WO2022017654A1 - Method for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, and control platform - Google Patents

Method for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, and control platform Download PDF

Info

Publication number
WO2022017654A1
WO2022017654A1 PCT/EP2021/060696 EP2021060696W WO2022017654A1 WO 2022017654 A1 WO2022017654 A1 WO 2022017654A1 EP 2021060696 W EP2021060696 W EP 2021060696W WO 2022017654 A1 WO2022017654 A1 WO 2022017654A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
energy
control platform
energy systems
optimization
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/060696
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sebastian Schreck
Jochen SCHÄFER
Sebastian THIEM
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2022017654A1 publication Critical patent/WO2022017654A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315Needs-based resource requirements planning or analysis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D10/00District heating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1902Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value
    • G05D23/1905Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value associated with tele control
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Electricity, gas or water supply
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17District heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 and a control platform according to the preamble of patent claim 10.
  • Energy systems for example city districts, municipalities or industrial plants, with residential, office and/or industrial buildings, for example, can be supplied with energy in the form of electricity or exchange heat.
  • Such a local energy exchange (energy transfer/power exchange/power transfer) can be technically enabled by a local energy market platform.
  • the energy systems transmit offers for energy consumption and/or energy supply to the local energy market platform. Based on this, the local energy market platform coordinates the energy exchanges between the energy subsystems via the associated supply networks.
  • a local energy market is technically realized by the local energy market platform, which forms a control platform.
  • Such a local energy market platform/control platform for the exchange of electrical energy is known, for example, from document EP 3518369 A1.
  • a local energy market enables the energy systems to exchange and trade locally generated energy, in particular electrical energy (electricity).
  • the local energy market thanks to its decentralized technical design, makes it possible to effi ciently coordinate the locally generated energy with the local energy consumption.
  • a local energy market is particularly advantageous with regard to renewable energies, which are typically generated locally.
  • the offers preceding the energy exchange consist of a maximum price for an amount of energy to be obtained or consumed and/or a minimum price for an amount of energy to be made available, in particular to be generated.
  • the disadvantage of this is that other possibly relevant technical information regarding the energy systems is not transmitted.
  • energy-efficient operation of the energy system or its sub-units (energy sub-systems) is not ensured despite optimization by the local energy market platform.
  • possible synergies between the electricity network and the heating network are not taken into account.
  • the object of the present invention is to improve the energetic efficiency of a local energy market.
  • the method according to the invention for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, with each energy system having one or more heat units, for example a heat pump, for providing heat (heat provider, in particular heat generator) and/or for consuming heat (heat consumer), and the energy systems have one respective consumption point can exchange heat via an external heating network with regard to the energy systems, with the control of the heat exchanges being carried out by means of a Systems central control platform takes place, which controls heat exchanges between the energy systems based on an optimization, is characterized in that the control platform sets the temperature spreads and the mass flows of at least part of the energy systems at the respective delivery point based on the heat exchanges determined by means of the optimization .
  • the control platform for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, with each energy system having one or more heat units for providing heat and/or for consuming heat, and the energy systems can exchange heat via a respective delivery point via a heat network that is external to the energy systems, with the
  • the heat exchange is controlled by means of the central control platform with regard to the energy systems, which is designed to control the heat exchange between the energy systems based on an optimization, is characterized in that the control platform is designed to do this based on the heat exchanges determined by means of the optimization the temperature spreads and the mass flows of at least part of the energy systems at the respective delivery point.
  • a local energy market is realized by an energy market platform, which can also be referred to as a control platform or energy trading platform.
  • the local energy market platform can be cloud-based and the exchange of offers can be blockchain-based.
  • the local energy market platform or control platform coordinates and controls the energy exchanges between the energy systems based on offers that the energy systems have sent to them in advance.
  • Controlling ie determining the energy exchanges (heat and/or electricity and/or other forms of energy, for example chemical energy)
  • the optimization is based on an objective function whose value is to be maximized or minimized.
  • the target function can quantify the total energy turnover, the total carbon dioxide emissions, the total energy losses, and/or the total operating costs of all participating energy systems and/or the supply grids.
  • a performance within a time range results in a specific energy or amount of energy in this time range, which is provided and/or consumed or exchanged.
  • energy/energy exchange and power/power exchange are equivalent in the present invention and are thus interchangeable with one another.
  • IPCC Fifth Assessment Report in particular defines an energy system as: "All components related to the production, conversion, supply and use of energy.”
  • An energy system typically includes several energy subsystems.
  • Energy subsystems typically include a number of energy technology components, in particular energy technology systems, for example energy conversion systems, in particular generation systems, consumption systems and/or storage systems with regard to heat and/or electricity.
  • Each of the energy subsystems can include one or more of the following components/plants: electricity generators, combined heat and power plants, in particular combined heat and power plants, gas boilers, diesel generators, electric boilers, mepumps, compression chillers, absorption chillers, pumps, district heating networks, energy transfer lines, wind turbines or wind turbines, photovoltaic systems, biomass systems, biogas systems, waste incineration systems, industrial systems, conventional power plants and/or the like.
  • the energy systems can export and/or feed in electrical energy (electricity) via the external power grid.
  • the energy systems can export and/or feed in heat via the external heating network.
  • the energy systems can thus exchange electrical energy and/or heat via the supply networks mentioned, ie energy is exchanged.
  • the local energy market platform/control platform controls the energy exchanges in the sense that these control signals, for example a price signal, with corresponding control variables are transmitted to the delivery points and/or energy systems.
  • control signals for example a price signal
  • direct control is provided.
  • Direct control is not required, but can be provided.
  • Associated technical control variables for example the form of energy (electricity or heat), the amount of energy and/or the time at which the respective energy is provided or consumed can also be transmitted from the local control platform to the respective energy systems.
  • the control variables are determined by the local control platform using the optimization process.
  • the concept of controlling includes regulating.
  • the power systems can generate electrical energy (electricity) via the power grid and via the external heat network exchange heat.
  • These energy exchanges are controlled, i.e. coordinated, by the local control platform based on an overall optimization with regard to the energy systems.
  • the provision of energy in particular energy generation and energy consumption, can be brought into line as locally as possible.
  • the local control platform controls the exchange of electricity and the exchange of heat between the energy systems. This advantageously ensures that, in principle, synergies can be realized between the two forms of energy and their provision, in particular their generation, and their consumption. Both forms of energy exchange are optimized as a whole by the local energy market platform.
  • the control platform sets the temperature spreads and the mass flows of at least some of the energy systems at the respective point of consumption based on the heat exchanges determined by means of the optimization.
  • the control platform transmits one or more control signals to the delivery point, which are suitable for setting the temperature spread and the mass flow.
  • the volume flow can be set equivalent to the mass flow.
  • the temperature spread and the mass flow at the respective receiving point can be set in such a way that, for example, the thermal losses of the heating network are as low as possible. This improves the energy efficiency of the heating network.
  • Such a setting is advantageous, for example, if an energy system (consumer) feeds out too little heat and the return temperature is thus increased, which would reduce the network capacity of the heating network.
  • the amount of heat Q (heat output within a time range) removed at the transfer point (delivery point) depends on the temperature spread DT and the mass flow m (throughput) and the specific thermal capacity of the heat transfer medium c k of the external heating network.
  • a setting of the volume flow is also provided according to the invention.
  • the temperature spread and the throughput are set by the control platform for the best possible operation of the heating network.
  • the present invention allows the external heat network to be operated as optimally as possible with regard to the feeding in and outfeed of heat by the energy systems. Optimum operation of the external heat network, which is common to the energy systems, is not possible without knowing and setting the respective temperature spread and the respective mass flow at the associated delivery points. The present invention thus creates the technical possibility of operating the external and communal heating network as optimally as possible in terms of energy.
  • a further advantage of the present invention is that the electricity network and the heating network are operated optimally as a whole by the control platform according to the invention, taking into account energy exchanges between the supply networks mentioned.
  • the existing network infrastructure can be utilized as optimally as possible and within its technical limits (network boundary conditions) with the best possible efficiency.
  • the energy systems transmit a value range of their respective temperature spread and/or their respective mass flow mes to the control platform, which takes the value ranges into account during optimization.
  • the value ranges mentioned are formed by technical and/or physical limits, with the technical limits typically being smaller than the physical limits.
  • the control platform and thus the local energy market formed by it are symbolically aware of the technically and/or physically permissible value ranges for setting the temperature spreads and the mass flows. As a result, these can be taken into account during the optimization, that is to say it is ensured, for example by means of secondary conditions, that the result of the optimization respects the transmitted limits.
  • each of the acceptance points can have different value ranges. In other words, any energy system that participates in heat exchange advantageously communicates its specific technical and/or physical limitations.
  • a dependence on the temperature spread and the mass flow could be transmitted and/or a price for the heat exchange could be determined, i.e. a lower temperature spread leads to a higher mass flow and a higher price.
  • control platform is designed as a local energy market platform, with the value ranges being transmitted to the control platform as part of a respective offer for a heat exchange.
  • the control platform is thus preferably designed as a local energy market platform.
  • the Transmission of the value ranges coupled with an offer for heat exchange.
  • the offers preceding the energy exchanges consist of a maximum price for an amount of energy to be obtained or consumed and/or a minimum price for an amount of energy to be provided, in particular to be generated.
  • the disadvantage of this is that further technical information that may be relevant with regard to the energy systems is not transmitted. As a result, energy-efficient operation is not guaranteed despite optimization by the control platform.
  • the offers are advantageously coupled with the technical parameters mentioned, that is to say in the present case in particular the technical limits/value ranges for temperature spread and mass flow.
  • a purchase offer for a specific amount of heat therefore provides a maximum price per amount of heat, a maximum amount of heat that can be consumed and the limits for the temperature spread and throughput (mass flow/volume flow).
  • the purchase offer and the information it contains are transmitted to the control platform by the associated energy systems.
  • a sales offer for a specific amount of heat provides a minimum price per amount of heat, a maximum amount of heat to be provided, in particular to be generated, and the limits for the temperature spread and throughput (mass flow/volume flow).
  • the technical information or offers can be transmitted to the control platform by the energy systems using an energy management system associated with the respective energy system, an edge device, in particular a trading agent. Transmission via the acceptance points is conceivable.
  • This or the offers preferably include further technical information about the respective Units of heat, in particular a maximum amount of heat that can be provided and/or a maximum amount of heat that can be consumed.
  • the external heating network especially in synergy with the external electricity network, can be operated more efficiently in terms of energy.
  • control platform uses the optimization to determine the heat exchanges that are optimal with regard to a target function of the optimization for a coming day, in particular the next day.
  • an optimization based on the transmitted information/data is carried out for the next day (day-ahead) for every hour, in particular every 15 minutes, of the day mentioned, so that the temperature spreads and mass flows are set accordingly in the time intervals mentioned .
  • the target function can quantify or represent the total heat conversion, the total energy conversion, the total losses of the heating network (total heat losses) and/or the electricity network, and/or the total operating costs.
  • the technical variables mentioned, for example the total heat losses are then minimized or maximized by means of the optimization.
  • electricity generators, heat generators, electricity storage, heat storage, electricity network and heating network are modeled and optimized as a whole, so that an overall optimal operation can be achieved.
  • the total heat losses, the total heat conversion and/or the total emissions, in particular with regard to carbon dioxide are used as the target function.
  • the optimization i.e. the best possible comparison of the offers (matching) becomes special preferably takes into account the coupling between the heating network and the electricity network.
  • the total emissions and/or the total energy conversion and/or the losses can therefore relate to both forms of energy, ie heat and electricity.
  • a forecast of the outside temperature for the coming day is taken into account in the optimization.
  • the optimization can advantageously be improved, in particular with regard to the heat exchanges.
  • the outside temperature is an important factor influencing the supply of heat, in particular heat generation and heat consumption.
  • the efficiency (coefficient of performance) of an air-to-water heat pump depends on the outside temperature, i.e. on the air that it absorbs to generate heat.
  • At least some of the delivery points can be adjusted with regard to their temperature spread and/or with regard to their mass flow by means of a control unit local to the delivery point, with the heat exchange being controlled by means of the control platform via the local control units.
  • the delivery points have local control units, by means of which control units the respective temperature spreads and mass flows can be adjusted.
  • control units are linked to the control platform for the exchange of data or information.
  • the technical and/or physical value ranges of the temperature spreads and the mass flows and, if necessary, further technical data and/or offers with regard to the heat exchange can be units are transmitted to the control platform.
  • the control platform transmits the optimization results in the form of control signals to the control units, which implement them locally, i.e. in particular actually adjust the respective temperature spread and the respective mass flow, for example by means of pumps and/or throttles. There is thus direct control by the control platform via the local control units.
  • the energy systems and/or the delivery points can include the respective control units.
  • the control units can be part of an energy management system of the respective energy system.
  • Speed-controlled and/or adjustable pumps and/or throttles are preferably used as control units.
  • control units are designed as speed-controlled and/or adjustable pumps and/or throttles.
  • technical devices are advantageously provided for setting the respective temperature spread and the respective mass flow. Additional technical components for adjusting the temperature spread and the mass flow, which can be part of the respective energy system, the respective delivery point and/or the external heating network, can be provided.
  • the delivery points couple an internal heating network with regard to the respective energy system to the external heating network for heat exchange.
  • the delivery points particularly preferably comprise a heat exchanger.
  • heat can advantageously be efficiently exchanged between the heating network and the respective energy system.
  • the external heating network is preferably designed as a local heating network, a long-distance heating network and/or a steam network.
  • existing heating networks can advantageously be provided with control units at at least some of their delivery points, so that these form a local heating market/energy market in connection with the control platform or can be integrated into one.
  • the figure shows a control platform 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the control platform 1 is designed to control heat exchange between a plurality of energy systems 4 . Furthermore, the control platform 1 is designed to control the exchange of electricity between the energy systems 4 . In this sense, the control platform 1 forms a unit that is central to the energy systems 4 for coordinating the exchange of heat and electricity. In other words, the control platform 1 forms a local energy market platform for exchanging and trading energy (electricity and heat) between the energy systems 1 . For this purpose, the energy systems 4 transmit offers relating to an intended, in particular forecast, heat exchange and/or electricity exchange to the control platform 1, for example for the next day (day-ahead).
  • the control platform 1 brings the offers for heat supply, in particular Heat generation and heat consumption and, in addition, for a power supply, in particular for power generation, and power consumption, by means of a mathematical optimization in the best possible way.
  • the resolution here can be one hour, particularly preferably 15 minutes. In other words, such an optimization is carried out by the control platform 1 every hour or every 15 minutes.
  • the optimization is based on a target function that models the total heat loss, for example.
  • the temperature spreads and the mass flows of at least some of the energy systems at a respective delivery point 41 are set by the control platform 1 based on the heat exchanges determined by means of the optimization.
  • the control platform 1 controls the temperature spreads and mass flows present at the delivery points 41 according to the result of the optimization.
  • the delivery points 41 each have a control unit 42 which can exchange data/information, in particular data relating to the temperature spread and mass flow control variables, with the control platform 1 .
  • the data exchange or an associated data connection is indicated symbolically by the dashed lines 100 .
  • the heat is exchanged via a heating network 2 that is external to the energy system.
  • the heating network 2 is preferably designed as a local heating network, district heating network and/or steam heating network.
  • the energy systems 4 are coupled to the external heating network 2 for heat exchange via a respective acceptance point 41 .
  • the power exchanges take place via a power grid 6.
  • the energy systems 4 can feed in and/or feed out heat via their assigned delivery point 41.
  • the energy systems 4 electrical Feed energy, ie electricity, into the power grid 6 and/or feed it out.
  • the energy systems 4 include a heating unit 40, in particular a heat generation unit for generating heat and/or a heat consumption unit for consuming heat.
  • a heating unit 40 in particular a heat generation unit for generating heat and/or a heat consumption unit for consuming heat.
  • at least one of the energy systems 4 includes a heat pump. This is the case in particular when the energy systems 4 are in the form of residential buildings, in particular multi-family or single-family buildings.
  • the energy systems 4 particularly preferably transmit a value range for the respective temperature spread and the respective mass flow.
  • the energy systems 4 transmit the respective adjustable temperature spread and the maximum throughput (mass flow).
  • the return temperature would be increased by an energy system 4, which feeds too little heat, as a result of which the network capacity of the heating network 2 would decrease.
  • the present embodiment of the invention prevents this, since the removal of the heat can be controlled directly on site at the point of consumption by the control platform and can be operated as optimally as possible, for example with regard to the losses mentioned, based on an optimization.

Abstract

According to the invention, a method is provided for controlling heat exchange between a plurality of energy systems (4), wherein each energy system (4) has one or more heat units (40) for heat provision and/or heat consumption, and the energy systems (4) can exchange heat via a respective tapping point (41) with a heat network (2) that is external with respect to the energy systems (4), the heat exchange being controlled by means of a control platform (1) which is central with respect to the energy systems (4) and controls the heat exchange between the energy systems (4) on the basis of optimization. The method is characterized in that the control platform (4) adjusts the temperature differences and the mass flows of at least part of the energy systems (4) at the respective tapping point (41) on the basis of the heat exchange determined by means of the optimization. Furthermore, the invention relates to a control platform (4).

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Steuern von Wärmeaustauschen zwischen mehreren Energiesystemen sowie Steuerungsplattform Method for controlling heat exchanges between multiple energy systems and control platform
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Steuerungsplattform gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 10. The invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 and a control platform according to the preamble of patent claim 10.
Energiesysteme, beispielsweise Stadtteile, Gemeinden oder in dustrielle Anlagen, mit beispielsweise Wohn-, Büro- und/oder Industriegebäuden können untereinander, beispielsweise mit tels eines externen Stromnetzes oder externen Wärmenetzes (Versorgungsnetze), dezentral, das heißt lokal, Energie in Form von Strom beziehungsweise Wärme austauschen. Energy systems, for example city districts, municipalities or industrial plants, with residential, office and/or industrial buildings, for example, can be supplied with energy in the form of electricity or exchange heat.
Ein solcher lokaler Energieaustausch (Energietransfer/Leis tungsaustausch/Leistungstransfer) kann technisch durch eine lokale Energiemarktplattform ermöglicht werden. Hierbei über mitteln die Energiesysteme Angebote für einen Energiever brauch und/oder eine Energiebereitstellung an die lokale Energiemarktmarktplattform. Basierend hierauf koordiniert die lokale Energiemarktplattform die Energieaustausche zwischen den Energiesubsystemen über die zugehörigen Versorgungsnetze. Such a local energy exchange (energy transfer/power exchange/power transfer) can be technically enabled by a local energy market platform. The energy systems transmit offers for energy consumption and/or energy supply to the local energy market platform. Based on this, the local energy market platform coordinates the energy exchanges between the energy subsystems via the associated supply networks.
Mit anderen Worten wird ein lokaler Energiemarkt technisch durch die lokale Energiemarktplattform, die eine Steuerungs plattform ausbildet, verwirklicht. Eine solche lokale Ener giemarktplattform/Steuerungsplattform für den Austausch elektrischer Energie ist beispielsweise aus dem Dokument EP 3518369 Al bekannt. In other words, a local energy market is technically realized by the local energy market platform, which forms a control platform. Such a local energy market platform/control platform for the exchange of electrical energy is known, for example, from document EP 3518369 A1.
Durch einen lokalen Energiemarkt können die Energiesysteme lokal gewonnene Energie, insbesondere elektrische Energie (Strom), untereinander austauschen und handeln. Hierbei er möglicht es der lokale Energiemarkt durch seine dezentrale technische Ausgestaltung die lokale gewonnene Energie effi zient mit dem lokalen Energieverbrauch abzustimmen. Somit ist ein lokaler Energiemarkt besonders im Hinblick auf erneuerba re Energien, die typischerweise lokal gewonnen werden, vor teilhaft. A local energy market enables the energy systems to exchange and trade locally generated energy, in particular electrical energy (electricity). The local energy market, thanks to its decentralized technical design, makes it possible to effi ciently coordinate the locally generated energy with the local energy consumption. Thus is a local energy market is particularly advantageous with regard to renewable energies, which are typically generated locally.
Bei bekannten Energiemärkten bestehen die den Energieaustau schen vorausgehenden Angebote aus einem maximalen Preis für eine zu beziehende beziehungsweise zu verbrauchende Energie menge und/oder einen minimalen Preis für eine bereitzustel lende, insbesondere zu erzeugende, Energiemenge. Nachteilig hieran ist, dass weitere gegebenenfalls relevante technische Informationen bezüglich der Energiesysteme nicht übermittelt werden. Dadurch ist ein energetischer effizienter Betrieb des Energiesystems beziehungsweise seiner Untereinheiten (Ener giesubsysteme) trotz Optimierung durch die lokale Energie marktplattform nicht sichergestellt. Weiterhin bleiben mögli che Synergien zwischen dem Stromnetz und dem Wärmenetz unbe rücksichtigt. In known energy markets, the offers preceding the energy exchange consist of a maximum price for an amount of energy to be obtained or consumed and/or a minimum price for an amount of energy to be made available, in particular to be generated. The disadvantage of this is that other possibly relevant technical information regarding the energy systems is not transmitted. As a result, energy-efficient operation of the energy system or its sub-units (energy sub-systems) is not ensured despite optimization by the local energy market platform. Furthermore, possible synergies between the electricity network and the heating network are not taken into account.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die energetische Effizienz eines lokalen Energiemarktes zu ver bessern. The object of the present invention is to improve the energetic efficiency of a local energy market.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch eine Steuerungs plattform mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 10 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ange geben. The object is achieved by a method having the features of independent patent claim 1 and by a control platform having the features of independent patent claim 10 . Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern von Wärmeaustau schen zwischen mehreren Energiesystemen, wobei jedes Energie system eine oder mehrere Wärmeeinheiten, beispielsweise eine Wärmepumpe, zur Wärmebereitstellung (Wärmebereitsteller, ins besondere Wärmeerzeuger) und/oder zum Wärmeverbrauch (Wärme verbraucher) aufweist, und die Energiesysteme über eine je weilige Abnahmestelle Wärme über ein bezüglich der Energie systeme externes Wärmenetz austauchen können, wobei das Steu ern der Wärmeaustausche mittels einer bezüglich der Energie- Systeme zentralen Steuerungsplattform erfolgt, die Wärmeaus tausche zwischen den Energiesystemen basierend auf einer Op timierung steuert, ist gekennzeichnet dadurch, dass die Steu erungsplattform basierend auf den mittels der Optimierung er mittelten Wärmeaustauschen die Temperaturspreizungen und die Massenströme wenigstens eines Teils der Energiesysteme an der jeweiligen Abnahmestelle einstellt. The method according to the invention for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, with each energy system having one or more heat units, for example a heat pump, for providing heat (heat provider, in particular heat generator) and/or for consuming heat (heat consumer), and the energy systems have one respective consumption point can exchange heat via an external heating network with regard to the energy systems, with the control of the heat exchanges being carried out by means of a Systems central control platform takes place, which controls heat exchanges between the energy systems based on an optimization, is characterized in that the control platform sets the temperature spreads and the mass flows of at least part of the energy systems at the respective delivery point based on the heat exchanges determined by means of the optimization .
Die erfindungsgemäße Steuerungsplattform zum Steuern von Wär meaustauschen zwischen mehreren Energiesystemen, wobei jedes Energiesystem eine oder mehrere Wärmeeinheiten zur Wärmebe reitstellung und/oder zum Wärmeverbrauch aufweist, und die Energiesysteme über eine jeweilige Abnahmestelle Wärme über ein bezüglich der Energiesysteme externes Wärmenetz austau chen können, wobei das Steuern der Wärmeaustausche mittels der bezüglich der Energiesysteme zentralen Steuerungsplatt form erfolgt, die dazu ausgebildet ist, die Wärmeaustausche zwischen den Energiesystemen basierend auf einer Optimierung zu steuern, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs plattform dazu ausgebildet ist, basierend auf den mittels der Optimierung ermittelten Wärmeaustauschen die Temperatursprei zungen und die Massenströme wenigstens eines Teils der Ener giesysteme an der jeweiligen Abnahmestelle einzustellen. The control platform according to the invention for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, with each energy system having one or more heat units for providing heat and/or for consuming heat, and the energy systems can exchange heat via a respective delivery point via a heat network that is external to the energy systems, with the The heat exchange is controlled by means of the central control platform with regard to the energy systems, which is designed to control the heat exchange between the energy systems based on an optimization, is characterized in that the control platform is designed to do this based on the heat exchanges determined by means of the optimization the temperature spreads and the mass flows of at least part of the energy systems at the respective delivery point.
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.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine oder mehrere Funktionen, Merkmale und/oder Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer seiner Ausgestaltungen können com putergestützt sein. The method according to the invention and/or one or more functions, features and/or steps of the method according to the invention and/or one of its configurations can be computer-aided.
Technisch wird ein lokaler Energiemarkt durch eine Energie marktplattform, die ebenfalls als Steuerungsplattform oder Energiehandelsplattform bezeichnet werden kann, verwirklicht. Die lokale Energiemarktplattform kann cloudbasiert und der Austausch der Angebote blockchainbasiert sein. Die lokale Energiemarktplattform beziehungsweise Steuerungsplattform ko- ordiniert und steuert die Energieaustausche zwischen den Energiesystemen basierend auf Angebote, die die Energiesyste me vorab an diese übermittelt haben. Das Steuern, das heißt das Ermitteln der Energieaustausche (Wärme und/oder Strom und/oder weitere Energieformen, beispielsweise chemische Energie), erfolgt basierend auf einer Optimierung (Optimie rungsverfahren), das heißt auf einer mathematischen Optimie rung. Die Optimierung basiert auf einer Zielfunktion, deren Wert maximiert oder minimiert werden soll. Die Zielfunktion kann den Gesamtenergieumsatz, die Gesamtkohlenstoffdioxide- mission, die Gesamtenergieverluste, und/oder die Gesamtbe triebskosten aller teilnehmenden Energiesysteme und/oder der Versorgungsnetze quantifizieren. Technically, a local energy market is realized by an energy market platform, which can also be referred to as a control platform or energy trading platform. The local energy market platform can be cloud-based and the exchange of offers can be blockchain-based. The local energy market platform or control platform coordinates and controls the energy exchanges between the energy systems based on offers that the energy systems have sent to them in advance. Controlling, ie determining the energy exchanges (heat and/or electricity and/or other forms of energy, for example chemical energy), is based on an optimization (optimization method), ie on a mathematical optimization. The optimization is based on an objective function whose value is to be maximized or minimized. The target function can quantify the total energy turnover, the total carbon dioxide emissions, the total energy losses, and/or the total operating costs of all participating energy systems and/or the supply grids.
Durch eine Leistung innerhalb eines Zeitbereiches ergibt sich eine bestimmte Energie beziehungsweise Energiemenge in diesem Zeitbereich, die bereitgestellt und/oder verbraucht bezie hungsweise ausgetauscht wird. In diesem Sinne sind die Be griffe Energie/Energieaustausch und Leistung/Leistungsaus tausch in der vorliegenden Erfindung äquivalent und sind so mit untereinander austauschbar. A performance within a time range results in a specific energy or amount of energy in this time range, which is provided and/or consumed or exchanged. In this sense, the terms energy/energy exchange and power/power exchange are equivalent in the present invention and are thus interchangeable with one another.
Aus struktureller Sicht definiert insbesondere der IPCC Fifth Assessment Report ein Energiesystem als: „Alle Komponenten, die sich auf die Erzeugung, Umwandlung, Lieferung und Nutzung von Energie beziehen." From a structural perspective, the IPCC Fifth Assessment Report in particular defines an energy system as: "All components related to the production, conversion, supply and use of energy."
Ein Energiesystem umfasst typischerweise mehrere Energiesub systeme. Energiesubsysteme umfassen typischerweise mehrere energietechnische Komponenten, insbesondere energietechnische Anlagen, beispielsweise Energiewandlungsanlagen, insbesondere Erzeugungsanlagen, Verbrauchsanlagen und/oder Speicheranlagen bezüglich Wärme und/oder Strom. An energy system typically includes several energy subsystems. Energy subsystems typically include a number of energy technology components, in particular energy technology systems, for example energy conversion systems, in particular generation systems, consumption systems and/or storage systems with regard to heat and/or electricity.
Als Komponenten/Anlagen kann jedes der Energiesubsysteme eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: Stromgenera toren, Kraftwärmekopplungsanlagen, insbesondere Blockheiz kraftwerke, Gasboiler, Dieselgeneratoren, Elektrokessel, Wär- mepumpen, Kompressionskältemaschinen, Absorptionskältemaschi nen, Pumpen, Fernwärmenetzwerke, Energietransferleitungen, Windkrafträder oder Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen, Biomasseanlagen, Biogasanlagen, Müllverbrennungsanlagen, in dustrielle Anlagen, konventionelle Kraftwerke und/oder der gleichen. Each of the energy subsystems can include one or more of the following components/plants: electricity generators, combined heat and power plants, in particular combined heat and power plants, gas boilers, diesel generators, electric boilers, mepumps, compression chillers, absorption chillers, pumps, district heating networks, energy transfer lines, wind turbines or wind turbines, photovoltaic systems, biomass systems, biogas systems, waste incineration systems, industrial systems, conventional power plants and/or the like.
Über das externe Stromnetz können die Energiesysteme elektri sche Energie (Strom) ausspeisen und/oder einspeisen. Über das externe Wärmenetz können die Energiesysteme Wärme ausspeisen und/oder einspeisen. Somit können die Energiesysteme elektri sche Energie und/oder Wärme über die genannten Versorgungs netze austauschen, das heißt es erfolgen Energieaustausche.The energy systems can export and/or feed in electrical energy (electricity) via the external power grid. The energy systems can export and/or feed in heat via the external heating network. The energy systems can thus exchange electrical energy and/or heat via the supply networks mentioned, ie energy is exchanged.
Es ist nicht erforderlich, dass alle Energiesysteme an dem Wärmenetz zum Wärmeaustausch angeschlossen sind. Für die vor liegende Erfindung ist es ausreichend, dass wenigstens eines der Energiesysteme mit dem externen Wärmenetz zum Wärmeaus tausch (Energieaustausch) gekoppelt ist. It is not necessary for all energy systems to be connected to the heat network for heat exchange. For the present invention, it is sufficient that at least one of the energy systems is coupled to the external heat network for heat exchange (energy exchange).
Die lokale Energiemarktplattform/Steuerungsplattform steuert die Energieaustausche in dem Sinne, dass diese Steuersignale, beispielsweise ein Preissignal, mit entsprechenden Steuergrö ßen an die Abnahmestellen und/oder Energiesysteme übermit telt. In diesem Sinne ist eine mittelbare Steuerung vorgese hen. Eine unmittelbare Steuerung ist nicht erforderlich, kann jedoch vorgesehen sein. Zugehörige technische Steuergrößen, beispielsweise die Energieform (Strom oder Wärme), die Ener giemenge und/oder der Zeitpunkt der jeweiligen Energiebereit stellung beziehungsweise Energieverbrauches können ebenfalls von der lokalen Steuerungsplattform an die jeweiligen Ener giesysteme übermittelt werden. Die Steuergrößen werden mit tels des Optimierungsverfahrens durch die lokale Steuerungs plattform ermittelt. The local energy market platform/control platform controls the energy exchanges in the sense that these control signals, for example a price signal, with corresponding control variables are transmitted to the delivery points and/or energy systems. In this sense, indirect control is provided. Direct control is not required, but can be provided. Associated technical control variables, for example the form of energy (electricity or heat), the amount of energy and/or the time at which the respective energy is provided or consumed can also be transmitted from the local control platform to the respective energy systems. The control variables are determined by the local control platform using the optimization process.
Vorliegend umfasst der Begriff des Steuerns ein Regeln. In the present case, the concept of controlling includes regulating.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Energiesysteme über das Stromnetz elektrische Energie (Strom) und über das externe Wärmenetz Wärme austauschen. Diese Energieaustausche werden durch die lokale Steuerungsplattform basierend auf ei ner bezüglich der Energiesysteme gesamtheitlichen Optimierung gesteuert, das heißt koordiniert. Dadurch können Energiebe reitstellung, insbesondere Energieerzeugung und Energiever brauch, lokal bestmöglich in Übereinstimmung gebracht werden. Vorliegend steuert die lokale Steuerungsplattform den Strom austausch und den Wärmeaustausch zwischen den Energiesyste men. Dadurch ist vorteilhafterweise sichergestellt, dass grundsätzlich Synergien zwischen den beiden Energieformen und deren Bereitstellung, insbesondere deren Erzeugung, und deren Verbrauch verwirklicht, werden können. Beide Formen des Ener gieaustausches werden gesamtheitlich durch die lokale Ener giemarktplattform optimiert. According to the present invention, the power systems can generate electrical energy (electricity) via the power grid and via the external heat network exchange heat. These energy exchanges are controlled, i.e. coordinated, by the local control platform based on an overall optimization with regard to the energy systems. As a result, the provision of energy, in particular energy generation and energy consumption, can be brought into line as locally as possible. In the present case, the local control platform controls the exchange of electricity and the exchange of heat between the energy systems. This advantageously ensures that, in principle, synergies can be realized between the two forms of energy and their provision, in particular their generation, and their consumption. Both forms of energy exchange are optimized as a whole by the local energy market platform.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt die Steuerungsplatt form basierend auf den mittels der Optimierung ermittelten Wärmeaustauschen die Temperaturspreizungen und die Massen ströme wenigstens eines Teils der Energiesysteme an der je weiligen Abnahmestelle ein. Mit anderen Worten übermittelt die Steuerungsplattform ein oder mehrere Steuersignale an die Abnahmestelle, die zu einem Einstellen der Temperatursprei zung und des Massenstromes geeignet sind. Äquivalent zum Mas senstrom kann der Volumenstrom eingestellt werden. Dadurch können die Temperaturspreizung und der Massenstrom an der je weiligen Annahmestelle (Kopplung zwischen externem und bezüg lich des Energiesystems internem Wärmenetz) derart einge stellt werden, dass beispielsweise die thermischen Verluste des Wärmenetzes möglichst gering sind. Dadurch wird die ener getische Effizienz des Wärmenetzes verbessert. Eine solche Einstellung ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn ein Energiesystem (Abnehmer) zu wenig Wärme ausspeist und somit die Rücklauftemperatur erhöht wird, wodurch die Netzkapazität des Wärmenetzes sinken würde. According to the present invention, the control platform sets the temperature spreads and the mass flows of at least some of the energy systems at the respective point of consumption based on the heat exchanges determined by means of the optimization. In other words, the control platform transmits one or more control signals to the delivery point, which are suitable for setting the temperature spread and the mass flow. The volume flow can be set equivalent to the mass flow. As a result, the temperature spread and the mass flow at the respective receiving point (coupling between the external and, with regard to the energy system, the internal heating network) can be set in such a way that, for example, the thermal losses of the heating network are as low as possible. This improves the energy efficiency of the heating network. Such a setting is advantageous, for example, if an energy system (consumer) feeds out too little heat and the return temperature is thus increased, which would reduce the network capacity of the heating network.
Die an der Übergabestelle (Abnahmestelle) abgenommene Wärme menge Q (Wärmeleistung innerhalb eines Zeitbereiches) ist abhängig von der Temperaturspreizung DT und dem Massenstrom m (Durchsatz) sowie der spezifischen Wärmekapazität des Wär meträgermediums ck des externen Wärmenetzes. Es gilt grund sätzlich Q = mck T. Eine zur vorliegenden Erfindung äquiva lente Formulierung mittels des Volumenstroms V (m = pV) bei im Wesentlichen konstanter Dichte p des Wärmeträgermediums ist denkbar. Somit ist erfindungsgemäß ebenfalls eine Ein stellung des Volumenstroms vorgesehen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zum möglichst optimalen Betrieb des Wärme netzes die Temperaturspreizung und der Durchsatz, vorteilhaf terweise innerhalb der technischen Grenzen, durch die Steue rungsplattform eingestellt. Dadurch können die Temperatur spreizungen und Massenströme derart eingestellt werden, dass möglichst wenig Verluste bezüglich des externen Wärmenetzes auftreten. Weiterhin kann das externe Wärmenetz durch die vorliegende Erfindung bezüglich der Einspeisung und Ausspei sung von Wärme durch die Energiesysteme möglichst optimal be trieben werden. Ohne die Kenntnis und das Einstellen der je weiligen Temperaturspreizung und des jeweiligen Massenstromes an den zugehörigen Abnahmestellen ist ein optimaler Betrieb des externen und für die Energiesysteme gemeinschaftlichen Wärmenetzes nicht möglich. Die vorliegende Erfindung schafft somit die technische Möglichkeit eines energetisch möglichst optimalen Betriebes des externen und gemeinschaftlichen Wär menetzes. The amount of heat Q (heat output within a time range) removed at the transfer point (delivery point) depends on the temperature spread DT and the mass flow m (throughput) and the specific thermal capacity of the heat transfer medium c k of the external heating network. In principle, Q=mc k T applies. A formulation equivalent to the present invention using the volume flow V (m=pV) with an essentially constant density p of the heat transfer medium is conceivable. Thus, a setting of the volume flow is also provided according to the invention. According to the present invention, the temperature spread and the throughput, advantageously within the technical limits, are set by the control platform for the best possible operation of the heating network. As a result, the temperature spreads and mass flows can be set in such a way that as few losses as possible occur with regard to the external heating network. Furthermore, the present invention allows the external heat network to be operated as optimally as possible with regard to the feeding in and outfeed of heat by the energy systems. Optimum operation of the external heat network, which is common to the energy systems, is not possible without knowing and setting the respective temperature spread and the respective mass flow at the associated delivery points. The present invention thus creates the technical possibility of operating the external and communal heating network as optimally as possible in terms of energy.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Stromnetz und das Wärmenetz gesamtheitlich durch die erfin dungsgemäße Steuerungsplattform unter Berücksichtigung von Energieaustauschen zwischen den genannten Versorgungsnetzen optimal betrieben werden. Dadurch kann die bestehende Net zinfrastruktur möglichst optimal und innerhalb ihrer techni schen Grenzen (Netzrandbedingungen) mit bestmöglicher Effizi enz ausgelastet werden. A further advantage of the present invention is that the electricity network and the heating network are operated optimally as a whole by the control platform according to the invention, taking into account energy exchanges between the supply networks mentioned. As a result, the existing network infrastructure can be utilized as optimally as possible and within its technical limits (network boundary conditions) with the best possible efficiency.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung über mitteln die Energiesysteme einen Wertebereich ihrer jeweili gen Temperaturspreizung und/oder ihres jeweiligen Massenstro- mes an die Steuerungsplattform, die die Wertebereiche bei der Optimierung berücksichtigt. According to an advantageous embodiment of the invention, the energy systems transmit a value range of their respective temperature spread and/or their respective mass flow mes to the control platform, which takes the value ranges into account during optimization.
Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass die Tem peraturspreizung sowie der Massenstrom in den jeweiligen technischen Grenzen eingestellt werden. Mit anderen Worten werden die genannten Wertebereiche durch technische und/oder physikalische Grenzen ausgebildet, wobei die technischen Grenzen typischerweise kleiner als die physikalischen Grenzen sind. Durch die genannte Übermittlung ist die Steuerungs plattform und somit der durch diese ausgebildete lokale Ener giemarkt sinnbildlich in Kenntnis der technisch und/oder phy sikalisch zulässigen Wertebereiche für das Einstellen der Temperaturspreizungen und der Massenströme. Dadurch können diese bei der Optimierung berücksichtigt werden, das heißt es wird sichergestellt, beispielsweise mittels Nebenbedingungen, dass das Ergebnis der Optimierung die übermittelten Grenzen respektiert. Weiterhin kann jede der Abnahmestelle verschie dene Wertebereiche aufweisen. Mit anderen Worten übermittelt jedes Energiesystem, das an einem Wärmeaustausch teilnimmt, vorteilhafterweise seine spezifischen technischen und/oder physikalischen Grenzen. This advantageously ensures that the temperature spread and the mass flow are set within the respective technical limits. In other words, the value ranges mentioned are formed by technical and/or physical limits, with the technical limits typically being smaller than the physical limits. As a result of the transmission mentioned, the control platform and thus the local energy market formed by it are symbolically aware of the technically and/or physically permissible value ranges for setting the temperature spreads and the mass flows. As a result, these can be taken into account during the optimization, that is to say it is ensured, for example by means of secondary conditions, that the result of the optimization respects the transmitted limits. Furthermore, each of the acceptance points can have different value ranges. In other words, any energy system that participates in heat exchange advantageously communicates its specific technical and/or physical limitations.
Alternativ oder ergänzend zur Übermittlung der genannten Wer tebereiche/Grenzen könnte eine Abhängigkeit von der Tempera turspreizung und dem Massenstrom übermittelt werden und/oder ein Preis für den Wärmeaustausch ermittelt werden, das heißt eine geringere Temperaturspreizung führt zu einem höheren Massenstrom und einem höheren Preis. As an alternative or in addition to the transmission of the value ranges/limits mentioned, a dependence on the temperature spread and the mass flow could be transmitted and/or a price for the heat exchange could be determined, i.e. a lower temperature spread leads to a higher mass flow and a higher price.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungsplattform als lokale Energiemarktplattform ausge bildet, wobei die Wertebereiche im Rahmen eines jeweiligen Angebotes für einen Wärmeaustausch an die Steuerungsplattform übermittelt werden. In an advantageous embodiment of the invention, the control platform is designed as a local energy market platform, with the value ranges being transmitted to the control platform as part of a respective offer for a heat exchange.
Die Steuerungsplattform ist somit bevorzugt als lokale Ener giemarktplattform ausgebildet. Mit anderen Worten wird die Übermittlung der Wertbereiche mit einem Angebot zum Wärmeaus tausch gekoppelt. Bei bekannten Energiemärkten bestehen die den Energieaustauschen vorausgehenden Angebote aus einem ma ximalen Preis für eine zu beziehende beziehungsweise zu ver brauchende Energiemenge und/oder einen minimalen Preis für eine bereitzustellende, insbesondere zu erzeugende, Energie menge. Nachteilig hieran ist, dass weitere gegebenenfalls re levante technische Informationen bezüglich der Energiesysteme nicht übermittelt werden. Dadurch ist ein energetischer effi zienter Betrieb trotz Optimierung durch die Steuerungsplatt form nicht sichergestellt. The control platform is thus preferably designed as a local energy market platform. In other words, the Transmission of the value ranges coupled with an offer for heat exchange. In known energy markets, the offers preceding the energy exchanges consist of a maximum price for an amount of energy to be obtained or consumed and/or a minimum price for an amount of energy to be provided, in particular to be generated. The disadvantage of this is that further technical information that may be relevant with regard to the energy systems is not transmitted. As a result, energy-efficient operation is not guaranteed despite optimization by the control platform.
Weiterhin bleiben mögliche Synergien zwischen dem Stromnetz und dem Wärmenetz unberücksichtigt. Vorliegend werden die An gebote vorteilhafterweise mit den genannten technischen Para metern, das heißt vorliegend insbesondere den technischen Grenzen/Wertebereiche für Temperaturspreizung und Massen strom, gekoppelt. Ein Kaufangebot für eine bestimmte Wärme menge (innerhalb eines Zeitbereiches) sieht somit einen maxi malen Preis pro Wärmemenge, eine maximal abzunehmende Wärme menge sowie die Grenzen für Temperaturspreizung und Durchsatz (Massenstrom/Volumenstrom) vor. Das Kaufangebot beziehungs weise die dadurch umfassten Informationen werden durch die zugehörigen Energiesysteme an die Steuerungsplattform über mittelt. Vergleichbar sieht ein Verkaufsangebot für eine be stimme Wärmemenge (innerhalb eines Zeitbereiches) einen mini malen Preis pro Wärmemenge, eine maximal bereitzustellende, insbesondere zu erzeugende Wärmemenge, sowie die Grenzen für Temperaturspreizung und Durchsatz (Massenstrom/Volumenstrom) vor. Die technischen Informationen beziehungsweise Angebote können durch die Energiesysteme mittels eines dem jeweiligen Energiesystem zugehörigen Energiemanagementsystems, einem Edge-Device, insbesondere einem Handelsagenten, an die Steue rungsplattform übermittelt werden. Eine Übermittlung über die Abnahmestellen ist denkbar. Furthermore, possible synergies between the electricity network and the heating network are not taken into account. In the present case, the offers are advantageously coupled with the technical parameters mentioned, that is to say in the present case in particular the technical limits/value ranges for temperature spread and mass flow. A purchase offer for a specific amount of heat (within a time range) therefore provides a maximum price per amount of heat, a maximum amount of heat that can be consumed and the limits for the temperature spread and throughput (mass flow/volume flow). The purchase offer and the information it contains are transmitted to the control platform by the associated energy systems. In a comparable way, a sales offer for a specific amount of heat (within a time range) provides a minimum price per amount of heat, a maximum amount of heat to be provided, in particular to be generated, and the limits for the temperature spread and throughput (mass flow/volume flow). The technical information or offers can be transmitted to the control platform by the energy systems using an energy management system associated with the respective energy system, an edge device, in particular a trading agent. Transmission via the acceptance points is conceivable.
Bevorzugt umfasst das beziehungsweise umfassen die Angebote somit weitere technische Informationen über die jeweiligen Wärmeeinheiten, insbesondere eine maximal bereitstellbare Wärmemenge und/oder eine maximale verbrauchbare Wärmemenge. This or the offers preferably include further technical information about the respective Units of heat, in particular a maximum amount of heat that can be provided and/or a maximum amount of heat that can be consumed.
Dadurch kann das externe Wärmenetz, insbesondere in Synergie mit dem externen Stromnetz, energetisch effizienter betrieben werden. As a result, the external heating network, especially in synergy with the external electricity network, can be operated more efficiently in terms of energy.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ermit telt die Steuerungsplattform mittels der Optimierung die be züglich einer Zielfunktion der Optimierung optimalen Wärme austausche für einen kommenden Tag, insbesondere den nächsten Tag. According to an advantageous embodiment of the invention, the control platform uses the optimization to determine the heat exchanges that are optimal with regard to a target function of the optimization for a coming day, in particular the next day.
Dadurch ist vorteilhafterweise ein effizienterer Day-Ahead- Handel möglich. Typischerweise wird für den nächsten Tag (engl. Day-Ahead) für jede Stunde, insbesondere jede 15 Minu ten, des genannten Tages eine Optimierung basierend auf den übermittelten Informationen/Daten durchgeführt, sodass ent sprechend die Temperaturspreizungen und Massenströme in den genannten Zeitintervallen eingestellt werden. Die Zielfunkti on kann der Gesamtwärmeumsatz, der Gesamtenergieumsatz, die Gesamtverluste des Wärmenetzes (Gesamtwärmeverluste) und/oder des Stromnetzes, und/oder die Gesamtbetriebskosten quantifi zieren beziehungsweise darstellen. Die genannten technischen Größen, beispielsweise die Gesamtwärmeverluste, werden dann mittels der Optimierung minimiert oder maximiert. Insbesonde re werden hierbei Stromerzeuger, Wärmeerzeuger, Stromspei cher, Wärmespeicher, Stromnetz und Wärmenetz gesamtheitlich modelliert und optimiert, sodass ein gesamtheitlich optimaler Betrieb erreicht werden kann. As a result, more efficient day-ahead trading is advantageously possible. Typically, an optimization based on the transmitted information/data is carried out for the next day (day-ahead) for every hour, in particular every 15 minutes, of the day mentioned, so that the temperature spreads and mass flows are set accordingly in the time intervals mentioned . The target function can quantify or represent the total heat conversion, the total energy conversion, the total losses of the heating network (total heat losses) and/or the electricity network, and/or the total operating costs. The technical variables mentioned, for example the total heat losses, are then minimized or maximized by means of the optimization. In particular, electricity generators, heat generators, electricity storage, heat storage, electricity network and heating network are modeled and optimized as a whole, so that an overall optimal operation can be achieved.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden als Zielfunktion die Gesamtwärmeverluste, der Gesamtwärmeumsatz und/oder die Gesamtemissionen, insbesondere bezüglich Kohlen stoffdioxid, verwendet. In an advantageous embodiment of the invention, the total heat losses, the total heat conversion and/or the total emissions, in particular with regard to carbon dioxide, are used as the target function.
Hierbei wird bei der Optimierung, das heißt beim möglichst optimalen Abgleich der Angebote (engl. Matching), besonders bevorzugt die Kopplung zwischen dem Wärmenetz und dem Strom netz berücksichtigt. Die Gesamtemissionen und/oder der Gesam tenergieumsatz und/oder die Verluste können sich somit auf beide Energieformen, das heißt auf Wärme und Strom, beziehen. Here, the optimization, i.e. the best possible comparison of the offers (matching), becomes special preferably takes into account the coupling between the heating network and the electricity network. The total emissions and/or the total energy conversion and/or the losses can therefore relate to both forms of energy, ie heat and electricity.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der wird bei der Op timierung eine Vorhersage der Außentemperatur für den kommen den Tag berücksichtigt wird. According to an advantageous embodiment, a forecast of the outside temperature for the coming day is taken into account in the optimization.
Dadurch kann vorteilhafterweise die Optimierung, insbesondere bezüglich der Wärmeaustausche verbessert werden. Das ist des halb der Fall, da für die Wärmebereitstellung, insbesondere Wärmeerzeugung und den Wärmeverbrauch, die Außentemperatur eine wichtige Einflussgröße darstellt. So ist beispielsweise die Effizienz (Leistungszahl) einer Luft-Wasser-Wärmepumpe von der Außentemperatur, das heißt von der Luft, die diese zur Wärmerzeugung aufnimmt, abhängig. As a result, the optimization can advantageously be improved, in particular with regard to the heat exchanges. This is the case because the outside temperature is an important factor influencing the supply of heat, in particular heat generation and heat consumption. For example, the efficiency (coefficient of performance) of an air-to-water heat pump depends on the outside temperature, i.e. on the air that it absorbs to generate heat.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind we nigstens ein Teil der Abnahmestellen bezüglich ihrer Tempera turspreizung und/oder bezüglich ihres Massenstromes mittels einer bezüglich der Abnahmestelle lokalen Steuerungseinheit einstellbar, wobei das Steuern der Wärmeaustausche mittels der Steuerungsplattform über die lokalen Steuerungseinheiten erfolgt. In an advantageous development of the invention, at least some of the delivery points can be adjusted with regard to their temperature spread and/or with regard to their mass flow by means of a control unit local to the delivery point, with the heat exchange being controlled by means of the control platform via the local control units.
Mit anderen Worten weisen die Abnahmestellen lokale Steue rungseinheiten auf, mittels welchen Steuerungseinheiten die jeweiligen Temperaturspreizungen und Massenströme einstellbar sind. Dadurch weist wenigstens ein Teil der Abnahmestellen ein Edge-Device (Steuerungseinheit) zum Einstellen der jewei ligen Temperaturspreizung und des jeweiligen Massenstromes auf. Die Steuerungseinheiten sind zum Datenaustausch bezie hungsweise Informationsaustausch mit der Steuerungsplattform gekoppelt. Die technischen und/oder physikalischen Wertebe reiche der Temperaturspreizungen und der Massenströme sowie gegebenenfalls weitere technische Daten und/oder Angebote be züglich der Wärmeaustausche können durch die Steuerungsein- heiten an die Steuerungsplattform übermittelt werden. Die Steuerungsplattform übermittelt die Optimierungsergebnisse in Form von Steuersignalen an die Steuerungseinheiten, die diese lokal umsetzen, das heißt insbesondere die jeweilige Tempera turspreizung und den jeweiligen Massenstrom, beispielsweise mittels Pumpen und/oder Drosseln, tatsächlich einstellen. Es erfolgt somit über die lokalen Steuerungseinheiten eine mit telbare Steuerung durch die Steuerungsplattform. Die Energie systeme und/oder die Abnahmestellen können die jeweilige Steuereinheiten umfassen. Weiterhin können die Steuereinhei ten ein Bestandteil eines Energiemanagementsystem des jewei ligen Energiesystems sein. In other words, the delivery points have local control units, by means of which control units the respective temperature spreads and mass flows can be adjusted. As a result, at least some of the delivery points have an edge device (control unit) for setting the respective temperature spread and the respective mass flow. The control units are linked to the control platform for the exchange of data or information. The technical and/or physical value ranges of the temperature spreads and the mass flows and, if necessary, further technical data and/or offers with regard to the heat exchange can be units are transmitted to the control platform. The control platform transmits the optimization results in the form of control signals to the control units, which implement them locally, i.e. in particular actually adjust the respective temperature spread and the respective mass flow, for example by means of pumps and/or throttles. There is thus direct control by the control platform via the local control units. The energy systems and/or the delivery points can include the respective control units. Furthermore, the control units can be part of an energy management system of the respective energy system.
Bevorzugt werden als Steuerungseinheiten drehzahlgeregelte und/oder einstellbare Pumpen und/oder Drosseln, insbesondere smarte drehzahlgeregelte und/oder smarte einstellbare Pumpen und/oder Drosseln, verwendet. Speed-controlled and/or adjustable pumps and/or throttles, in particular smart speed-controlled and/or smart adjustable pumps and/or throttles, are preferably used as control units.
Mit anderen Worten sind die Steuerungseinheiten als drehzahl geregelte und/oder einstellbare Pumpen und/oder Drosseln aus gebildet. Dadurch werden vorteilhafterweise technische Ein richtungen für das Einstellen der jeweiligen Temperatursprei zung und des jeweiligen Massenstromes bereitgestellt. Weitere technische Komponenten zum Einstellen der Temperaturspreizung und des Massenstromes, die Bestandteil des jeweiligen Ener giesystems, der jeweiligen Abnahmestelle und/oder des exter nen Wärmenetzes sein können, können vorgesehen sein. In other words, the control units are designed as speed-controlled and/or adjustable pumps and/or throttles. As a result, technical devices are advantageously provided for setting the respective temperature spread and the respective mass flow. Additional technical components for adjusting the temperature spread and the mass flow, which can be part of the respective energy system, the respective delivery point and/or the external heating network, can be provided.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung koppeln die Abnahmestellen ein bezüglich des jeweiligen Energiesys tems internes Wärmenetz mit dem externen Wärmenetz zum Wär meaustausch . According to a preferred embodiment of the invention, the delivery points couple an internal heating network with regard to the respective energy system to the external heating network for heat exchange.
Besonders bevorzugt umfassen die Abnahmestellen hierzu einen Wärmetauscher. Vorteilhafterweise kann dadurch effizient Wär me zwischen dem Wärmenetz und dem jeweiligen Energiesystem ausgetauscht werden. Das externe Wärmenetz ist bevorzugt als Nahwärmenetz, Fern wärmenetz und/oder Dampfnetz ausgebildet. For this purpose, the delivery points particularly preferably comprise a heat exchanger. In this way, heat can advantageously be efficiently exchanged between the heating network and the respective energy system. The external heating network is preferably designed as a local heating network, a long-distance heating network and/or a steam network.
Dadurch können vorteilhafterweise bereits bestehende Wärme netze mit Steuerungseinheiten an wenigstens einem Teil ihrer Abnahmestellen versehen werden, sodass diese in Verbindung mit der Steuerungsplattform einen lokalen Wärmemarkt/Energie- markt ausbilden beziehungsweise in einen solchen integriert werden können. As a result, existing heating networks can advantageously be provided with control units at at least some of their delivery points, so that these form a local heating market/energy market in connection with the control platform or can be integrated into one.
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 eine schematische Darstellung eines Energiemarktes mit einer Steuerungsplattform gemäß einer Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung. Further advantages, features and details of the invention, he play from the exemplary embodiments described below and the drawing. The only figure shows a schematic representation of an energy market with a control platform 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.
Die Figur zeigt eine Steuerungsplattform 1 gemäß einer Ausge staltung der vorliegenden Erfindung. The figure shows a control platform 1 according to an embodiment of the present invention.
Die Steuerungsplattform 1 ist zum Steuern von Wärmeaustau schen zwischen mehreren Energiesystemen 4 ausgebildet. Wei terhin ist die Steuerungsplattform 1 zum Steuern von Strom austauschen zwischen den Energiesystemen 4 ausgebildet. In diesem Sinne bildet die Steuerungsplattform 1 eine bezüglich der Energiesysteme 4 zentrale Einheit zum Koordinieren der Wärmeaustausche und Stromaustausche aus. Mit anderen Worten bildet die Steuerungsplattform 1 eine lokale Energiemarkt plattform zum Austausch und Handel von Energie (Strom und Wärme) zwischen den Energiesystemen 1 aus. Hierzu übermitteln die Energiesysteme 4 Angebote bezüglich einem vorgesehenen, insbesondere prognostizierten Wärmeaustausch und/oder Strom austausch, an die Steuerungsplattform 1, beispielsweise für den nächsten Tag (engl. Day-Ahead). Die Steuerungsplattform 1 bringt die Angebote für Wärmebereitstellung, insbesondere Wärmeerzeugung, und Wärmeverbrauch sowie ergänzend für eine Strombereitstellung, insbesondere für eine Stromerzeugung, und einem Stromverbrauch, mittels einer mathematischen Opti mierung bestmöglich in Übereinstimmung. Die Auflösung kann hierbei eine Stunde, besonders bevorzugt 15 Minuten betragen. Mit anderen Worten wird jede Stunde beziehungsweise alle 15 Minuten eine solche Optimierung durch die Steuerungsplattform 1 durchgeführt. Die Optimierung erfolgt basierend auf einer Zielfunktion, die beispielsweise die Gesamtwärmeverluste mo delliert. The control platform 1 is designed to control heat exchange between a plurality of energy systems 4 . Furthermore, the control platform 1 is designed to control the exchange of electricity between the energy systems 4 . In this sense, the control platform 1 forms a unit that is central to the energy systems 4 for coordinating the exchange of heat and electricity. In other words, the control platform 1 forms a local energy market platform for exchanging and trading energy (electricity and heat) between the energy systems 1 . For this purpose, the energy systems 4 transmit offers relating to an intended, in particular forecast, heat exchange and/or electricity exchange to the control platform 1, for example for the next day (day-ahead). The control platform 1 brings the offers for heat supply, in particular Heat generation and heat consumption and, in addition, for a power supply, in particular for power generation, and power consumption, by means of a mathematical optimization in the best possible way. The resolution here can be one hour, particularly preferably 15 minutes. In other words, such an optimization is carried out by the control platform 1 every hour or every 15 minutes. The optimization is based on a target function that models the total heat loss, for example.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch die Steuerungs plattform 1 basierend auf den mittels der Optimierung ermit telten Wärmeaustauschen die Temperaturspreizungen und die Massenströme wenigstens eines Teils der Energiesysteme an ei ner jeweiligen Abnahmestelle 41 eingestellt. According to the present invention, the temperature spreads and the mass flows of at least some of the energy systems at a respective delivery point 41 are set by the control platform 1 based on the heat exchanges determined by means of the optimization.
Mit anderen Worten steuert die Steuerungsplattform 1 gemäß dem Ergebnis der Optimierung die an den Abnahmestellen 41 vorliegenden Temperaturspreizungen und Massenströme. Hierzu weisen die Abnahmestellen 41 jeweils eine Steuereinheit 42 auf, die mit der Steuerungsplattform 1 Daten/Informationen, insbesondere Daten bezüglich der Steuergrößen Temperatur spreizung und Massenstrom, austauschen können. Der Datenaus tausch beziehungsweise eine zugehörige Datenverbindung ist symbolisch durch die gestrichelten Linien 100 angedeutet. In other words, the control platform 1 controls the temperature spreads and mass flows present at the delivery points 41 according to the result of the optimization. For this purpose, the delivery points 41 each have a control unit 42 which can exchange data/information, in particular data relating to the temperature spread and mass flow control variables, with the control platform 1 . The data exchange or an associated data connection is indicated symbolically by the dashed lines 100 .
Die Wärmeaustausche erfolgen über ein bezüglich der Energie systeme externes Wärmenetz 2. Das Wärmenetz 2 ist bevorzugt als Nahwärmenetz, Fernwärmenetz und/oder Dampfwärmenetz aus gebildet. Die Energiesysteme 4 sind über eine jeweilige Ab nahmestelle 41 mit dem externen Wärmenetz 2 zum Wärmeaus tausch gekoppelt. Die Stromaustausche erfolgen über ein Stromnetz 6. Mit anderen Worten können die Energiesysteme 4 über ihre zugeordnete Abnahmestelle 41 Wärme einspeisen und/oder ausspeisen. Über einen entsprechenden jeweiligen Netzanschlusspunkt können die Energiesysteme 4 elektrische Energie, das heißt Strom, in das Stromnetz 6 einspeisen und/oder ausspeisen. The heat is exchanged via a heating network 2 that is external to the energy system. The heating network 2 is preferably designed as a local heating network, district heating network and/or steam heating network. The energy systems 4 are coupled to the external heating network 2 for heat exchange via a respective acceptance point 41 . The power exchanges take place via a power grid 6. In other words, the energy systems 4 can feed in and/or feed out heat via their assigned delivery point 41. About a corresponding respective network connection point, the energy systems 4 electrical Feed energy, ie electricity, into the power grid 6 and/or feed it out.
Die Energiesysteme 4 umfassen eine Wärmeeinheit 40, insbeson dere eine Wärmeerzeugungseinheit zur Erzeugung von Wärme und/oder eine Wärmeverbrauchseinheit zum Verbrauch von Wärme. Insbesondere umfasst wenigstens eines der Energiesysteme 4 eine Wärmepumpe. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Energiesysteme 4 als Wohngebäude, insbesondere Mehr- oder Einzelfamiliengebäude, ausgebildet sind. The energy systems 4 include a heating unit 40, in particular a heat generation unit for generating heat and/or a heat consumption unit for consuming heat. In particular, at least one of the energy systems 4 includes a heat pump. This is the case in particular when the energy systems 4 are in the form of residential buildings, in particular multi-family or single-family buildings.
Besonders bevorzugt übermitteln die Energiesysteme 4 einen Wertebereich für die jeweilige Temperaturspreizung und den jeweiligen Massenstrom. Mit anderen Worten übermitteln die Energiesysteme 4 die jeweilige einstellbare Temperatursprei zung sowie den maximalen Durchsatz (Massenstrom). Dadurch ist es der Steuerungsplattform 1 möglich, die lokale Temperatur spreizung und den lokalen Massenstrom derart einzustellen, dass beispielsweise möglichst wenig thermische Verluste in nerhalb des externen Wärmenetzes 2 auftreten. Beispielsweise würde durch ein Energiesystem 4, welches zu wenig Wärme aus speist, die Rücklauftemperatur erhöht, wodurch die Netzkapa zität des Wärmenetzes 2 sinken würde. Die vorliegende Ausge staltung der Erfindung verhindert dies, da die Abnahme der Wärme direkt vor Ort an der Abnahmestelle durch die Steue rungsplattform steuerbar ist, und basierend auf einer Opti mierung möglichst optimal, beispielsweise bezüglich der ge nannten Verluste, betrieben werden kann. The energy systems 4 particularly preferably transmit a value range for the respective temperature spread and the respective mass flow. In other words, the energy systems 4 transmit the respective adjustable temperature spread and the maximum throughput (mass flow). This makes it possible for the control platform 1 to set the local temperature spread and the local mass flow in such a way that, for example, as few thermal losses as possible occur within the external heating network 2 . For example, the return temperature would be increased by an energy system 4, which feeds too little heat, as a result of which the network capacity of the heating network 2 would decrease. The present embodiment of the invention prevents this, since the removal of the heat can be controlled directly on site at the point of consumption by the control platform and can be operated as optimally as possible, for example with regard to the losses mentioned, based on an optimization.
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. Bezugszeichenliste Although the invention has been illustrated and described in detail by means of the preferred exemplary embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived from this by a person skilled in the art without departing from the protective scope of the invention. reference list
1 Steuerungsplattform1 control platform
2 externes Wärmenetz 4 Energiesystem 2 external heat network 4 energy system
6 Stromnetz 6 power grid
40 Wärmeinheit 40 heat units
41 Annahmestelle 41 acceptance point
42 Steuereinheit 100 Datenverbindung 42 control unit 100 data link

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zum Steuern von Wärmeaustauschen zwischen mehre ren Energiesystemen (4), wobei jedes Energiesystem (4) eine oder mehrere Wärmeeinheiten (40) zur Wärmebereitstellung und/oder zum Wärmeverbrauch aufweist, und die Energiesysteme (4) über eine jeweilige Abnahmestelle (41) Wärme über ein be züglich der Energiesysteme (4) externes Wärmenetz (2) austau chen können, wobei das Steuern der Wärmeaustausche mittels einer bezüglich der Energiesysteme (4) zentralen Steuerungs plattform (1) erfolgt, die Wärmeaustausche zwischen den Ener giesystemen (4) basierend auf einer Optimierung steuert, ge kennzeichnet dadurch, dass die Steuerungsplattform (4) basie rend auf den mittels der Optimierung ermittelten Wärmeaustau schen die Temperaturspreizungen und die Massenströme wenigs tens eines Teils der Energiesysteme (4) an der jeweiligen Ab nahmestelle (41) einstellt. 1. A method for controlling heat exchanges between a number of energy systems (4), each energy system (4) having one or more heat units (40) for providing heat and/or for consuming heat, and the energy systems (4) via a respective delivery point (41) Heat can be exchanged via an external heating network (2) with regard to the energy systems (4), the heat exchange being controlled by means of a central control platform (1) with regard to the energy systems (4), the heat exchanges between the energy systems (4) being based controlled on the basis of an optimization, characterized in that the control platform (4) sets the temperature spreads and the mass flows of at least part of the energy systems (4) at the respective take-off point (41) based on the heat exchange determined by means of the optimization.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Energiesysteme (4) einen Wertebereich ihrer jeweiligen Temperaturspreizung und/oder ihres jeweiligen Massenstromes an die Steuerungsplattform (1) übermitteln, die die Wertebe reiche bei der Optimierung berücksichtigt. 2. The method as claimed in claim 1, characterized in that the energy systems (4) transmit a range of values for their respective temperature spread and/or their respective mass flow to the control platform (1), which takes the ranges of values into account in the optimization.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuerungsplattform (1) als lokale Energiemarktplattform ausgebildet ist, wobei die Wertebereiche im Rahmen eines je weiligen Angebotes für einen Wärmeaustausch an die Steue rungsplattform (1) übermittelt werden. 3. The method as claimed in claim 2, characterized in that the control platform (1) is designed as a local energy market platform, with the value ranges being transmitted to the control platform (1) as part of a respective offer for a heat exchange.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Angebot weitere technische Informationen über die jewei ligen Wärmeeinheiten (40), insbesondere eine maximal bereit stellbare Wärmemenge und/oder eine maximale verbrauchbare Wärmemenge, umfasst. 4. The method according to claim 3, characterized in that the offer includes further technical information about the respective heat units (40), in particular a maximum amount of heat that can be made available and/or a maximum amount of heat that can be consumed.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass die Steuerungsplattform (1) mit- tels der Optimierung die bezüglich einer Zielfunktion der Op timierung optimalen Wärmeaustausche für einen kommenden Tag, insbesondere den nächsten Tag, ermittelt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control platform (1) with By means of the optimization, the heat exchanges that are optimal with regard to a target function of the optimization for a coming day, in particular the next day, are determined.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass als Zielfunktion die Gesamtwärmeverluste, der Gesamtwärmeum satz und/oder die Gesamtemissionen, insbesondere bezüglich Kohlenstoffdioxid, verwendet werden. 6. The method as claimed in claim 5, characterized in that the total heat losses, the total heat conversion and/or the total emissions, in particular with regard to carbon dioxide, are used as the target function.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Optimierung eine Vorhersage der Außentemperatur für den kommenden Tag berücksichtigt wird. 7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that a prediction of the outside temperature for the coming day is taken into account in the optimization.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet dadurch, dass wenigstens ein Teil der Abnahme stellen (41) bezüglich ihrer Temperaturspreizung und/oder be züglich ihres Massenstromes mittels einer bezüglich der Ab nahmestelle lokalen Steuerungseinheit (42) einstellbar sind, wobei das Steuern der Wärmeaustausche mittels der Steuerungs plattform (1) über die lokalen Steuerungseinheiten (42) er folgt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least some of the acceptance points (41) can be adjusted with regard to their temperature spread and/or their mass flow by means of a control unit (42) local to the acceptance point, the controlling the heat exchanges using the control platform (1) via the local control units (42) he follows.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass als Steuerungseinheiten (42) drehzahlgeregelte und/oder ein stellbare Pumpen und/oder Drosseln verwendet werden. 9. The method according to claim 8, characterized in that speed-controlled and/or adjustable pumps and/or throttles are used as control units (42).
10. Steuerungsplattform (1) zum Steuern von Wärmeaustauschen zwischen mehreren Energiesystemen (4), wobei jedes Energie system (4) eine oder mehrere Wärmeeinheiten (40) zur Wärmebe reitstellung und/oder zum Wärmeverbrauch aufweist, und die Energiesysteme (4) über eine jeweilige Abnahmestelle (41) Wärme über ein bezüglich der Energiesysteme (4) externes Wär menetz (2) austauchen können, wobei das Steuern der Wärmeaus tausche mittels der bezüglich der Energiesysteme (4) zentra len Steuerungsplattform (1) erfolgt, die dazu ausgebildet ist, die Wärmeaustausche zwischen den Energiesystemen (4) ba sierend auf einer Optimierung zu steuern, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Steuerungsplattform (1) dazu ausgebildet ist, basierend auf den mittels der Optimierung ermittelten Wärmeaustauschen die Temperaturspreizungen und die Massen ströme wenigstens eines Teils der Energiesysteme (4) an der jeweiligen Abnahmestelle (41) einzustellen. 10. Control platform (1) for controlling heat exchanges between a plurality of energy systems (4), each energy system (4) having one or more thermal units (40) for providing heat and/or for consuming heat, and the energy systems (4) via a respective one Delivery point (41) can exchange heat via a heat network (2) external to the energy systems (4), the heat exchange being controlled by means of the central control platform (1) with regard to the energy systems (4), which is designed to To control heat exchanges between the energy systems (4) based on optimization, characterized characterized in that the control platform (1) is designed to set the temperature spreads and the mass flows of at least part of the energy systems (4) at the respective delivery point (41) based on the heat exchanges determined by means of the optimization.
11. Steuerungsplattform (1) gemäß Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, dass diese als lokale Energiemarktplattform ausgebildet ist. 11. Control platform (1) according to claim 10, characterized in that it is designed as a local energy market platform.
12. Steuerungsplattform (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahmestellen (41) lokale Steuerungseinheiten (42) aufweisen, mittels welchen Steue rungseinheiten (42) die jeweiligen Temperaturspreizungen und Massenströme einstellbar sind. 12. Control platform (1) according to claim 10 or 11, characterized in that the delivery points (41) have local control units (42) by means of which control units (42) the respective temperature spreads and mass flows can be adjusted.
13. Steuerungsplattform (1) gemäß Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, dass die Steuerungseinheiten (42) als drehzahl geregelte und/oder einstellbare Pumpen und/oder Drosseln aus gebildet sind. 13. Control platform (1) according to claim 12, characterized in that the control units (42) are designed as speed-controlled and/or adjustable pumps and/or throttles.
14. Steuerungsplattform (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahmestellen (41) ein bezüglich des jeweiligen Energiesystems (4) internes Wärme netz mit dem externen Wärmenetz (2) zum Wärmeaustausch kop peln. 14. Control platform (1) according to one of claims 10 to 12, characterized in that the delivery points (41) peln with respect to the respective energy system (4) internal heat network with the external heat network (2) for heat exchange.
15. Steuerungsplattform (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Wärmenetz (2) als Nahwärmenetz, Fernwärmenetz und/oder Dampfnetz ausgebil det ist. 15. Control platform (1) according to one of claims 10 to 14, characterized in that the external heating network (2) is designed as a local heating network, district heating network and/or steam network.
PCT/EP2021/060696 2020-07-20 2021-04-23 Method for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, and control platform WO2022017654A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020209046.7A DE102020209046A1 (en) 2020-07-20 2020-07-20 Method for controlling heat exchanges between multiple energy systems and control platform
DE102020209046.7 2020-07-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022017654A1 true WO2022017654A1 (en) 2022-01-27

Family

ID=75914480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/060696 WO2022017654A1 (en) 2020-07-20 2021-04-23 Method for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, and control platform

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020209046A1 (en)
WO (1) WO2022017654A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0503173A1 (en) * 1991-03-04 1992-09-16 Information Service, International Dentsu, Ltd. Plant activation display apparatus
US20110101119A1 (en) * 2008-02-13 2011-05-05 Dynatronic Gmbh Heating system producing electricity
US20120010757A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Emerson Prcess Management Power & Water Solutions, Inc. Energy management system
EP3518369A1 (en) 2018-01-30 2019-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Method and control device for regulating electric power transfer and power network
EP3647899A1 (en) * 2018-10-29 2020-05-06 Siemens Schweiz AG Method for operating a valve, related electronic control unit and valve drive

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005012597A1 (en) 2004-10-07 2006-04-27 Techem Energy Services Gmbh & Co. Kg Method for determining a heating surface supply state and supply state regulation
EP3006682B1 (en) 2014-10-07 2022-08-03 Orcan Energy AG Device and method for operating a heating distribution station
GB2531828A (en) 2015-03-24 2016-05-04 Intelligent Energy Ltd An energy resource network
WO2017186313A1 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Katholieke Universiteit Leuven Cluster control of heterogeneous clusters of thermostatically controlled loads using tracer devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0503173A1 (en) * 1991-03-04 1992-09-16 Information Service, International Dentsu, Ltd. Plant activation display apparatus
US20110101119A1 (en) * 2008-02-13 2011-05-05 Dynatronic Gmbh Heating system producing electricity
US20120010757A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Emerson Prcess Management Power & Water Solutions, Inc. Energy management system
EP3518369A1 (en) 2018-01-30 2019-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Method and control device for regulating electric power transfer and power network
EP3647899A1 (en) * 2018-10-29 2020-05-06 Siemens Schweiz AG Method for operating a valve, related electronic control unit and valve drive

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020209046A1 (en) 2022-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011051673A1 (en) Power Management System
DE102011051671A1 (en) Optimization system using an iterative expert engine
CN105528466A (en) Wind power optimal planning modeling method considering adaptability and economy of power system
WO2022073667A1 (en) Method for controlling power exchanges and heat exchanges between a plurality of energy systems by means of a central control platform
EP3251076A1 (en) Method for improving the capacity utilization of a low-voltage network
EP3469680A1 (en) Method, computer program product, device, and energy cluster service system for managing control targets, in particular load balancing processes, when controlling the supply, conversion, storage, feed, distribution, and/or use of energy in an energy network
EP3767770A1 (en) Method for controlling an exchange of energy within an energy system and energy system
EP1987402A1 (en) Model-based predictive regulation of a building energy system
EP2843788A2 (en) Method for operating a power plant system
EP4150731A1 (en) Method and apparatus for controlling energy exchanges
DE102018213862A1 (en) Methods of controlling an exchange of energy between energy subsystems on equal terms; Control center; Energy system; Computer program and storage medium
WO2021209179A1 (en) Controlling a heat network
WO2022017654A1 (en) Method for controlling heat exchange between a plurality of energy systems, and control platform
WO2023274666A1 (en) Method and control unit for controlling a heat grid
WO2022242934A1 (en) Control unit and method for controlling operation of a heat generation plant of an energy system
WO2022073668A1 (en) Method for controlling heat/cold exchanges between a plurality of energy systems, and control platform
DE102020203853A1 (en) Method for controlling an energy system and associated device
WO2021219265A1 (en) Method for controlling heat exchanges and associated control device
DE102018214717A1 (en) Method for controlling an exchange of energy in an energy system; Control center; Energy system; Computer program and storage medium
DE10244469B4 (en) Process for the formation of physical and structural models of distributed cogeneration plants
WO2022073669A1 (en) Method for operating an energy system by means of an energy management system
EP3859929B1 (en) Energy system and method and devices for managing the same
EP4312330A1 (en) Method and device for controlling the exchange of energy between several energy systems
DE102021214816A1 (en) Method and system for controlling a power grid
DE102022204250A1 (en) Method and device for controlling a power network

Legal Events

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

Ref document number: 21725402

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21725402

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1