WO2021204439A1 - Method for controlling a heat network, control unit and heat exchange system - Google Patents

Method for controlling a heat network, control unit and heat exchange system Download PDF

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WO2021204439A1
WO2021204439A1 PCT/EP2021/053166 EP2021053166W WO2021204439A1 WO 2021204439 A1 WO2021204439 A1 WO 2021204439A1 EP 2021053166 W EP2021053166 W EP 2021053166W WO 2021204439 A1 WO2021204439 A1 WO 2021204439A1
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heat
local energy
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consumers
energy market
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Sebastian THIEM
Stefan Niessen
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a heating network according to the preamble of claim 1, a control unit for controlling a heating network according to the preamble of claim 14 and a heat exchange system according to the preamble of claim 15.
  • problems can arise due to a deviation from a forecast in the sense of an operating schedule.
  • a deviation from planned generation, consumption and storage is possible so that, for example, there is insufficient generation and thus the planned consumption cannot be covered.
  • control power / reserve power is held or called up to solve the above-mentioned problem.
  • the present invention is based on the object of providing and using reserve power or reserve heat for a heating network.
  • the object is achieved by a method with the features of independent claim 1, by a control unit with the features of independent claim 14 and by a heat exchange system with the features of independent claim 15.
  • advantageous configurations and developments of the invention are given.
  • the method according to the invention for controlling a heating network, to which one or more heat consumers and / or one or more heat generators are connected, and for which heating network a specified operating schedule is provided at least within a time range, is characterized at least by the following steps:
  • control includes regulation.
  • Heat consumption is any type of consumption of heat from the heating network, in particular heat storage by means of a thermal energy store, for example by means of a heat store.
  • Heat supply is any type of feed of heat into the heating network, in particular by generating heat and / or feeding in from a thermal energy store, for example from a heat store.
  • a heat consumer is in particular an energy system that has a heat consumption, for example a building, a residential building, an office building and / or an industrial plant.
  • a heat generator is in particular an energy system that has a heat supply, for example a building, a residential building, an office building and / or an industrial plant.
  • the heating network is preferably a local heating network and / or a district heating network.
  • the heat consumers and / or the heat generators are connected to the heat network for heat exchange, typically via a heat exchanger that enables a respective heat output (heat consumption) and / or a respective heat feed from or into the heat network.
  • the heat consumers and / or heat generators thus form the connection participants of the heating network.
  • a difference in heat quantity is characterized, for example, by a deviation from required and / or permissible temperatures and / or heat deficits compared to the heat quantities planned according to the operating schedule. Such a deviation can be described as a problem within the heating network.
  • a differential heat quantity is characterized in particular by a lack of heat consumption or by a lack of heat generation.
  • a compensation amount of heat is provided to compensate for the amount of differential heat if this at least partially contributes to the compensation, typically to reducing the amount of differential heat.
  • the planning is determined by the operating schedule of the heating network, which is typically established, determined or calculated in advance of the time range mentioned. Such an operating schedule thus forms a forecast with regard to the operation of the heating network for the time range mentioned.
  • the difference or the difference between planning, which is formed by the operating schedule, and the actual state of the heating network typically represents a technical problem that is at least partially solved or eliminated by the present invention.
  • the differential amount of heat is determined in a first step.
  • the differential amount of heat is the amount of heat that is missing with regard to the operating schedule to cover the heat load, i.e. to cover the heat consumption, or which has been provided, in particular generated, too much with regard to the operating schedule.
  • the determined differential heat quantity indicates a heat deficit or a heat surplus within the heating network.
  • the heat deficit or the heat surplus can only be present locally in part of the heating network (subnetwork or subnetwork). The entire heating network does not have to be affected.
  • the differential amount of heat is determined based on measured values, for example a temperature.
  • thermoelectric In order to determine the differential amount of heat, it is particularly sufficient to determine a temperature difference with respect to a planned operating temperature, possibly in an area or a point of the heating network, and the measured temperature.
  • temperature and heat can be viewed as equivalent in the present case.
  • heat consumed or provided within the time range corresponds to an associated heat output within the time range, so that heat or heat quantity and heat output are also equivalent in the present case.
  • the determined differential heat quantity which marks a problem within the heating network, is transmitted to the local energy market platform.
  • the local energy market platform is designed as a local heat market platform that enables an exchange between locally consumed and locally generated heat.
  • a local energy market platform is known, for example, from document EP 3518369 A1.
  • the heat consumers and heat generators can exchange and trade locally generated energy, in particular thermal energy or additional electrical energy (electricity). Thanks to its decentralized technical design, the local energy market platform enables the locally generated heat to be efficiently coordinated with the local heat consumption.
  • the local energy market platform is therefore particularly advantageous with regard to renewable energies, which are typically obtained locally.
  • those heat consumers and those A certain amount of heat is determined, including the associated heat quantities, which use or provide a respective amount of equalization heat to compensate for the difference in heat.
  • the heat consumers and / or heat generators contributing to the reserve power / reserve heat are determined by the local energy market platform.
  • each heat consumer and / or each heat generator transmits a balance heat quantity in the form of an offer to the local energy market platform, which brings the offers into agreement, typically based on an optimization (market algorithm), whereby the contributing heat consumers and / or heat generators and their respective associated Equalization heat quantity can be determined.
  • the local energy market platform transmits a data signal to the contributing, i.e. specific heat consumers or heat generators, which is designed in such a way that the specific compensation heat quantity is consumed or provided.
  • the data signal for example, the heat consumer and / or heat generator are switched on, switched on, switched off and / or changed in their operation, the actual direct operational control of the systems here being the respective heat consumer / heat generator and / or an energy management system of the respective heat consumer chers / heat generator can be left.
  • the data signal of the local energy market platform only forms the trigger for the operational processes mentioned, which then ultimately lead to heat exchange, that is to say to consumption and / or to the provision of the respective balance heat quantity.
  • the data signal is a price signal, that is to say a data signal which characterizes a cost-effective provision and / or a cost-effective consumption.
  • the problem within the heating network is advantageously reduced and, at best, solved by the amounts of equalization heat.
  • the method of the present invention is possible because heating networks, in contrast to electrical networks, are sluggish.
  • the equalization heat quantities which in total correspond to a reserve heat quantity and act analogously to the reserve energy in electrical networks, can be determined and made available in real time.
  • the present invention uses precisely this inertia of heating networks and thus forms the technical basis for real-time trading of reserves within a thermal network.
  • the present invention forms an advantageous addition to day-ahead trading for heat, which is preferably likewise provided or carried out by the local energy market platform.
  • Another advantage of the present invention is that no control power or control energy (reserve heat quantity) has to be kept available in advance of a problem.
  • problems can advantageously be responded to efficiently at short notice. Overall, this advantageously improves the energetic efficiency of the heating network. Furthermore, technical and ecological problems within heating networks can advantageously be improved or avoided.
  • forecast deviations / planning deviations or even short-term problems within the heating network can thus be improved or mitigated or eliminated as efficiently as possible.
  • inertia of the heating network and the determination of the equilibrium heat quantities by the local energy market platform in an advantageous way synergistically together.
  • control unit according to the invention for controlling a heating network is characterized in that it is designed to carry out a method according to claims 2 to 13. Similar and equivalent advantages and configurations result for the method according to the invention.
  • the heat exchange system according to the invention comprises one or more heat consumers and / or one or more heat generators, a heating network, the heat consumers and / or the heat generators being connected to the heating network, a control unit and a local energy market platform.
  • the heat exchange system according to the invention is characterized in that the heat consumers and / or the heat generators, the control unit and the local energy market platform are designed to carry out a method according to claims 2 to 13.
  • the heating network is controlled by a central control unit with regard to the heat consumers and / or heat generators, with the central control unit determining the difference in heat and transmitting the determined difference in heat to the local energy market platform.
  • the heating network is controlled in a centralized manner by the control unit.
  • a central control unit is typically operated by an operator of the heating network, for example a local heating supplier and / or a district heating supplier.
  • Such a heating network operator advantageously already has the technical systems, for example measuring devices, in order to determine a problem within the heating network, for example a temperature drifting away within part of the heating network, and to determine the associated differential amount of heat.
  • the control unit can be designed to process the measured values. The control unit then gives this information information / data / measured values - collected, so to speak, with regard to the subscribers of the heating network - to the local energy market platform.
  • the determination of the differential amount of heat and the transmission of the determined differential amount of heat to the local energy market platform are carried out by at least one of the heat consumers and / or by at least one of the heat generators.
  • the determination and transmission of the differential amount of heat to the local energy market platform takes place alternatively or in addition directly by the subscribers to the heating network.
  • the heat consumers and / or heat generators can determine a problem within the heating network, in particular in the area of their connection point to the heating network, by independently determining the difference in heat.
  • Some of the subscribers could communicate directly with the local energy market platform via the control unit and some of the subscribers could communicate directly with the local energy market platform.
  • each heat consumer in order to determine the contributing heat consumers through the local energy market platform, each heat consumer transmits a maximum amount of heat that can be consumed by it within the time range to the local energy market platform.
  • each heat generator transmits a minimum amount of heat that can be provided by this within the time range to the local energy market platform.
  • a technically feasible offer from the respective heat generator is advantageously transmitted to the local energy market platform.
  • This offer advantageously takes into account the technical framework conditions of the respective heat generator. This advantageously ensures that the balancing heat quantities determined by the local energy market platform can be technically implemented by the respective specific heat generators.
  • the maximum amount of heat that can be consumed and / or the minimum amount of heat that can be provided is determined by an energy management system of the respective heat consumer or the respective heat generator and transmitted to the local energy market platform.
  • At least some of the heat consumers and / or at least some of the heat generators have an energy management system.
  • the energy management system is designed at least to control the internal operation, in particular with regard to heat consumption and heat generation, of the respective heat consumer or heat generator.
  • the respective energy management system is designed to exchange data / information with the local energy market platform, for example via the Internet and / or cloud-based.
  • the energy management system optimizes the respective operation of the heat consumer or of the respective operation of the heat generator for the determination.
  • the problem within the heating network can advantageously be resolved as efficiently as possible, with the heat consumers and / or heat generators participating in the equalization heat quantity symbolically optimizing themselves.
  • short-term predictions for heat loads, heat generation, heat storage and the like can be taken into account and transmitted to the local energy market platform in the form of an offer.
  • a respective specific carbon dioxide emissions value a respective value of the primary energy input and / or a respective remuneration of the heat consumers and / or heat generators by the local energy market platform is taken into account.
  • the specified characteristics such as the specific carbon dioxide emission value, primary energy use and / or remuneration
  • the specified characteristics are transmitted by the respective heat consumer or heat generator to the control unit or directly to the local energy market platform.
  • further technically sensible criteria such as the lowest possible carbon dioxide emissions and / or the most cost-effective possible solution to the problem, can advantageously be taken into account.
  • this ensures that no emission limit values are exceeded for the amount of compensation heat. For example, a heat generator must shut down its gas boiler generation and ramp up its heat pump generation accordingly.
  • a problem within the heating network can advantageously be determined by the measures / measured values mentioned.
  • the differential heat quantity is determined by comparing the measured values with historical measured values, with defined threshold values and / or with mathematical models and / or simulations.
  • the data signal is transmitted to the contributing heat consumers and / or contributing to the heat generator via the central control unit of the hillsnet zes.
  • the local energy market platform first transmits the contributing heat consumers and / or the contributing heat generators as well as the associated compensatory heat quantities to the central control platform, which then informs the contributing heat consumers or heat consumers and thus triggers a corresponding heat consumption and / or a corresponding heat supply.
  • the central control platform informs the contributing heat consumers or heat consumers and thus triggers a corresponding heat consumption and / or a corresponding heat supply.
  • a measured value-based determination takes place as to whether the operation of the heating network is in accordance with the operating schedule.
  • the heating network can then be operated according to the operating schedule. If a problem persists during this check, the procedure can be carried out again according to the present invention and / or one of its refinements.
  • the local energy market platform could control the heat consumption of the heat consumers and / or the heat generation of the heat generators directly until the problem is essentially completely eliminated.
  • those heat consumers and / or those heat generators are determined by the control unit which are the cause of the difference in heat quantity with respect to the specified operating schedule of the heating network.
  • the contributing heat consumers and / or heat generators are remunerated for their contribution (heat consumption or heat generation) to solving the problem, in particular based on the transferred fees, for example marginal prices. It is provided that the causing heat consumers and / or causing heat generators bear the corresponding fee.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method according to an embodiment of the present invention.
  • the subject of the exemplary embodiment is a heating network with several connection participants, that is to say with several heat consumers and heat generators.
  • a local heating network or district heating network that supplies several residential buildings with heat.
  • the residential buildings are heat consumers and can, for example, also feed heat into the heating network, in particular by means of a heat pump, that is to say provide or generate it.
  • the residential buildings can also have one or more heat accumulators.
  • an energy system in the present case the residential buildings, can form a heat consumer and a heat generator.
  • the subscribers to the heating network can exchange information / data via a central control unit or directly with a local energy market platform, which coordinates the exchange of heat via the heating network and enables heat trading between the subscribers.
  • the connection participants are also participants in the local energy market platform.
  • a differential amount of heat within the heating network is determined by means of measured values in relation to the established operating schedule.
  • a problem within the heating network in particular special within a sub-area of the heating network, that is, a deviation from the established operating schedule.
  • This problem is technically characterized by determining the difference in heat.
  • the differential amount of heat is transmitted to the local energy market platform.
  • the heat consumers and an amount of compensation heat to be consumed belonging to the particular heat consumer, which is provided to compensate for the differential amount of heat, are determined by the local energy market platform.
  • the heat generator and a corresponding to the respective specific heat generator to be provided de compensation heat quantity, which is intended to compensate for the difference heat memenge, determined by the local energy market platform alternatively or in addition.
  • the third steps S3a and S3b can take place in parallel, so that the determination of the heat generator and heat consumer takes place essentially at the same time.
  • the steps S3a and S3b are typically carried out in a common step, that is to say by solving the optimization problem. This is carried out by the local energy market platform.
  • a data signal is transmitted from the local energy market platform to the heat consumers and / or certain heat generators intended to compensate for the differential heat quantity, the data signal triggering the consumption and / or the provision of the specific respective compensatory heat quantity.
  • the transmission can take place via the central control unit.
  • the described method or the method according to the present invention thus utilizes the inertia of the heating network in a targeted and advantageous manner in order to technically enable real-time trading of reserve heat or compensation heat for a heating network.

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Abstract

What is proposed is a method for controlling a heat network to which one or more heat consumers and/or one or more heat generators are connected, and for which heat network provision is made for a defined operating schedule at least within a time interval, having the following steps: - (S1) ascertaining a differential amount of heat within the heat network through measured values in relation to the defined operating schedule; - (S2) transmitting the differential amount of heat to a local energy market platform; - (S3a) determining the heat consumers and a compensation amount of heat to be consumed, this being associated with the respective determined heat consumer and intended to compensate the differential amount of heat, by way of the local energy market platform; and/or - (S3b) determining the heat generators and a compensation amount of heat to be provided, this being associated with the respective determined heat generator and intended to compensate the differential amount of heat, by way of the local energy market platform; and (S4) - transmitting a data signal from the local energy market platform to the heat consumers and/or heat generators determined for compensating the differential amount of heat, wherein the data signal triggers the consumption and/or the provision of the determined respective compensation amount of heat. The invention furthermore relates to a control unit and to a heat exchange system.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Steuerung eines Wärmenetzes, Steuerungseinheit sowie Wärmeaustauschsystem Method for controlling a heating network, control unit and heat exchange system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Wär menetzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, eine Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 14 sowie ein Wärmeaustausch system gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 15. The invention relates to a method for controlling a heating network according to the preamble of claim 1, a control unit for controlling a heating network according to the preamble of claim 14 and a heat exchange system according to the preamble of claim 15.
Innerhalb von netzwerkbasierten Energieversorgungssystemen, insbesondere in Verteilernetzen, können Probleme aufgrund ei ner Abweichung von einer Vorhersage im Sinne eines Betriebs fahrplans auftreten. Insbesondere ist eine Abweichung von ge planter Erzeugung, Verbrauch und Speicherung möglich, sodass beispielsweise keine ausreichende Erzeugung vorhanden ist und somit der geplante Verbrauch nicht gedeckt werden kann. Within network-based energy supply systems, in particular in distribution networks, problems can arise due to a deviation from a forecast in the sense of an operating schedule. In particular, a deviation from planned generation, consumption and storage is possible so that, for example, there is insufficient generation and thus the planned consumption cannot be covered.
Für elektrische Verteilernetze wird zur Lösung des oben ge nannten Problems sogenannte Regelleistung/Reserveleistung vorgehalten beziehungsweise abgerufen. For electrical distribution networks, so-called control power / reserve power is held or called up to solve the above-mentioned problem.
Für Wärmenetze, wie beispielsweise Nahwärmenetze oder Fern wärmenetze, wird versucht, das genannte Problem durch aus dem Augenblick heraus wenig effiziente Maßnahmen zu beheben oder solche Probleme werden gänzlich ignoriert. Ein koordiniertes Verfahren zur Behebung solcher Probleme ist für Wärmenetze nicht bekannt. For heating networks, such as local heating networks or district heating networks, attempts are made to remedy the problem mentioned by measures that are not very efficient at the moment, or such problems are completely ignored. There is no known coordinated procedure for solving such problems for heating networks.
Insbesondere im Hinblick auf einen lokalen Handel von Wärme ist eine technische Lösung des genannten Problems für Wärme netze anzustreben. Particularly with regard to a local trade in heat, a technical solution to the problem mentioned for heat networks is desirable.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bereitstellung und Verwendung von Reserveleistung beziehungs weise von Reservewärme für ein Wärmenetz zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, durch eine Steuerungseinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 14 sowie durch ein Wärmeaustauschsystem mit den Merkmalen des unabhän gigen Patentanspruches 15 gelöst. In den abhängigen Patentan sprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun gen der Erfindung angegeben. The present invention is based on the object of providing and using reserve power or reserve heat for a heating network. The object is achieved by a method with the features of independent claim 1, by a control unit with the features of independent claim 14 and by a heat exchange system with the features of independent claim 15. In the dependent patent claims, advantageous configurations and developments of the invention are given.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines Wärmenet zes, an welchem ein oder mehrere Wärmeverbraucher und/oder ein oder mehrere Wärmeerzeuger angeschlossen sind, und für welches Wärmenetz wenigstens innerhalb eines Zeitbereiches ein festgelegter Betriebsfahrplan vorgesehen ist, ist wenigs tens durch die folgenden Schritte gekennzeichnet: The method according to the invention for controlling a heating network, to which one or more heat consumers and / or one or more heat generators are connected, and for which heating network a specified operating schedule is provided at least within a time range, is characterized at least by the following steps:
- Ermitteln einer Differenzwärmemenge innerhalb des Wärmenet zes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Betriebs fahrplans; - Determination of a differential amount of heat within the heating network by means of measured values with regard to the established operating schedule;
- Übermitteln der Differenzwärmemenge an eine lokale Energie marktplattform; - Transmission of the differential heat quantity to a local energy market platform;
- Bestimmen der Wärmeverbraucher und einer zum jeweiligen be stimmten Wärmeverbraucher zugehörigen zu verbrauchenden Aus gleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und/oder - Determination of the heat consumer and an associated heat consumer to be consumed to be consumed, which is provided to compensate for the differential amount of heat, by the local energy market platform; and or
- Bestimmen der Wärmeerzeuger und einer zum jeweiligen be stimmten Wärmeerzeuger zugehörigen bereitzustellenden Aus gleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und- Determination of the heat generator and an associated heat generator to be provided to be provided from the same amount of heat, which is provided to compensate for the differential amount of heat, by the local energy market platform; and
- Übermitteln eines Datensignals von der lokalen Energie marktplattform an die für den Ausgleich der Differenzwärme menge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimmten Wärme erzeuger, wobei das Datensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der bestimmten jeweiligen Ausgleichswärmemenge auslöst. - Transmission of a data signal from the local energy market platform to the heat consumers and / or certain heat generators intended to compensate for the difference in heat, the data signal triggering the consumption and / or the provision of the respective amount of equalization heat.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine oder mehrere Funktionen, Merkmale und/oder Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können computergestützt sein. Vorliegend umfasst der Begriff der Steuerung ein Regeln. The method according to the invention and / or one or more functions, features and / or steps of the method according to the invention can be computer-aided. In the present case, the term control includes regulation.
Ein Wärmeverbrauch ist jede Art von Verbrauch von Wärme aus dem Wärmenetz, insbesondere eine Wärmespeicherung mittels ei nes thermischen Energiespeichers, beispielsweise mittels ei nes Wärmespeichers. Heat consumption is any type of consumption of heat from the heating network, in particular heat storage by means of a thermal energy store, for example by means of a heat store.
Eine Wärmebereitstellung ist jede Art von Einspeisung von Wärme in das Wärmenetz, insbesondere durch eine Wärmeerzeu gung und/oder eine Einspeisung aus einem thermischen Energie speicher, beispielsweise aus einem Wärmespeicher. Heat supply is any type of feed of heat into the heating network, in particular by generating heat and / or feeding in from a thermal energy store, for example from a heat store.
Ein Wärmeverbraucher ist insbesondere ein Energiesystem, das einen Wärmeverbrauch aufweist, beispielsweise ein Gebäude, ein Wohngebäude, ein Bürogebäude und/oder eine industrielle Anlage. A heat consumer is in particular an energy system that has a heat consumption, for example a building, a residential building, an office building and / or an industrial plant.
Ein Wärmeerzeuger ist insbesondere ein Energiesystem, das ei ne Wärmebereitstellung aufweist, beispielsweise ein Gebäude, ein Wohngebäude, ein Bürogebäude und/oder eine industrielle Anlage. A heat generator is in particular an energy system that has a heat supply, for example a building, a residential building, an office building and / or an industrial plant.
Bevorzugt ist das Wärmenetz ein Nahwärmenetz und/oder Fern wärmenetz. The heating network is preferably a local heating network and / or a district heating network.
Die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeuger sind an das Wärmenetz zum Wärmeaustausch angeschlossen, typischerweise über einen Wärmetauscher, der eine jeweilige Wärmeausspeisung (Wärmeverbrauch) und/oder eine jeweilige Wärmeeinspeisung aus beziehungsweise in das Wärmenetz ermöglicht. Die Wärmever braucher und/oder Wärmeerzeuger bilden somit die Anschluss teilnehmer des Wärmenetzes aus. The heat consumers and / or the heat generators are connected to the heat network for heat exchange, typically via a heat exchanger that enables a respective heat output (heat consumption) and / or a respective heat feed from or into the heat network. The heat consumers and / or heat generators thus form the connection participants of the heating network.
Eine Differenzwärmemenge ist beispielsweise durch eine Abwei chung von geforderten und/oder zulässigen Temperaturen und/oder Wärmefehlmengen gegenüber nach dem Betriebsfahrplan geplanten Wärmemengen gekennzeichnet. Eine solche Abweichung kann als Problem innerhalb des Wärmenetzes bezeichnet werden. Eine Differenzwärmemenge ist insbesondere durch einen fehlen den Wärmeverbrauch oder durch eine fehlende Wärmeerzeugung gekennzeichnet . A difference in heat quantity is characterized, for example, by a deviation from required and / or permissible temperatures and / or heat deficits compared to the heat quantities planned according to the operating schedule. Such a deviation can be described as a problem within the heating network. A differential heat quantity is characterized in particular by a lack of heat consumption or by a lack of heat generation.
Eine Ausgleichswärmemenge ist zum Ausgleich der Differenzwär memenge vorgesehen, wenn diese wenigstens teilweise zum Aus gleich, typischerweise zur Verringerung der Differenzwärme menge, beiträgt. A compensation amount of heat is provided to compensate for the amount of differential heat if this at least partially contributes to the compensation, typically to reducing the amount of differential heat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt innerhalb des Zeitbe reiches und innerhalb des Wärmenetzes eine Differenz zwischen geplanten Wärmverbrauch und/oder geplanter Wärmebereitstel lung vor. Die Planung ist hierbei durch den Betriebsfahrplan des Wärmenetzes festgelegt, der typischerweise vorab des ge nannten Zeitbereiches festgelegt, ermittelt oder berechnet wird. Ein solcher Betriebsfahrplan bildet somit eine Vorher sage bezüglich des Betriebes des Wärmenetzes für den genann ten Zeitbereich aus. According to the present invention, there is a difference between planned heat consumption and / or planned heat provision within the time range and within the heating network. The planning is determined by the operating schedule of the heating network, which is typically established, determined or calculated in advance of the time range mentioned. Such an operating schedule thus forms a forecast with regard to the operation of the heating network for the time range mentioned.
Die Differenz beziehungsweise der Unterschied zwischen Pla nung, die durch den Betriebsfahrplan ausgebildet wird, und dem tatsächlichen Zustand des Wärmenetzes stellt typischer weise ein technisches Problem dar, welches durch die vorlie gende Erfindung wenigstens teilweise gelöst oder ausgeräumt wird. The difference or the difference between planning, which is formed by the operating schedule, and the actual state of the heating network typically represents a technical problem that is at least partially solved or eliminated by the present invention.
Hierzu wird in einem ersten Schritt die Differenzwärmemenge ermittelt. Die Differenzwärmemenge ist die Wärmemenge, die im Hinblick auf den Betriebsfahrplan zur Deckung der Wärmelast, das heißt zur Deckung des Wärmeverbrauchs fehlt, oder die im Hinblick auf den Betriebsfahrplan zu viel bereitgestellt, insbesondere erzeugt, wurde. Mit anderen Worten kennzeichnet die ermittelte Differenzwärmemenge einen Wärmeunterschuss o- der einen Wärmeüberschuss innerhalb des Wärmenetzes. Hierbei kann der Wärmeunterschuss beziehungsweise der Wärmeüberschuss lediglich lokal in einem Teil des Wärmenetzes (Teilnetz oder Subnetz) vorliegen. Es muss somit nicht das gesamte Wärmenetz betroffen sein. Das Ermitteln der Differenzwärmemenge erfolgt basierend auf Messwerten, beispielsweise einer Temperatur. Zum Ermitteln der Differenzwärmemenge ist insbesondere hierzu ebenfalls das Ermitteln eines Temperaturunterschiedes bezüglich einer ge planten Betriebstemperatur, gegebenenfalls in einem Bereich oder einer Stelle des Wärmenetzes, und der gemessenen Tempe ratur ausreichend. Mit anderen Worten können Temperatur und Wärme vorliegend als äquivalent angesehen werden. Weiterhin korrespondiert eine innerhalb des Zeitbereiches verbrauchte oder bereitgestellte Wärme zu einer zugehörigen Wärmeleistung innerhalb des Zeitbereiches, sodass ebenfalls Wärme bezie hungsweise Wärmemenge und Wärmeleistung vorliegend äquivalent sind. For this purpose, the differential amount of heat is determined in a first step. The differential amount of heat is the amount of heat that is missing with regard to the operating schedule to cover the heat load, i.e. to cover the heat consumption, or which has been provided, in particular generated, too much with regard to the operating schedule. In other words, the determined differential heat quantity indicates a heat deficit or a heat surplus within the heating network. In this case, the heat deficit or the heat surplus can only be present locally in part of the heating network (subnetwork or subnetwork). The entire heating network does not have to be affected. The differential amount of heat is determined based on measured values, for example a temperature. In order to determine the differential amount of heat, it is particularly sufficient to determine a temperature difference with respect to a planned operating temperature, possibly in an area or a point of the heating network, and the measured temperature. In other words, temperature and heat can be viewed as equivalent in the present case. Furthermore, heat consumed or provided within the time range corresponds to an associated heat output within the time range, so that heat or heat quantity and heat output are also equivalent in the present case.
Die ermittelte Differenzwärmemenge, die ein Problem innerhalb des Wärmenetzes kennzeichnet, wird an die lokale Energie marktplattform übermittelt. Insbesondere ist die lokale Ener giemarktplattform als lokale Wärmemarktplattform ausgebildet, die einen Austausch zwischen lokal verbrauchter und lokal er zeugter Wärme ermöglicht. Für den lokalen Austausch elektri scher Energie ist eine solche lokale Energiemarktplattform beispielsweise aus dem Dokument EP 3518369 Al bekannt. The determined differential heat quantity, which marks a problem within the heating network, is transmitted to the local energy market platform. In particular, the local energy market platform is designed as a local heat market platform that enables an exchange between locally consumed and locally generated heat. For the local exchange of electrical energy, such a local energy market platform is known, for example, from document EP 3518369 A1.
Durch die lokale Energiemarktplattform können somit die Wär meverbraucher und Wärmeerzeuger (Energiesysteme) lokal gewon nene Energie, insbesondere thermische Energie oder ergänzend elektrische Energie (Strom), untereinander austauschen und handeln. Hierbei ermöglicht es die lokale Energiemarktplatt form durch ihre dezentrale technische Ausgestaltung die loka le gewonnene Wärme effizient mit dem lokalen Wärmeverbrauch abzustimmen. Somit ist die lokale Energiemarktplattform be sonders im Hinblick auf erneuerbare Energien, die typischer weise lokal gewonnen werden, vorteilhaft. Through the local energy market platform, the heat consumers and heat generators (energy systems) can exchange and trade locally generated energy, in particular thermal energy or additional electrical energy (electricity). Thanks to its decentralized technical design, the local energy market platform enables the locally generated heat to be efficiently coordinated with the local heat consumption. The local energy market platform is therefore particularly advantageous with regard to renewable energies, which are typically obtained locally.
In einem weiteren Schritt beziehungsweise in weiteren Schrit ten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch die lokale Energiemarktplattform diejenigen Wärmeverbraucher und dieje- nigen Wärmeerzeuger einschließlich zugehöriger Wärmemengen bestimmt, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge eine je weilige Ausgleichswärmemenge verbrauchen beziehungsweise be reitstellen. Mit anderen Worten werden die zur Reserveleis tung/Reservewärme beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wär meerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform bestimmt. Beispielsweise übermittelt hierzu jeder Wärmeverbraucher und/oder jeder Wärmeerzeuger eine Ausgleichswärmemenge in Form eines Angebotes an die lokale Energiemarktplattform, die die Angebote, typischerweise basierend auf einer Optimierung (Marktalgorithmus), in Übereinstimmung bringt, wodurch die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger und ihre jeweils zugehörige Ausgleichwärmemenge bestimmt werden. In a further step or in further steps of the method according to the invention, those heat consumers and those A certain amount of heat is determined, including the associated heat quantities, which use or provide a respective amount of equalization heat to compensate for the difference in heat. In other words, the heat consumers and / or heat generators contributing to the reserve power / reserve heat are determined by the local energy market platform. For example, for this purpose, each heat consumer and / or each heat generator transmits a balance heat quantity in the form of an offer to the local energy market platform, which brings the offers into agreement, typically based on an optimization (market algorithm), whereby the contributing heat consumers and / or heat generators and their respective associated Equalization heat quantity can be determined.
Nach dem Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform übermit telt die lokale Energiemarktplattform ein Datensignal an die beitragenden, das heißt bestimmten Wärmeverbrauchern bezie hungsweise Wärmeerzeugern, welches derart ausgestaltet ist, dass die bestimmte jeweilige Ausgleichwärmemenge verbraucht oder bereitgestellt wird. Durch das Datensignal werden bei spielsweise energietechnische Anlagen der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger angeschaltet, zugeschaltet, abgeschal tet und/oder in ihrem Betrieb verändert, wobei die tatsächli che unmittelbare Betriebssteuerung der Anlagen hierbei dem jeweiligen Wärmeverbraucher/Wärmeerzeuger und/oder einem Energiemanagementsystem des jeweiligen Wärmeverbrau chers/Wärmeerzeugers überlassen werden kann. Das Datensignal der lokalen Energiemarktplattform bildet hierbei lediglich den Auslöser für die genannten betrieblichen Abläufe aus, die dann letztlich zum Wärmeaustausch, das heißt zum Verbrauch und/oder zur Bereitstellung der jeweiligen Ausgleichswärme menge führen. Insbesondere ist das Datensignal ein Preissig nal, das heißt ein Datensignal, welches eine kostenvorteil hafte Bereitstellung und/oder einen kostenvorteilhaften Ver brauch kennzeichnet. Durch die Ausgleichwärmemengen wird vorteilhafterweise das Problem innerhalb des Wärmenetzes vermindert und bestenfalls gelöst. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist deshalb möglich, da Wärmenetze im Gegensatz zu elektrischen Netzen träge sind. Dadurch können die Ausgleichswärmemengen, die in Summe einer Reservewärmemenge entsprechen und analog zur Re serveenergie in elektrischen Netze wirken, in Echtzeit be stimmt und bereitgestellt werden. Die vorliegende Erfindung nutzt gerade diese Trägheit von Wärmenetzen und bildet somit die technische Grundlage für einen Echtzeithandel von Reser ven innerhalb eines thermischen Netzes. Dadurch bildet die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Ergänzung zu einem Day-Ahead-Handel für Wärme, der bevorzugt ebenfalls durch die lokale Energiemarktplattform bereitgestellt beziehungsweise durchgeführt wird. After the contributing heat consumers and / or heat generators have been determined by the local energy market platform, the local energy market platform transmits a data signal to the contributing, i.e. specific heat consumers or heat generators, which is designed in such a way that the specific compensation heat quantity is consumed or provided. By means of the data signal, for example, the heat consumer and / or heat generator are switched on, switched on, switched off and / or changed in their operation, the actual direct operational control of the systems here being the respective heat consumer / heat generator and / or an energy management system of the respective heat consumer chers / heat generator can be left. The data signal of the local energy market platform only forms the trigger for the operational processes mentioned, which then ultimately lead to heat exchange, that is to say to consumption and / or to the provision of the respective balance heat quantity. In particular, the data signal is a price signal, that is to say a data signal which characterizes a cost-effective provision and / or a cost-effective consumption. The problem within the heating network is advantageously reduced and, at best, solved by the amounts of equalization heat. The method of the present invention is possible because heating networks, in contrast to electrical networks, are sluggish. As a result, the equalization heat quantities, which in total correspond to a reserve heat quantity and act analogously to the reserve energy in electrical networks, can be determined and made available in real time. The present invention uses precisely this inertia of heating networks and thus forms the technical basis for real-time trading of reserves within a thermal network. As a result, the present invention forms an advantageous addition to day-ahead trading for heat, which is preferably likewise provided or carried out by the local energy market platform.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass vorab einem Problem keine Regelleistung beziehungsweise Re gelenergie (Reservewärmemenge) vorgehalten werden muss. Den noch kann vorteilhafterweise kurzfristig auf Probleme effi zient reagiert werden. Insgesamt wird dadurch vorteilhafter weise die energetische Effizienz des Wärmenetzes verbessert. Weiterhin können vorteilhafterweise technische sowie ökologi sche Probleme innerhalb von Wärmenetzen verbessert oder ver mieden werden. Another advantage of the present invention is that no control power or control energy (reserve heat quantity) has to be kept available in advance of a problem. However, problems can advantageously be responded to efficiently at short notice. Overall, this advantageously improves the energetic efficiency of the heating network. Furthermore, technical and ecological problems within heating networks can advantageously be improved or avoided.
Mittels der vorliegenden Erfindung können somit Vorhersageab weichungen/Planungsabweichungen oder auch kurzfristige Prob leme innerhalb des Wärmenetzes möglichst effizient verbessert beziehungsweise gemildert oder ausgeräumt werden. Hierzu wir ken die Trägheit des Wärmenetzes und die Ermittlung der Aus gleichswärmemengen durch die lokale Energiemarktplattform in vorteilhafter Weise synergetisch zusammen. By means of the present invention, forecast deviations / planning deviations or even short-term problems within the heating network can thus be improved or mitigated or eliminated as efficiently as possible. For this we ken the inertia of the heating network and the determination of the equilibrium heat quantities by the local energy market platform in an advantageous way synergistically together.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes ist dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu aus gebildet ist, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 2 bis 13 durchzuführen . Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen. The control unit according to the invention for controlling a heating network is characterized in that it is designed to carry out a method according to claims 2 to 13. Similar and equivalent advantages and configurations result for the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Wärmeaustauschsystem umfasst einen oder mehrere Wärmeverbraucher und/oder einen oder mehrere Wärmeer zeuger, ein Wärmenetz, wobei die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeuger an das Wärmenetz angeschlossen sind, eine Steuerungseinheit und eine lokale Energiemarktplattform. Das erfindungsgemäße Wärmeaustauschsystem ist dadurch gekenn zeichnet, dass die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeu ger, die Steuerungseinheit sowie die lokale Energiemarkt plattform dazu ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß der An sprüche 2 bis 13 durchzuführen. The heat exchange system according to the invention comprises one or more heat consumers and / or one or more heat generators, a heating network, the heat consumers and / or the heat generators being connected to the heating network, a control unit and a local energy market platform. The heat exchange system according to the invention is characterized in that the heat consumers and / or the heat generators, the control unit and the local energy market platform are designed to carry out a method according to claims 2 to 13.
Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen. Similar and equivalent advantages and configurations result for the method according to the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Wärmenetz durch eine bezüglich der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger zentralen Steuerungseinheit gesteuert, wobei das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermit teln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Ener giemarktplattform durch die zentrale Steuerungseinheit er folgt. According to an advantageous embodiment of the invention, the heating network is controlled by a central control unit with regard to the heat consumers and / or heat generators, with the central control unit determining the difference in heat and transmitting the determined difference in heat to the local energy market platform.
Mit anderen Worten wird das Wärmenetz zentralisiert durch die Steuerungseinheit gesteuert. Typischerweise wird eine solche zentrale Steuerungseinheit durch einen Betreiber des Wärme netzes, beispielsweise einen Nahwärmeversorger und/oder einem Fernwärmeversorger, betrieben. Ein solcher Wärmenetzbetreiber weist vorteilhafterweise bereits die technischen Anlagen auf, beispielsweise Messvorrichtungen, um ein Problem innerhalb des Wärmenetzes, beispielsweise ein Wegdriften einer Tempera tur innerhalb eines Teils des Wärmenetzes, festzustellen und die zugehörige Differenzwärmemenge zu ermitteln. Die Steue rungseinheit kann hierbei zur Verarbeitung der Messwerte aus gebildet sein. Die Steuerungseinheit gibt dann diese Informa- tionen beziehungsweise die bearbeiteten oder aufbereiteten Informationen/Daten/Messwerte - sozusagen bezüglich der An schlussteilnehmer des Wärmenetzes gesammelt - an die lokale Energiemarktplattform weiter. In other words, the heating network is controlled in a centralized manner by the control unit. Such a central control unit is typically operated by an operator of the heating network, for example a local heating supplier and / or a district heating supplier. Such a heating network operator advantageously already has the technical systems, for example measuring devices, in order to determine a problem within the heating network, for example a temperature drifting away within part of the heating network, and to determine the associated differential amount of heat. The control unit can be designed to process the measured values. The control unit then gives this information information / data / measured values - collected, so to speak, with regard to the subscribers of the heating network - to the local energy market platform.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermitteln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarkt plattform durch wenigstens einen der Wärmeverbraucher und/oder durch wenigstens einen der Wärmeerzeuger. In an advantageous development of the invention, the determination of the differential amount of heat and the transmission of the determined differential amount of heat to the local energy market platform are carried out by at least one of the heat consumers and / or by at least one of the heat generators.
Mit anderen Worten erfolgt das Ermitteln und das Übermitteln der Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform alternativ oder ergänzend direkt durch die Anschlussteilneh- mer des Wärmenetzes. Vorteilhafterweise können die Wärmever braucher und/oder Wärmeerzeuger durch das eigenständige Er mitteln der Differenzwärmemenge selbst ein Problem innerhalb des Wärmenetzes, insbesondere im Bereich ihres Anschlusspunk tes an das Wärmenetz, feststellen. Hierbei könnte ein Teil der Anschlussteilnehmer über die Steuerungseinheit und ein weiterer Teil der Anschlussteilnehmer direkt mit der lokalen Energiemarktplattform kommunizieren. In other words, the determination and transmission of the differential amount of heat to the local energy market platform takes place alternatively or in addition directly by the subscribers to the heating network. Advantageously, the heat consumers and / or heat generators can determine a problem within the heating network, in particular in the area of their connection point to the heating network, by independently determining the difference in heat. Some of the subscribers could communicate directly with the local energy market platform via the control unit and some of the subscribers could communicate directly with the local energy market platform.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung über mittelt zum Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeverbraucher eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches maximal verbrauchba re Wärmemenge an die lokale Energiemarktplattform. According to an advantageous embodiment of the invention, in order to determine the contributing heat consumers through the local energy market platform, each heat consumer transmits a maximum amount of heat that can be consumed by it within the time range to the local energy market platform.
Dadurch wird vorteilhafterweise ein technisch realisierbares Angebot des jeweiligen Wärmeverbrauchers an die lokale Ener giemarktplattform übermittelt. Vorteilhafterweise berücksich tigt dieses Angebot technische Rahmenbedingungen der jeweili gen Wärmeverbraucher. Dadurch wird vorteilhafterweise sicher gestellt, dass die durch die lokale Energiemarktplattform er mittelten Ausgleichswärmemengen durch die jeweiligen bestimm ten Wärmeverbraucher technisch umgesetzt werden können. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung übermit telt zum Bestimmen der beitragenden Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeerzeuger eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches minimal bereitstellbare Wärmemenge an die lokale Energiemarktplattform. As a result, a technically feasible offer from the respective heat consumer is advantageously transmitted to the local energy market platform. This offer advantageously takes into account the technical framework conditions of the respective heat consumers. This advantageously ensures that the balancing heat quantities determined by the local energy market platform can be technically implemented by the respective specific heat consumers. In an advantageous development of the invention, to determine the contributing heat generator by the local energy market platform, each heat generator transmits a minimum amount of heat that can be provided by this within the time range to the local energy market platform.
Dadurch wird vorteilhafterweise ein technisch realisierbares Angebot des jeweiligen Wärmeerzeugers an die lokale Energie marktplattform übermittelt. Vorteilhafterweise berücksichtigt dieses Angebot technische Rahmenbedingungen der jeweiligen Wärmeerzeuger. Dadurch wird vorteilhafterweise sicherge stellt, dass die durch die lokale Energiemarktplattform er mittelten Ausgleichswärmemengen durch die jeweiligen bestimm ten Wärmeerzeuger technisch umgesetzt werden können. As a result, a technically feasible offer from the respective heat generator is advantageously transmitted to the local energy market platform. This offer advantageously takes into account the technical framework conditions of the respective heat generator. This advantageously ensures that the balancing heat quantities determined by the local energy market platform can be technically implemented by the respective specific heat generators.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die maximal verbrauchbare Wärmemenge und/oder die minimal be- reitstellbare Wärmemenge durch ein Energiemanagementsystem des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweili gen Wärmeerzeugers ermittelt und an die lokale Energiemarkt plattform übermittelt. According to an advantageous embodiment of the invention, the maximum amount of heat that can be consumed and / or the minimum amount of heat that can be provided is determined by an energy management system of the respective heat consumer or the respective heat generator and transmitted to the local energy market platform.
Mit anderen Worten weist wenigstens ein Teil der Wärmever braucher und/oder wenigstens ein Teil der Wärmeerzeuger ein Energiemanagementsystem auf. Das Energiemanagementsystem ist hierbei wenigstens dazu ausgebildet, den internen Betrieb, insbesondere im Hinblick auf Wärmeverbrauch und Wärmeerzeu gung, des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise Wärme erzeugers zu steuern. Hierbei ist das jeweilige Energiemana gementsystem dazu ausgebildet, mit der lokalen Energiemarkt plattform Daten/Informationen, beispielsweise über das Inter net und/oder cloudbasiert, auszutauschen. In other words, at least some of the heat consumers and / or at least some of the heat generators have an energy management system. The energy management system is designed at least to control the internal operation, in particular with regard to heat consumption and heat generation, of the respective heat consumer or heat generator. The respective energy management system is designed to exchange data / information with the local energy market platform, for example via the Internet and / or cloud-based.
Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn das Energiemanage mentsystem zur Ermittlung eine Optimierung des jeweiligen Be triebes des Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweiligen Betriebes des Wärmeerzeugers durchführt. Dadurch kann vorteilhafterweise eine möglichst effiziente Be hebung des Problems innerhalb des Wärmenetzes erfolgen, wobei sich hierbei die an der Ausgleichswärmemenge teilnehmenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger sinnbildlich selbst optimieren. Hierzu können kurzfristige Vorhersagen für Wärme lasten, Wärmeerzeugung, Wärmespeicherung und dergleichen be rücksichtigt und an die lokale Energiemarktplattform in Form eines Angebotes übermittelt werden. It is particularly preferred here if the energy management system optimizes the respective operation of the heat consumer or of the respective operation of the heat generator for the determination. As a result, the problem within the heating network can advantageously be resolved as efficiently as possible, with the heat consumers and / or heat generators participating in the equalization heat quantity symbolically optimizing themselves. For this purpose, short-term predictions for heat loads, heat generation, heat storage and the like can be taken into account and transmitted to the local energy market platform in the form of an offer.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird beim Ermitteln der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeer zeuger ein jeweiliger spezifischer Kohlenstoffdioxidemissi onswert, ein jeweiliger Wert des Primärenergieeinsatzes und/oder ein jeweiliges Entgelt der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform berück sichtigt. In an advantageous development of the invention, when determining the contributing heat consumers and / or heat generators, a respective specific carbon dioxide emissions value, a respective value of the primary energy input and / or a respective remuneration of the heat consumers and / or heat generators by the local energy market platform is taken into account.
Hierbei werden die genannten Kenndaten, wie spezifischer Koh lenstoffdioxidemissionswert, Primärenergieeinsatz und/oder Entgelt, durch die jeweiligen Wärmeverbraucher beziehungswei se Wärmeerzeuger an die Steuerungseinheit oder direkt an die lokale Energiemarktplattform übermittelt. Dadurch können vor teilhafterweise weitere technisch sinnvolle Kriterien, wie beispielsweise eine möglichst geringe Kohlenstoffdioxidemis- sion und/oder eine möglichst kostengünstigste Behebung des Problems berücksichtigt werden. Insbesondere wird dadurch si chergestellt werden, dass für die Ausgleichswärmemenge keine Emissionsgrenzwerte überschritten werden. Beispielsweise muss hierzu ein Wärmeerzeuger seine Gaskesselerzeugung herunter fahren und seine Wärmepumpenerzeugung entsprechend hochfah ren. Here, the specified characteristics, such as the specific carbon dioxide emission value, primary energy use and / or remuneration, are transmitted by the respective heat consumer or heat generator to the control unit or directly to the local energy market platform. As a result, further technically sensible criteria, such as the lowest possible carbon dioxide emissions and / or the most cost-effective possible solution to the problem, can advantageously be taken into account. In particular, this ensures that no emission limit values are exceeded for the amount of compensation heat. For example, a heat generator must shut down its gas boiler generation and ramp up its heat pump generation accordingly.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zum Ermitteln der Differenzwärmemenge According to an advantageous embodiment of the invention, to determine the differential amount of heat
- Messwerte bezüglich eines Temperaturdrift des Wärmenetzes bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans, insbesondere innerhalb eines Teils des Wärmenetzes; - Messwerte bezüglich Temperatur, insbesondere Vorlauftempe- ratur und/oder Rücklauftemperatur, Wärmemenge, Wärmeleistung der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger; und/oder - Measured values relating to a temperature drift of the heating network with respect to the specified operating schedule, in particular within a part of the heating network; - Measured values relating to temperature, in particular flow temperature and / or return temperature, amount of heat, heat output of the heat consumers and / or heat generators; and or
- Messwerte bezüglich Speicherzuständen von thermischen Ener giespeichern, insbesondere von Wärmespeichern; herangezogen . - Measured values with regard to storage states of thermal energy storage, in particular of heat storage; used.
Dadurch wird vorteilhafterweise das Ermitteln der Differenz wärmemenge verbessert. Insgesamt kann vorteilhafterweise durch die genannten Maßnahmen/Messwerte ein Problem innerhalb des Wärmenetzes festgestellt werden. This advantageously improves the determination of the difference in the amount of heat. Overall, a problem within the heating network can advantageously be determined by the measures / measured values mentioned.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Ermitteln der Diffe renzwärmemenge durch einen Abgleich der Messwerte mit histo rischen Messwerten, mit festgelegten Schwellenwerten und/oder mit mathematischen Modellen und/oder Simulationen erfolgt. It is also advantageous if the differential heat quantity is determined by comparing the measured values with historical measured values, with defined threshold values and / or with mathematical models and / or simulations.
Dadurch wird vorteilhafterweise das Ermitteln der Differenz wärmemenge weiter verbessert. Je besser die Differenzwärme menge und somit der Zustand des Wärmenetzes erfasst werden kann, desto effizienter können die Gegenmaßnahmen in Form der Ausgleichwärmemengen bestimmt werden. This advantageously further improves the determination of the difference in the amount of heat. The better the differential heat quantity and thus the condition of the heating network can be recorded, the more efficiently the countermeasures can be determined in the form of the compensatory heat quantities.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Datensignal über die zentrale Steuerungseinheit des Wärmenet zes an die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder beitragen den Wärmeerzeuger übermittelt. In an advantageous development of the invention, the data signal is transmitted to the contributing heat consumers and / or contributing to the heat generator via the central control unit of the Wärmenet zes.
Mit anderen Worten übermittelt zunächst die lokale Energie marktplattform die beitragenden Wärmeverbraucher und/oder die beitragenden Wärmeerzeuger sowie die zugehörigen Ausgleichs wärmemengen an die zentrale Steuerungsplattform, die dann die beitragenden Wärmeverbraucher beziehungsweise Wärmeverbrau cher informiert und somit einen entsprechenden Wärmeverbrauch und/oder eine entsprechende Wärmebereitstellung auslöst. Vor teilhafterweise wird dadurch eine bezüglich des Wärmenetzes zentralisierte Koordination der Behebung des Problems ermög licht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach dem Verbrauch und/oder der Erzeugung der jeweiligen Aus gleichswärmemenge eine messwertbasierte Ermittlung, ob der Betrieb des Wärmenetzes betriebsfahrplangemäß ist. In other words, the local energy market platform first transmits the contributing heat consumers and / or the contributing heat generators as well as the associated compensatory heat quantities to the central control platform, which then informs the contributing heat consumers or heat consumers and thus triggers a corresponding heat consumption and / or a corresponding heat supply. Before geous enough, a centralized coordination of the elimination of the problem with respect to the heating network is made possible. According to an advantageous embodiment of the invention, after the consumption and / or generation of the respective compensation heat quantity, a measured value-based determination takes place as to whether the operation of the heating network is in accordance with the operating schedule.
Dadurch wird vorteilhafterweise der Erfolg der Maßnahme si chergestellt, das heißt, dass das Wärmenetz anschließend wie der betriebsfahrplangemäß betrieben werden kann. Sollte bei dieser Überprüfung weiterhin ein Problem bestehen, so kann wieder gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen vorgegangen werden. Alternativ oder ergänzend könnte die lokale Energiemarktplattform direkt durchsteuern und somit den Wärmeverbrauch der Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeerzeugung der Wärmeerzeuger solange direkt steuern, bis das Problem im Wesentlichen vollständig behoben ist. This advantageously ensures the success of the measure, that is to say that the heating network can then be operated according to the operating schedule. If a problem persists during this check, the procedure can be carried out again according to the present invention and / or one of its refinements. Alternatively or in addition, the local energy market platform could control the heat consumption of the heat consumers and / or the heat generation of the heat generators directly until the problem is essentially completely eliminated.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden diejenigen Wärmeverbraucher und/oder diejenigen Wärmeerzeuger durch die Steuereinheit ermittelt, die ursächlich für die Differenzwärmemenge bezüglich des festgelegten Betriebsfahr plans des Wärmenetzes sind. In an advantageous development of the invention, those heat consumers and / or those heat generators are determined by the control unit which are the cause of the difference in heat quantity with respect to the specified operating schedule of the heating network.
Dadurch können vorteilhafterweise zukünftige Probleme redu ziert, abgemildert und/oder vermieden werden. As a result, future problems can advantageously be reduced, mitigated and / or avoided.
Weiterhin ist eine Vergütung der beitragenden Wärmeverbrau cher und/oder Wärmeerzeuger für ihren Beitrag (Wärmeverbrauch beziehungsweise Wärmeerzeugung) zur Problembehebung vorgese hen, insbesondere basierend auf den übermittelten Entgelten, beispielsweise Grenzpreisen. Hierbei ist es vorgesehen, dass die verursachenden Wärmeverbraucher und/oder verursachenden Wärmeerzeuger das entsprechende Entgelt tragen. Furthermore, the contributing heat consumers and / or heat generators are remunerated for their contribution (heat consumption or heat generation) to solving the problem, in particular based on the transferred fees, for example marginal prices. It is provided that the causing heat consumers and / or causing heat generators bear the corresponding fee.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei spielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausge staltung der vorliegenden Erfindung. Further advantages, features and details of the invention he will play from the Ausführungsbei described below and based on the drawing. It shows the only one FIG. 1 shows a flow chart of a method according to an embodiment of the present invention.
Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente kön nen in der Figur mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Identical, equivalent or equivalent elements can be provided with the same reference symbols in the figure.
Gegenstand des Ausführungsbeispiels ist ein Wärmenetz mit mehreren Anschlussteilnehmern, das heißt mit mehreren Wärme verbrauchern und Wärmeerzeugern. Beispielsweise ein Nahwärme netz oder Fernwärmenetz, das mehrere Wohngebäude mit Wärme versorgt. Die Wohngebäude sind Wärmeverbraucher und können beispielsweise ebenfalls Wärme, insbesondere mittels einer Wärmepumpe, in das Wärmenetz einspeisen, das heißt bereit stellen beziehungsweise erzeugen. Die Wohngebäude können ebenfalls einen oder mehrere Wärmespeicher aufweisen. Somit kann ein Energiesystem, vorliegend die Wohngebäude, einen Wärmeverbraucher und einen Wärmeerzeuger ausbilden. The subject of the exemplary embodiment is a heating network with several connection participants, that is to say with several heat consumers and heat generators. For example, a local heating network or district heating network that supplies several residential buildings with heat. The residential buildings are heat consumers and can, for example, also feed heat into the heating network, in particular by means of a heat pump, that is to say provide or generate it. The residential buildings can also have one or more heat accumulators. Thus, an energy system, in the present case the residential buildings, can form a heat consumer and a heat generator.
Weiterhin können die Anschlussteilnehmer des Wärmenetzes über eine zentrale Steuerungseinheit oder direkt mit einer lokalen Energiemarktplattform, die den Austausch der Wärme über das Wärmenetz koordiniert und einen Wärmehandel zwischen den An schlussteilnehmern ermöglicht, Informationen/Daten austau- schen. Mit anderen Worten sind die Anschlussteilnehmer ebenso Teilnehmer an der lokalen Energiemarktplattform. Furthermore, the subscribers to the heating network can exchange information / data via a central control unit or directly with a local energy market platform, which coordinates the exchange of heat via the heating network and enables heat trading between the subscribers. In other words, the connection participants are also participants in the local energy market platform.
In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird eine Diffe renzwärmemenge innerhalb des Wärmenetzes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans ermittelt. In a first step S1 of the method, a differential amount of heat within the heating network is determined by means of measured values in relation to the established operating schedule.
Mit anderen Worten besteht innerhalb des Wärmenetzes, insbe sondere innerhalb eines Teilbereiches des Wärmenetzes, ein Problem, das heißt eine Abweichung gegenüber dem festgelegten Betriebsfahrplan. Dieses Problem wird durch das Ermitteln der Differenzwärmemenge technisch charakterisiert. In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird die Diffe renzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform übermit telt. In other words, there is a problem within the heating network, in particular special within a sub-area of the heating network, that is, a deviation from the established operating schedule. This problem is technically characterized by determining the difference in heat. In a second step S2 of the method, the differential amount of heat is transmitted to the local energy market platform.
Dies kann durch die Wärmeverbraucher beziehungsweise Wärmeer zeuger direkt oder über die zentrale Steuerungseinheit erfol gen. Dadurch ist die lokale Energiemarktplattform in Kenntnis über die Differenzwärmemenge. This can be done by the heat consumers or heat generators directly or via the central control unit. This means that the local energy market platform is aware of the differential heat quantity.
In einem ersten dritten Schritt S3a des Verfahrens werden die Wärmeverbraucher und eine zum jeweiligen bestimmten Wärmever braucher zugehörige zu verbrauchenden Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform bestimmt. In a first, third step S3a of the method, the heat consumers and an amount of compensation heat to be consumed belonging to the particular heat consumer, which is provided to compensate for the differential amount of heat, are determined by the local energy market platform.
Dies kann besonders bevorzugt basierend auf Angeboten der Wärmeverbraucher an die lokale Energiemarktplattform erfol gen. This can take place particularly preferably based on offers from the heat consumers to the local energy market platform.
In einem zweiten dritten Schritt S3b des Verfahrens werden alternativ oder ergänzend die Wärmeerzeuger und einer zum je weiligen bestimmten Wärmeerzeuger zugehörige bereitzustellen de Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwär memenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplatt form bestimmt. In a second, third step S3b of the method, the heat generator and a corresponding to the respective specific heat generator to be provided de compensation heat quantity, which is intended to compensate for the difference heat memenge, determined by the local energy market platform alternatively or in addition.
Dies kann besonders bevorzugt basierend auf Angeboten der Wärmeverbraucher an die lokale Energiemarktplattform erfol gen. This can take place particularly preferably based on offers from the heat consumers to the local energy market platform.
Die dritten Schritte S3a und S3b können parallel erfolgen, sodass die Bestimmung der Wärmeerzeuger und Wärmeverbraucher im Wesentlichen zeitgleich erfolgt. Durch eine Optimierung werden die Schritte S3a und S3b typischerweise in einem ge meinsamen Schritt durchgeführt, das heißt durch das Lösen des Optimierungsproblems. Dies wird durch die lokale Energie marktplattform durchgeführt. In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird ein Datensig nal von der lokalen Energiemarktmarktplattform an die für den Ausgleich der Differenzwärmemenge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimmten Wärmeerzeuger übermittelt, wobei das Da- tensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der be stimmten jeweiligen Ausgleichswärmemenge auslöst. The third steps S3a and S3b can take place in parallel, so that the determination of the heat generator and heat consumer takes place essentially at the same time. By means of an optimization, the steps S3a and S3b are typically carried out in a common step, that is to say by solving the optimization problem. This is carried out by the local energy market platform. In a fourth step S4 of the method, a data signal is transmitted from the local energy market platform to the heat consumers and / or certain heat generators intended to compensate for the differential heat quantity, the data signal triggering the consumption and / or the provision of the specific respective compensatory heat quantity.
Dadurch wird das Problem innerhalb das Wärmenetzes gemildert und bestenfalls behoben. Das Übermitteln kann über die zent- rale Steuerungseinheit erfolgen. This will alleviate the problem within the heating network and, at best, eliminate it. The transmission can take place via the central control unit.
Das beschriebene Verfahren oder das Verfahren gemäß der vor liegenden Erfindung nutzt somit die Trägheit des Wärmenetzes gezielt und vorteilhaft aus, um einen Echtzeithandel von Re- servewärme beziehungsweise Ausgleichswärme für ein Wärmenetz technisch zu ermöglichen. The described method or the method according to the present invention thus utilizes the inertia of the heating network in a targeted and advantageous manner in order to technically enable real-time trading of reserve heat or compensation heat for a heating network.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein geschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hie raus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been illustrated and described in more detail by the preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the examples disclosed, or other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
51 erster Schritt 51 first step
52 zweite Schritt S3a erster dritter Schritt52 second step S3a first third step
S3b zweiter dritter SchrittS3b second third step
S4 vierter Schritt S4 fourth step

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Steuerung eines Wärmenetzes, an welchem ein oder mehrere Wärmeverbraucher und/oder ein oder mehrere Wär meerzeuger angeschlossen sind, und für welches Wärmenetz we nigstens innerhalb eines Zeitbereiches ein festgelegter Be triebsfahrplan vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Schritte: 1. A method for controlling a heating network to which one or more heat consumers and / or one or more heat generators are connected, and for which heating network, at least within a time range, a specified operating schedule is provided, characterized by the steps:
- (Sl) Ermitteln einer Differenzwärmemenge innerhalb des Wär menetzes mittels Messwerten bezüglich des festgelegten Be triebstahrplans; - (Sl) Determination of a differential amount of heat within the heating network by means of measured values with respect to the established operating timetable;
- (S2) Übermitteln der Differenzwärmemenge an eine lokale Energiemarktplattform; - (S2) transmission of the differential amount of heat to a local energy market platform;
- (S3a) Bestimmen der Wärmeverbraucher und einer zum jeweili gen bestimmten Wärmeverbraucher zugehörigen zu verbrauchenden Ausgleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärme menge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und/oder - (S3a) Determination of the heat consumers and a corresponding to the particular heat consumer associated to be consumed compensation heat, which is provided to compensate for the differential amount of heat, by the local energy market platform; and or
- (S3b) Bestimmen der Wärmeerzeuger und einer zum jeweiligen bestimmten Wärmeerzeuger zugehörigen bereitzustellenden Aus gleichswärmemenge, die zum Ausgleich der Differenzwärmemenge vorgesehen ist, durch die lokale Energiemarktplattform; und- (S3b) Determination of the heat generator and a corresponding to the respective specific heat generator to be provided compensation amount of heat, which is provided to compensate for the differential amount of heat, by the local energy market platform; and
- (S4) Übermitteln eines Datensignals von der lokalen Ener giemarktmarktplattform an die für den Ausgleich der Diffe renzwärmemenge bestimmten Wärmeverbraucher und/oder bestimm ten Wärmeerzeuger, wobei das Datensignal den Verbrauch und/oder die Bereitstellung der bestimmten jeweiligen Aus gleichswärmemenge auslöst. - (S4) Transmission of a data signal from the local energy market platform to the heat consumers and / or certain heat generators intended to compensate for the differential heat quantity, the data signal triggering the consumption and / or the provision of the specific respective compensation heat quantity.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Wärmenetz durch eine bezüglich der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger zentralen Steuerungseinheit gesteuert wird, wobei das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermitteln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Energiemarktplattform durch die zentrale Steuerungseinheit erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the heating network is controlled by a central control unit with regard to the heat consumers and / or heat generators, the determination of the differential amount of heat and the transmission of the determined differential amount of heat to the local energy market platform being carried out by the central control unit.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass das Ermitteln der Differenzwärmemenge und das Übermit teln der ermittelten Differenzwärmemenge an die lokale Ener giemarktplattform durch wenigstens einen der Wärmeverbraucher und/oder durch wenigstens einen der Wärmeerzeuger erfolgt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the determination of the differential amount of heat and the transfer of the determined differential amount of heat to the local energy market platform is carried out by at least one of the heat consumers and / or by at least one of the heat generators.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass zum Bestimmen der beitragenden Wärmeverbraucher durch die lokale Energiemarktplattform, je der Wärmeverbraucher eine durch diesen innerhalb des Zeitbe reiches maximal verbrauchbare Wärmemenge an die lokale Ener giemarktplattform übermittelt. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in order to determine the contributing heat consumers by the local energy market platform, each heat consumer transmits a maximum amount of heat that can be consumed by this within the time range to the local energy market platform.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass zum Bestimmen der beitragenden Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform, jeder Wärmeerzeuger eine durch diesen innerhalb des Zeitbereiches minimal bereitstellbare Wärmemenge an die lokale Energie marktplattform übermittelt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that to determine the contributing heat generator by the local energy market platform, each heat generator transmits a minimum amount of heat that can be provided by this within the time range to the local energy market platform.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet dadurch, dass die maximal verbrauchbare Wärmemenge und/oder die mini mal bereitstellbare Wärmemenge durch ein Energiemanagement system des jeweiligen Wärmeverbrauchers beziehungsweise des jeweiligen Wärmeerzeugers ermittelt und an die lokale Ener giemarktplattform übermittelt wird. 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the maximum consumable amount of heat and / or the minimum amount of heat that can be provided is determined by an energy management system of the respective heat consumer or the respective heat generator and transmitted to the local energy market platform.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass das Energiemanagementsystem zur Ermittlung eine Optimierung des jeweiligen Betriebes des Wärmeverbrauchers beziehungswei se des jeweiligen Wärmeerzeugers durchführt. 7. The method according to claim 6, characterized in that the energy management system performs an optimization of the respective operation of the heat consumer or se of the respective heat generator to determine.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass beim Ermitteln der beitragenden Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger ein jeweiliger spezi fischer Kohlenstoffdioxidemissionswert, ein jeweiliger Wert des Primärenergieeinsatzes und/oder ein jeweiliges Entgelt der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger durch die lokale Energiemarktplattform berücksichtigt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when determining the contributing heat consumers and / or heat generators, a respective specific carbon dioxide emission value, a respective value of the primary energy input and / or a respective fee the heat consumer and / or heat generator is taken into account by the local energy market platform.
9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass zum Ermitteln der Differenzwärme menge 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that to determine the differential heat amount
- Messwerte bezüglich eines Temperaturdrift des Wärmenetzes bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans, insbesondere innerhalb eines Teils des Wärmenetzes; - Measured values relating to a temperature drift of the heating network with respect to the specified operating schedule, in particular within a part of the heating network;
- Messwerte bezüglich Temperatur, insbesondere Vorlauftempe- ratur und/oder Rücklauftemperatur, Wärmemenge, Wärmeleistung der Wärmeverbraucher und/oder Wärmeerzeuger; und/oder - Measured values with regard to temperature, in particular flow temperature and / or return temperature, amount of heat, heat output of the heat consumers and / or heat generators; and or
- Messwerte bezüglich Speicherzustände von thermischen Ener giespeichern, insbesondere von Wärmespeichern; herangezogen werden. - Measured values with regard to storage states of thermal energy storage, in particular of heat storage; can be used.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass das Ermitteln der Differenzwärmemenge durch einen Abgleich der Messwerte mit historischen Messwerten, mit festgelegten Schwellenwerten und/oder mit mathematischen Modellen und/oder Simulationen erfolgt. 10. The method according to claim 9, characterized in that the differential amount of heat is determined by comparing the measured values with historical measured values, with defined threshold values and / or with mathematical models and / or simulations.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, gekenn zeichnet dadurch, dass das Datensignal über die zentrale Steuereinheit des Wärmenetzes an die beitragenden Wärmever braucher und/oder beitragenden Wärmeerzeuger übermittelt wird. 11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the data signal is transmitted via the central control unit of the heating network to the contributing heat consumers and / or contributing heat generators.
12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass nach dem Verbrauch und/oder der Erzeugung der jeweiligen Ausgleichswärmemenge eine messwert basierte Ermittlung erfolgt, ob der Betrieb des Wärmenetzes betriebsfahrplangemäß ist. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the consumption and / or the generation of the respective amount of compensation heat, a measurement-based determination takes place as to whether the operation of the heating network is in accordance with the operating schedule.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, gekenn zeichnet dadurch, dass diejenigen Wärmeverbraucher und/oder diejenigen Wärmeerzeuger durch die Steuereinheit ermittelt werden, die ursächlich für die Differenzwärmemenge bezüglich des festgelegten Betriebsfahrplans des Wärmenetzes sind. 13. The method according to any one of claims 2 to 12, characterized in that those heat consumers and / or those heat generators determined by the control unit which are the cause of the differential heat quantity with regard to the specified operating schedule of the heating network.
14. Steuerungseinheit zur Steuerung eines Wärmenetzes, dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß der Ansprüche 2 bis 13 durchzuführen. 14. Control unit for controlling a heating network, characterized in that it is designed to carry out a method according to claims 2 to 13.
15. Wärmeaustauschsystem, umfassend einen oder mehrere Wärme verbraucher und/oder einen oder mehrere Wärmeerzeuger, ein Wärmenetz, wobei die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeer zeuger an das Wärmenetz angeschlossen sind, eine Steuerungs einheit und eine lokale Energiemarktplattform, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wärmeverbraucher und/oder die Wärmeer zeuger, die Steuerungseinheit sowie die lokale Energiemarkt plattform dazu ausgebildet sind, ein Verfahren gemäß der An sprüche 2 bis 13 durchzuführen. 15. Heat exchange system, comprising one or more heat consumers and / or one or more heat generators, a heat network, wherein the heat consumers and / or the heat generators are connected to the heat network, a control unit and a local energy market platform, characterized in that the Heat consumers and / or the heat generators, the control unit and the local energy market platform are designed to carry out a method according to claims 2 to 13.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2236946A2 (en) * 2009-03-20 2010-10-06 Hydrometer GmbH Method for controlling the energy supply of a heating assembly with multiple possible connected energy sources and control device for a heating assembly
EP2615385A1 (en) * 2012-01-13 2013-07-17 STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG System manager for energy converters with adjustable power
DE102012221291A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Multi-modal network and method for distributing resources in a multi-modal network
EP2896900A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-22 Robert Bosch Gmbh Method for controlling a refrigeration or heat output for a heat/refrigeration system with multiple sources and controller for executing the method
DE102015206510A1 (en) * 2015-04-13 2016-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Coordination of a power exchange between a consumer and a utility grid using energy demand / energy production forecasts
EP3518369A1 (en) 2018-01-30 2019-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Method and control device for regulating electric power transfer and power network
WO2020043522A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling an exchange of energy between energy sub-systems in adjusted harmonised conditions; control centre; energy system; computer program; and storage medium
EP3628934A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-01 E.ON Sverige AB Controlling heat outtake from a heat distribution system
EP3628938A1 (en) * 2018-06-20 2020-04-01 GD Midea Heating & Ventilating Equipment Co., Ltd. Multi-heat-source hot water unit, and method and apparatus for controlling multi-heat-source hot water unit

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2236946A2 (en) * 2009-03-20 2010-10-06 Hydrometer GmbH Method for controlling the energy supply of a heating assembly with multiple possible connected energy sources and control device for a heating assembly
EP2615385A1 (en) * 2012-01-13 2013-07-17 STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG System manager for energy converters with adjustable power
DE102012221291A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Multi-modal network and method for distributing resources in a multi-modal network
EP2896900A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-22 Robert Bosch Gmbh Method for controlling a refrigeration or heat output for a heat/refrigeration system with multiple sources and controller for executing the method
DE102015206510A1 (en) * 2015-04-13 2016-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Coordination of a power exchange between a consumer and a utility grid using energy demand / energy production forecasts
EP3518369A1 (en) 2018-01-30 2019-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Method and control device for regulating electric power transfer and power network
EP3628938A1 (en) * 2018-06-20 2020-04-01 GD Midea Heating & Ventilating Equipment Co., Ltd. Multi-heat-source hot water unit, and method and apparatus for controlling multi-heat-source hot water unit
WO2020043522A1 (en) * 2018-08-31 2020-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling an exchange of energy between energy sub-systems in adjusted harmonised conditions; control centre; energy system; computer program; and storage medium
EP3628934A1 (en) * 2018-09-25 2020-04-01 E.ON Sverige AB Controlling heat outtake from a heat distribution system

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