Rechenleistung und ist für die Realisierung vor liegen Erfindung nicht zwingend sondern nur optional möglich. It can further be provided with advantage that the control system for controlling the operating optimum in particular detects the respective current energy consumption and / or the respective current energy entry in the power distribution and supply system and taken into account. In this way, in particular the dynamic behavior of the real system is taken into account when participants change their operating behavior, at the sys- log on or off, tariff changes occur at a specific time, or other system changes occur without manual intervention. By means of the method according to the invention, it is thus ensured that a dynamic and independent adaptation of the optimization point takes place in the context of a real-time control. However, such a regulation requires a corresponding memory and computing power and is not mandatory for the realization before lying invention but only optionally possible.
Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn die Kommunikation der Systemkomponenten und Mittel im System über Schnittstellen CAM, TCP, serielle Schnittstelle oder andere herkömmliche Kommunikationsschnittstellen erfolgen. Hierdurch wird gewährleistet, dass mit herkömmlichen Kommunikationssystemen eine Kommunikation erfolgen kann bzw. das erfindungsgemäße Verfahren in be stehende Systeme integriert werden kann. It is also advantageous if the communication of the system components and means in the system are via interfaces CAM, TCP, serial interface or other conventional communication interfaces. This ensures that communication can take place with conventional communication systems or the method according to the invention can be integrated into existing systems.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das unmittelbar aus der Positionsebene, aus diesen Daten ein computerles barer Programmcode vorzugsweise einen C-Code erzeugt wird. Somit ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung aus der Fuzzifizierung zur Ermittlung des Betriebsoptimum einen C-Code zu generieren, um diesen ablauffähigen Systemen, die C-Code verarbeiten, einsetzen zu können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erzeugte computerlesbare Programmcode insbesondere C- Code auf einem Mikrocontroller, auch Labview oder Canoe integriert wird. Hierdurch besteht auch die Möglichkeit, dass der auf einem Mikrocontroller integrierte C -Code in Applikationen diverser Geräte Einsatz finden kann. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that directly from the position level, from these data, a computer-readable program code, preferably a C-code, is generated. Thus, one aspect of the present invention is to generate from the fuzzification to determine the optimum operating a C-code in order to use these executable systems that process C-code. It is particularly advantageous if the generated computer-readable program code, in particular C code, is integrated on a microcontroller, also Labview or Canoe. As a result, it is also possible that the integrated on a microcontroller C code in applications of various devices can be used.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn von dem Regelungssystem die optimierten Betriebsbedingungen unter Berücksichtigung von systemspezifischen Rand bedingungen ermittelt werden, wobei diese als Sollwerte in einem Sollwert speicher oder Betriebsspeicher der Steuerung hinterlegt sind. It is further advantageous if the control system determines the optimized operating conditions under consideration of system-specific boundary conditions, these being stored as setpoint values in a setpoint memory or operating memory of the control system.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Regelungssystem zur Verwendung eines wie zuvor beschriebenen Verfahrens. In einer besonders vorteilhaft Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen dass das Regelungssystem einen Regler umfasst sowie eine Eingabeeinheit, zur Eingabe von Betriebsparametern und/oder Variablen, die bei der Regelung verwendet werden. Another aspect of the present invention relates to a control system for using a method as described above. In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the control system comprises a controller and an input unit for inputting operating parameters and / or variables used in the control.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn das Regelungssystem eine Recheneinheit aufweist, die ausgebildet ist eine Fuzzifizierung auf Basis der Werte, Be triebsparameter und/oder Variablen der Systemkomponenten vorzunehmen. It is also advantageous if the control system has a computing unit which is designed to perform a fuzzification on the basis of the values, operating parameters and / or variables of the system components.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Regler über Schnittstellen verfügt, um Eingangsdaten der Simulationsschicht zu verarbeiten. It is also advantageous if the controller has interfaces in order to process input data of the simulation layer.
Als optimaler Betriebspunkt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Zu stand zu verstehen, bei dem insbesondere ein betriebswirtschaftliches Energie und Kostenoptimum erreicht ist hierzu können beispielsweise als Variab len Daten für Stromkosten pro Kilowattstunde sowie die Einspeisevergütung für das einspeisen von Energie in das öffentliche Netz berücksichtigt werden. As an optimal operating point in the context of the present invention is a state to understand, in particular a business energy and cost optimum is achieved this example, as Variab len data for electricity costs per kilowatt hour and the feed-in tariff for feeding energy into the public network are taken into account ,
Weiter bevorzugt ist es im Falle der Umsetzung eines optionalen Regelkrei- ses, wenn der Effizienzwert als eine Funktion von n Variablen vorgesehen ist, wobei ein Optimum des Effizienzwertes eine lokale Extremstelle dieser Funktion darstellt, vorzugsweise ermittelt durch die partiellen Ableitungen der Funktion und die sich daraus ergebenden Maximalwertbedingungen bzw.In the case of the implementation of an optional control loop, it is further preferred if the efficiency value is provided as a function of n variables, an optimum of the efficiency value representing a local extreme position of this function, preferably determined by the partial derivatives of the function and resulting therefrom resulting maximum value conditions or
Minimalwertbedingungen, d. h. grad (f) mit einer entsprechenden Nullstellen auswertung und der Auswertung ob der Verlauf der Funktion in Abhängigkeit der entsprechenden Variable um das lokale Extremum herum konkav (Mini mum) oder konvex (Maximum) verläuft. In einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit für die Systemkomponenten jeweils Simulations- module verwendet, welche mindestens in ihren Leistungsdaten parametrierbar sind. Dabei sind die Simulationsmodule so ausgelegt, dass diese die Systemkomponente im Gesamtsystem nach einem Simulationsmodell nachstellen. Minimum value conditions, ie grad (f) with a corresponding zero point evaluation and the evaluation whether the course of the function in dependence of the corresponding variable around the local extremum around concave (mini mum) or convex (maximum) runs. In a likewise advantageous embodiment of the invention, it is provided that the evaluation unit uses simulation modules for the system components, which at least have their performance data can be parameterized. The simulation modules are designed so that they simulate the system component in the overall system according to a simulation model.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü- chen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Be schreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be described in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine beispielhafte Darstellung eines Energieverteiler-und Ver- sorgungssystems; 1 shows an exemplary representation of a power distribution and supply system;
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Erläuterung der Fig. 2 is a simplified schematic representation for explaining the
Ermittlung eines Betriebsoptimums eines Energieverteiler- und Versorgungssystems.  Determination of optimum operating conditions of an energy distribution and supply system.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 näher er- läutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche strukturelle und/oder funkti onale Merkmale hinweisen. The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2, wherein the same reference numbers refer to the same structural and / or functional features.
In der Fig. 1 ist eine beispielhafte Darstellung eines Energieverteiler- und Versorgungssystems 10 gezeigt. Das Energieverteiler-und Versorgungssys tems 10 bestehend aus einer Vielzahl an energieerzeugenden, energiespei- chernden und energieverbrauchenden Systemkomponenten SYSi. Die Pfeile an den Verbindungslinien zeigen den möglichen Energiefluss. So kann z. B. aus den energieerzeugenden Systemkomponenten EN (z. B. eine PV-Anlage oder eine Brennstoffzelle) elektrische Energie über die zentrale Steuerung 20 zu den unterschiedlichen Verbrauchern Vi gelangen. Die Steuerung kann dabei den Energiefluss nach einer systemspezifischen Priorisierung vorneh men. Die Batterie B1 als ausschließlich energiespeichernde Systemkomponenten SYSi erlaubt z. B. einen bi-direktionalen Energiefluss beim Laden in Richtung der Batterie und beim Entladen aus der Batterie heraus zu einem Verbraucher oder auch ins Netz zur Generierung einer Einspeisevergütung bei z. B. variablem Stromtarif als eine Variable VAR des öffentlichen Netzes. Beispielhaft sind ferner zwei Ladesäulen LK mit einer Ladekapazität von je 350 kW mit angekoppelten Elektro-Fahrzeugen F gezeigt, in denen jeweils eine Batterie B2 bzw. B3 eingebaut ist. Sobald sich das Fahrzeug F in seiner Kopplungsposition mit der Ladesäule LK befindet, kann elektrische Energie geladen werden, aber auch überschüssige (gerade nicht benötigte) Energie in z. B. die Batterie B1 gespeichert werden oder Strom in das öffentliche Netz über den Netzanschluss N eingespeist werden, wenn es in der gesamtwirt schaftlichen Betrachtung sinnvoll ist. Alternativ kann z. B. auch elektrische Energie von der Batterie B2 des einen Fahrzeugs F in die Batterie B3 des anderen Fahrzeugs F direkt über ein Ladesäulenmanagement übertragen werden. Um ein solches System ausgehend von bestimmten Leistungsparametern der Systemkomponenten SYSi und den Verbrauchern in Echtzeit und ab hängig von den angeschlossenen Teilnehmern sprich Systemkomponenten wirtschaftlich betreiben zu können, ist es aber in einem Steuerungsprozess erforderlich ein solches System in Echtzeit zu steuern. Dabei erzielbare technische Wirkung ist insbesondere darin zu sehen, dass ein Betriebsoptimum und insbesondere ein Energieoptimum erzielt werden, wodurch der Gesamtwirkungsgrad eines solchen Systems optimiert wird. FIG. 1 shows an exemplary representation of a power distribution and supply system 10. The power distribution and supply system 10 consists of a large number of energy-generating, energy-storing and energy-consuming system components SYSi. The arrows on the connecting lines show the possible energy flow. So z. B. from the energy-generating system components EN (eg, a PV system or a fuel cell) electrical energy via the central controller 20 to the different consumers Vi reach. The controller can thereby implement the energy flow according to a system-specific prioritization. The battery B1 as exclusively energy-storing system components SYSi allows z. B. a bi-directional energy flow when loading in Direction of the battery and when discharging from the battery out to a consumer or in the network to generate a feed-in remuneration at z. B. variable electricity tariff as a variable VAR the public network. By way of example, two charging stations LK with a charging capacity of 350 kW each with coupled electric vehicles F are shown, in each of which a battery B2 or B3 is installed. Once the vehicle F is in its coupling position with the charging station LK, electrical energy can be charged, but also excess (not needed) energy in z. For example, the battery B1 can be stored or power can be fed into the public grid via the grid connection N, if it makes sense in the macroeconomic perspective. Alternatively, z. B. also electrical energy from the battery B2 of a vehicle F in the battery B3 of the other vehicle F are transmitted directly via a charging station management. To operate such a system based on certain performance parameters of the system components SYSi and the consumers in real time and dependent on the connected participants speak system components, but it is necessary in a control process to control such a system in real time. In this case achievable technical effect is to be seen in particular in that an optimum operating and in particular an energy optimum can be achieved, whereby the overall efficiency of such a system is optimized.
In der Figur 2 wird schematisch die Idee eines solchen Regelungssystems dargestellt. Im oberen Bereich der Figur 2 ist schematisch ein Energiebus- System 20 dargestellt. Das Energiebussystem 20 ist exemplarisch mit einemFIG. 2 schematically illustrates the idea of such a control system. In the upper part of FIG. 2, an energy bus system 20 is shown schematically. The energy bus system 20 is exemplary with a
20 KV Trafo 21 verbunden. Am Energiebussystem 20 sind diverse Teilnehmer SYSi angeschlossen. Beispielhafte„Teilnehmer“ sind Elektrofahrzeuge 22, eine PV Anlage 23, Energiespeicher 24 und beispielsweise ein Netzanschluss N. Zur Simulation führen vom Energiebussystem 20 diverse Busleitungen Bus 1 bis Bus 5 (S1 - S5) zum Regler 30. Der Regler 30 ist schematisch im unte ren Teil der Figur 2 dargestellt. Mit den Pfeilen 31 wird schematisch dargestellt, wie Eingangsgrößen (zum Beispiel Kosten pro Kilowattstunde) im Re- gelungssystem als variable Daten eingespeist werden. Unmittelbar darunter werden schematisch die Schnittstelleneingänge für die besagten Busse S1 - S5 dargestellt. 20 kV transformer 21 connected. On Energiebussystem 20 various participants SYSi are connected. Exemplary "subscribers" are electric vehicles 22, a PV system 23, energy storage 24 and, for example, a network connection N. For simulation lead from the power bus system 20 various bus lines bus 1 to bus 5 (S1 - S5) to the controller 30. The controller 30 is shown schematically in unte Ren part of Figure 2. The arrows 31 show schematically how input variables (eg costs per kilowatt hour) are fed into the control system as variable data. Immediately below, the interface inputs for the said buses S1 - S5 are shown schematically.
Abhängig von den diversen Eingangsgrößen, wie zum Beispiel: maximaler Strom, minimaler Strom, maximale Spannung, minimale Spannung, SOC, und weiteren Systemgrößen wird mittels einer FUZZY-Steuerung eine Fuzifizierung auf Basis der einzelnen Parameter vorgenommen. In einem ersten Schritt erfolgt ausgehend von einer Simulationsbetrachtung mittels Simulationsdatenmodells, oberer Teil der Figur 1 , eine Systemsimulation. Dabei werden für die Systemkomponenten verschiedene Szenarien simuliert und optimiert. Das Ergebnis wird verwendet, um den Regler 30 zu entwerfen (unterer Teil der Abbildung der Figur 2). Depending on the various input variables, such as: maximum current, minimum current, maximum voltage, minimum voltage, SOC, and other system variables, a Fuzzy control based on the individual parameters is performed by means of a FUZZY control. In a first step, based on a simulation consideration by means of a simulation data model, the upper part of FIG. 1, a system simulation is carried out. Different scenarios are simulated and optimized for the system components. The result is used to design the controller 30 (lower part of the figure of Figure 2).
Es wird bevorzugt ein Szenario mit dem so entworfenen Regler 30 in der Simulation getestet und ausgewertet. Ist das erhaltene Szenario eines derjeni gen Szenarien, das in der Simulation ermittelt wurde, so kann anhand der Größenordnung der Abweichung die optimale Berechnung des realen Sys tems erfolgen. In der Praxis werden hierzu herkömmliche Steuerungsmittel und Regelungseinrichtungen verwendet, um das System bzw. die daran an geschlossenen Systemkomponenten entsprechend ihrem Betriebsverhalten durch den Regler 30 anzupassen. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. It is preferable to test and evaluate a scenario with the thus designed controller 30 in the simulation. If the scenario obtained is one of those scenarios that was determined in the simulation, the optimal calculation of the real system can be carried out on the basis of the magnitude of the deviation. In practice, for this purpose, conventional control means and control means are used to adapt the system or the system components closed thereto according to their performance by the controller 30. The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum optimierten Echtzeitbetrieb eines Energieverteiler-und Versorgungssystems (10) bestehend aus einer Vielzahl an energieer- zeugenden, energiespeichernden und energieverbrauchenden Systemkomponenten (SYSi) unter Verwendung geeigneter Mittel zum Er fassen, Verarbeiten, Speichern von Betriebsdaten und Simulationsdaten mit den folgenden Schritten: a. Mittel zum Auswählen von energieerzeugenden, energiespei chernden und energieverbrauchenden Systemkomponenten (SYSi) des Energieverteiler-und Versorgungssystems; b. Erstellen eines Simulationsmodells für den Betrieb des Energie verteiler- und Versorgungssystems mit den ausgewählten Sys temkomponenten, wobei das Simulationsmodell eine Vielzahl von Betriebssituationen abbildet, die sich durch eine Variation jeweils regelbarer Betriebsparameter der Systemkomponenten voneinander unterscheiden; c. Entwerfen eines Regelungssystems basierend auf Daten erhal ten aus dem Simulationsmodell und aktuell erfassten Betriebsdaten oder Betriebsparametern, d. Entwerfen eines Regelungskonzepts für das Regelungssystem. 1. A method for optimized real-time operation of a power distribution and supply system (10) comprising a plurality of energy-producing, energy-storing and energy-consuming system components (SYSi) using suitable means for acquiring, processing, storing operating data and simulation data with the following steps: a. Means for selecting energy-producing, energy-saving and energy-consuming system components (SYSi) of the power distribution and supply system; b. Creation of a simulation model for the operation of the energy distribution and supply system with the selected system components, wherein the simulation model depicts a multiplicity of operating situations, which differ from one another through a variation of respectively controllable operating parameters of the system components; c. Designing a control system based on data obtained from the simulation model and currently recorded operating data or operating parameters, d. Design a regulatory concept for the regulatory system.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rege lungssystem das Betriebsoptimum nach jedem Reaktivieren selbstständig einregelt, abhängig von den Betriebsparametern der aktuell betriebenen und angeschlossenen Systemkomponenten. 2. The method according to claim 1, characterized in that the control system regulates the operating optimum independently after each reactivation, depending on the operating parameters of the currently operated and connected system components.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem ein optimiertes Regelungskonzept unter Verwendung wenigstens eines Algorithmus, einer FUZZY-Control und/oder neuronaler Netze verwendet. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the control system uses an optimized control concept using at least one algorithm, a FUZZY control and / or neural networks.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass bei der Regelung des Betriebsoptimum Eingangs größen jeder Systemkomponenten verarbeitet werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the regulation of the optimum operating input variables of each system components are processed.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Regelungssystem für das das Energievertei- ler- und Versorgungssystem unter Verwendung des Regelungskon zepts in einer Simulationsumgebung getestet werden kann. 5. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that the control system for which the energy distribution and supply system can be tested in a simulation environment using the control concept.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Regelungssystem zur Regelung des Be- triebsoptimum insbesondere den jeweils aktuellen Energieverbrauch und/oder den jeweils aktuellen Energie-Eintrag in das Energieverteiler- und Versorgungssystem erfasst und berücksichtigt. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control system for controlling the operating optimum in particular detects the respective current energy consumption and / or the respective current energy entry in the power distribution and supply system and taken into account.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kommunikation der Systemkomponenten und Mittel im System über Schnittstellen CAM, TCP, serielle Schnittstelle oder andere herkömmliche Kommunikationsschnittstellen erfolgen. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the communication of the system components and means in the system via interfaces CAM, TCP, serial interface or other conventional communication interfaces.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem unter Verwendung des Re- gelungskonzepts im Rahmen einer zulässigen Abweichung der ist Be- triebsdaten von den Simulation Daten einen computerlesbaren Programmcode vorzugsweise einen C-Code erzeugt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control system using the Re- in the context of a permissible deviation of the operating data from the simulation data, a computer-readable program code, preferably a C code, is generated.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte computerlesbare Programmcode insbesondere C-Code auf ei nem Mikrocontroller, auch Labview oder Canoe integriert wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the generated computer-readable program code, in particular C-code on egg nem microcontroller, also Labview or Canoe is integrated.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Regelungssystem die optimierte Betriebsbe dingungen unter Berücksichtigung von systemspezifischen Randbe dingungen ermittelt, wobei diese als Sollwerte hinterlegt sind. 10. The method according to any one of the preceding claims, character- ized in that the control system determines the optimized Betriebsbe conditions taking into account system-specific Randbe conditions, which are stored as setpoints.
11. Regelungssystem zur Verwendung eines Verfahrens gemäß den An- Sprüchen 1-10, wobei das Regelungssystem einen Regler umfasst sowie eine Eingabeeinheit, zur Eingabe von Betriebsparametern und/oder Variablen, die bei der Regelung verwendet werden. A control system for using a method according to claims 1-10, wherein the control system comprises a controller and an input unit for inputting operating parameters and / or variables used in the control.
12. Regelungssystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem eine Recheneinheit aufweist, die ausgebildet ist eine Fuzzifizierung auf Basis der Werte, Betriebsparameter und/oder Variablen der Systemkomponenten vorzunehmen. 12. A control system according to claim 11, characterized in that the control system comprises a computing unit which is designed to perform a fuzzification based on the values, operating parameters and / or variables of the system components.
13. Regelungssystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich- net, dass der Regler über Schnittstellen verfügt, um Eingangsdaten der Simulationsschicht zu verarbeiten. 13. A control system according to claim 11 or 12, characterized marked, that the controller has interfaces to process input data of the simulation layer.
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