本發(fā)明涉及一種用于運行用于控制連接到供電網的運行裝置的能量管理裝置的方法,其中受控制的運行裝置的要求的和/或提供的最大功率為至少3kW。此外,本發(fā)明涉及一種對應的能量管理裝置以及一種計算機程序。
背景技術:
大型建筑和工業(yè)設施通常具有自動化系統,其控制各個設備和設備組。該自動化系統可以包括能量管理裝置,其可以監(jiān)視受控制的和不受控制的設備的能量消耗并且受控制的設備在激活的能量管理裝置的情況下可以控制為,使得提高能量效率和/或限制負載峰值。
運行裝置,諸如大型建筑和工業(yè)設施,越來越多地具有能量產生裝置,例如光伏發(fā)電系統、風力發(fā)電系統等。此外通常在供電網中增加一部分再生能量并且通過再生能量獲得的能量產生不能自由控制。而在傳統的供電網中常見的是,能量產生與所需的能量消耗相匹配,當運行裝置可以既作為耗電器也作為能量產生器起作用并且利用再生能量時,這不是在所有情況下都是可能的。此外,連接到供電網的多個單個的運行裝置的能量效率的優(yōu)化不一定導致運行裝置整體的優(yōu)化的能量效率。
技術實現要素:
因此,本發(fā)明要解決的技術問題是,提供一種用于運行能量管理裝置的方法,通過該方法可以提高供電網中的能量效率和/或能夠對在供電網中產生的能量的量的變化作出更靈活的反應。
按照本發(fā)明,上述技術問題通過開頭提到的類型的方法來解決,該方法包括以下步驟:
a.從配備給供電網的電網運營商或能量供應商的能量管理裝置外部的服務器裝置接收信息數據組,該信息數據組描述了耦合信息或耦合信息的時間變化,其中耦合信息描述了在通過運行裝置引起的裝置負載和在優(yōu)化間隔期間待優(yōu)化的目標參量之間的關系,
b.通過由能量管理裝置關于目標參量優(yōu)化負載特性來確定負載特性,該負載特性描述了在優(yōu)化間隔期間運行裝置的裝置負載的預測的時間變化,
c.將負載特性提供到服務器裝置,并且
d.通過能量管理裝置在優(yōu)化間隔內依據通過負載特性對于瞬時運行時間點預先給定的對于裝置負載的預定值來控制運行裝置。
按照本發(fā)明建議,通過能量管理裝置確定負載特性,該負載特性描述了裝置負載在時間優(yōu)化間隔期間的時間變化,其中該確定依據通過配備給供電網或能量供應商的能量管理裝置外部的服務器裝置所提供的信息數據組進行。供電網尤其可以是用于向運行裝置提供電能的網絡,但是也可以是另外的供電網,例如天燃氣網絡或其中以熱或蒸汽形式提供能量的網絡。
負載特性可以表示裝置負載的負載值的序列,以示出裝置負載的時間變化。負載值可以作為裝置負載分別描述通過運行裝置在時間點或在時間間隔內所需的和/或提供的功率。各個功率值例如可以按照kW或MW給出。負載特性可以描述正的裝置負載,其描述了所需的功率,和/或負的裝置負載,其描述了提供給供電網的功率。通過預定信息數據組可以調整供電網中的預測的運行情況的運行裝置的負載特性。服務器裝置可以通過供電網的運營商或通過能量供應商來運行。其可以與能源市場、能夠使能源市場上的多個運行裝置共同存在的整合機構、和/或能夠使能源市場上的多個能量供應商共同存在的虛擬發(fā)電站相關聯。通過按照本發(fā)明的信息交換,也就是接收信息數據組并且將負載特性提供給服務器裝置,實現了,不僅局部對于單個的運行裝置進行裝置負載(和由此能量產生和能量消耗)的優(yōu)化,而且對于整個供電網或對于至少部分的供電網能夠實現負載的整體優(yōu)化。
通過能量管理裝置關于目標參量對負載特性進行優(yōu)化,其中通過服務器裝置提供至少一個耦合信息,其描述了在裝置負載和待優(yōu)化的目標參量之間的關系。目標參量的類型規(guī)定了,關于哪個特征進行優(yōu)化。目標參量例如可以是預測的CO2消耗或不可再生能量的消耗,其被最小化。替換地或補充地,作為目標參量,在能量產生處的一部分可再生能量例如可以被最大化。當運營商能夠協助運行裝置主動地提高整體效率和由此供電網和供電的運行裝置的環(huán)境友好性時,尤其可以使用提到的目標參量。替換地或補充地可以的是,通過能量供應商,對于能量供應的價格構成被實施為,使得運行裝置的運營商被激勵,運行裝置被運行為,使得具有與之連接的運行裝置的供電網總體上是特別效率的并且由此也可以有利運行。作為目標參量,因此也可以分析對于來自于供電網的能量的開銷或對于為供電網提供的能量的收益。在預定面向效率的價格結構和優(yōu)化開銷或報酬的情況下這還導致具有與之連接的運行裝置的供電網的效率的提高。
負載特性的確定可以通過將確定了目標參量的開銷函數最小化或最大化來進行。特別地,目標參量和由此開銷函數可以取決于多個因素。在該情況下可以考慮單個的因素作為加權和,但是在因素之間的非線性耦合也是可能的。
在確定負載特性的范圍內,可以考慮運行裝置的預定的運行參數和/或特征,其在使用者側或通過另外的裝置來預先給定。例如在運行工業(yè)設施時需要工業(yè)設施的各個元件的特定運行時間,以實現預定的生產量。如果應當空調調節(jié)技術裝置或房間,則典型地維持預定的溫度范圍。因此根據運行裝置的類型得出一定的預定的邊界條件,其可以在對負載特性進行優(yōu)化時被考慮。同樣適用于對運行裝置的控制,因為在此還始終應當進行控制,使得滿足預定的要求。因此在按照本發(fā)明的方法中,可以分別在至少一個邊界條件下實現優(yōu)化和/或控制。
耦合信息尤其可以是在消耗的或提供的能量與目標參量之間的比例因素,該能量特別是可以計算為關于負載特性的逐段積分。例如可以提供每KWh的CO2消耗或價格作為耦合信息。特別地在此可能的是,僅考慮有功功率。但是,在負載特性和目標參量之間的關系和由此耦合信息還可以是更復雜的。例如可以使用“分級的”比例因素,其中對于不同的提供的或消耗的能量的量逐段地設置不同的比例因素。但是,耦合信息還可以規(guī)定或參數化在負載特性和目標參量之間的任意其它功能性關系。
特別地,優(yōu)化間隔可以是一天,但是也可以是幾天、半天、六小時等。此外可能的是,除了對于優(yōu)化間隔的負載特性之外還計算對于較長的時間段的另外的負載特性,特別是對于一周、一月或一年,并且將其提供給服務器裝置。長期的負載特性能夠使供電網的運營商及時地規(guī)劃相應的措施,例如發(fā)電站投入使用,由此可以進一步提高供電網的整體效率。為了計算負載特性的中期和長期的預測,可以通過服務器裝置提供另外的耦合信息,但是也可以僅由運行裝置的運行參數和/或特征本身確定相應的中期和長期間的負載特性并且將其提供給服務器裝置。
耦合信息可以是隨時間變化的并且特別地也在優(yōu)化間隔期間改變。耦合信息可以是(特別是通過服務器裝置)依據供電網的運行參數預測的耦合信息或者通過服務器裝置的使用者來提供。其可以通過分別不同的提供給供電網的運營商的信息來確定。信息數據組的信息,特別是耦合信息,可以被選擇為,使得在確定負載特性的范圍內在能量供應商側期望的、在供電網接頭處的運行裝置的狀態(tài)是有利的。如果例如傳送價格信息作為耦合信息,則對于預期能量消耗比能量生產更小的時間可以預先給定低的價格。
補充地,信息數據組可以包括固定的偏移量,其被添加到目標參量。當目標參量的優(yōu)化與另外的參量(例如工業(yè)設施中的生產量)的優(yōu)化同時進行時,這是特別具有優(yōu)勢的。目標參量的變化,例如由于負載特性的改變,由此依據偏移量被不同地加權。相應的偏移量例如可以表示能量供應的基本開銷。
在服務器裝置和能量管理裝置之間的通信尤其可以通過可網絡調用的功能或者通過網絡協議進行,該可網絡調用的功能例如通過SOAP來實施,該網絡協議描繪了具有可設置或可讀取的特征的、作為對象的網絡參與者,例如BAC協議或OPC UA。數據交換尤其可以通過因特網或VPN進行?;A的網絡可以是完全電纜連接的、完全無線的或者是部分電纜連接和部分無線的。
優(yōu)選地,服務器裝置還實施如下可能性,通過能量管理裝置一次地從能量管理裝置向服務器裝置提供的數據又從服務器裝置調用。這能夠實現在能量管理裝置側上的特別簡單的數據重構,例如在重新啟動或重新配置能量管理裝置之后。
可以在優(yōu)化間隔之前在預定的時間間隔內執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的步驟a)至c)。特別地,可以在優(yōu)化間隔之前在預定的時間間隔內傳送負載特性,該時間間隔相應于整個優(yōu)化間隔、優(yōu)化間隔的三分之二、優(yōu)化間隔的一半或優(yōu)化間隔的三分之一。特別地在按照本發(fā)明的方法中僅能預先給定最小時間間隔,從而可以較早地傳輸負載特性。
可以在優(yōu)化間隔之前多次在多個時間間隔的時間點執(zhí)行步驟a)至c)。可以在重復執(zhí)行步驟a)至c)時特別地依據前面?zhèn)鬏數呢撦d特性來確定由服務器裝置傳輸的信息數據組。優(yōu)選地,服務器裝置與多個能量管理裝置通信,并且依據提供的負載特性和/或多個或所有這些能量管理裝置的其它信息來確定在重復的范圍內傳輸到這些能量管理裝置中的一個的信息數據組。由此在由服務器裝置和一個或多個能量管理裝置構成的總連接中實現目標參量的迭代優(yōu)化。
運行裝置可以通過能量管理裝置在優(yōu)化間隔內依據給出了在通過負載特性對于瞬時運行時間點預定的、裝置負載的預定值與裝置負載的瞬時實際值之間的差的差值來控制。裝置負載的實際值例如可以取決于運行裝置的一個或多個操作者的活動。一些耗電器例如可以被手動地接通或斷開。此外,運行裝置的多個能量轉換元件的裝置負載取決于外部預定的因素??照{裝置或光伏發(fā)電系統的裝置負載例如可以取決于天氣。在按照本發(fā)明的方法中具有優(yōu)勢的是,運行裝置盡可能被運行為,使得差值被最小化并且運行裝置由此在電網接頭側表現為與在前面確定的負載特性中說明的一樣。
差值的嚴格最小化可以導致,運行裝置可以不完全滿足其功能,例如可以降低工業(yè)設施的生產、僅能不完整地進行房間的空調調節(jié)等。在供電網的不同的運行情況下,與負載特性的偏差可以同時強烈降低供電網的效率,并且在另外的運行情況下幾乎不影響供電網的效率。因此具有優(yōu)勢的是,信息數據組描述了差信息或差信息的時間變化,其中差信息描述了在差值和目標參量之間的關系,其中運行裝置依據目標參量來控制。在控制的范圍內由此可以考慮,與負載特性的多強的偏差對待優(yōu)化的目標參量產生影響。例如可以確定,當運行裝置的裝置負載與負載特性偏差時,CO2排放多強地增加或何種程度地降低一部分可再生能量。差信息還可以是價格信息,由此可以通過能量管理裝置計算,與負載特性的偏差導致哪些開銷。按照本發(fā)明的方法由此能夠在控制運行裝置的范圍內考慮,在權衡通過與負載特性的偏差提供的功能性時,與負載特性的何種程度的偏差在經濟和/或生態(tài)學上是合適的。在此,差信息可以描述在目標參量和差值之間的各種類型的關系,也就是特別是比例或具有分級的比例因素的逐段的比例。
通過能量管理裝置可以從服務器裝置接收負載調整請求,據此通過能量管理裝置相應于負載調整請求來調整負載特性。負載調整請求可以在優(yōu)化間隔開始之前已經和/或在優(yōu)化間隔期間進行。當在整個供電網中提供的和/或消耗的能量強烈與對于相應的時間點預測的消耗的和/或提供的能量偏差時,負載調整請求例如可以從服務器裝置發(fā)送,由此需要調整,以均衡消耗的和提供的能量。而典型地是,在消耗的和提供的能量之間的不均衡通過外部能源市場來均衡,在經濟和/或生態(tài)學上是合適的是,通過負載調整請求來調整一個或多個連接的運行裝置的負載特性。
可以的是,通過能量管理裝置依據影響運行裝置的裝置負載的至少一個運行參數和/或影響運行裝置的裝置負載的、運行裝置的至少一個特征來確定描述了在優(yōu)化間隔內的裝置負載的容差范圍的時間變化的容差特性,并將其傳輸到服務器裝置,據此負載調整請求被確定為,使得調整后的負載特性處于容差范圍內。在一些運行情況下,多個運行裝置可以簡單地調整負載特性,而不會損失功能性。由此例如可以在運行裝置中設置蓄電池,其可以短期地輸出或接收附加能量。在許多應用情況下,加熱和制冷系統可以基于系統的熱慣性至少稍微時間偏移加熱和制冷間隔,由此可以提供對于負載特性的容差。通過由能量管理系統將相應的容差特性提供給服務器裝置以及在一個或多個能量管理系統上使用調整各個容差特性的負載調整請求,可以實現供電網中消耗的和提供的能量的特別生態(tài)學和經濟的均衡。
優(yōu)選地,可以給能量管理系統提供信息,提供何種程度的相應的容差在生態(tài)學和/或經濟上是有利的。因此,信息數據組可以描述至少一個容差信息或容差信息的時間變化,其中容差信息描述了在基于可能的負載調整請求的負載特性的調整與目標參量之間的關系,其中依據容差信息來確定容差特性。容差信息尤其可以包括在對于負載特性的不同的調整方向的調整和目標參量之間的不同關系,也就是關于較大的通過運行裝置所需的功率或較小的通過運行裝置提供的功率,或反之。容差信息尤其可以是比例因素,其中比例因素對于不同強度的偏差可以是不同的,從而達到分級的比例。
信息數據組可以描述功率最大值信息,其描述了在目標參量與在預定的時間間隔內,特別是優(yōu)化間隔內通過運行裝置提供的和/或要求的功率的最大值之間的關系,其中負載特性的確定和/或運行裝置的控制依據功率最大值信息進行。通過運行裝置的高的功率峰值對于具有與之相連的耗電器的供電網的有效運行典型地尤其是不利的。因此,在該情況下由能量供應商計算對于功率峰值規(guī)定的附加開銷。由此具有優(yōu)勢的是,在信息數據組的范圍內提供信息,何種程度的功率峰值在確定的負載特性中或在控制的范圍內影響目標參量的優(yōu)化,也就是特別地,通過何種程度的高的功率峰值引起經濟和/或生態(tài)學的缺陷。
信息數據組可以描述無功功率信息或無功功率信息的時間變化,其中無功功率信息描述了在運行裝置的無功功率與在優(yōu)化間隔期間的目標參量之間的關系,其中負載特性的確定和/或運行裝置的控制依據無功功率信息進行。通過無功功率附加地加重了供電網的負荷。根據供電網的運行狀態(tài),該負荷可以具有不同的影響。因此具有優(yōu)勢的是,在負載特性的確定和/或運行裝置的控制的范圍內考慮供電網被無功功率影響的強度。
至少在優(yōu)化間隔期間,涉及運行裝置的裝置負載的采集數據通過能量管理裝置重復地采集并且被提供給服務器裝置。由此給服務器裝置提供關于運行裝置的實際負載過程的具體數據,其尤其可以被用于計算目的和/或優(yōu)化目的。
在步驟a)之前可以通過服務器裝置將配置數據組傳輸到能量管理系統,據此能量管理系統依據配置數據組來調整負載特性的確定和/或容差特性的確定和/或運行裝置的控制。還可以調整采集數據的確定或該數據的提供之間的間隔。配置數據組相應于“合同”的技術對立面,通過其規(guī)定在能量管理裝置和服務器裝置之間進行數據交換的技術參數??赡艿氖?,自動地或手動地從在能量管理系統或運行裝置的運營商與供電網的運營商之間的合同的規(guī)定中導出相應的配置數據組。
配置數據組尤其可以包括關于配置數據組的有效期的信息。補充地或替換地,配置數據組可以預先給定關于優(yōu)化間隔提供負載特性的至少一個時間點和/或優(yōu)化間隔的長度。還可以通過配置數據組確定優(yōu)化間隔的特別是周期重復的開始、對于功率最大值確定的間隔的長度、通過能量管理來傳送對于中期或長期的負載特性的其它預測信息的時間點、對于測量數據的測量間隔和/或對于通過信息數據組傳輸的信息的數據格式和/或負載或容差特性。
除了按照本發(fā)明的方法,本發(fā)明還涉及一種用于控制連接到供電網的運行裝置的能量管理裝置,其中受控制的運行裝置的要求的和/或提供的最大功率為至少3kW,其中能量管理裝置構造為用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。能量管理裝置可以包括用于從通過電網運營商或能量供應商運行的服務器裝置中接收信息數據(其尤其包括開銷信息)的部件,和用于將對于運行裝置的預測的負載特性發(fā)送到服務器裝置的部件。用于發(fā)送和接收的部件尤其可以共同地以通信模塊的形式被提供,其既可以作為獨立的裝置(Gateway,網關)設置在單獨的殼體中,也可以集成在例如能量管理裝置的計算裝置中。通信模塊由此構成接口,其提供在能量管理裝置與電網運營商/電網供應商,更確切地說在那里的服務器裝置之間的通信可能性。為此,在通信模塊側存在硬件部件和軟件部件,其構成用于接收信息數據組、用于提供或發(fā)送負載特性和可能的(特別是在初始化的范圍內關于配置數據組)進一步描述的數據交換的通信模塊。附加地,能量管理裝置可以具有用于根據按照本發(fā)明的方法的步驟b)確定負載特性的部件和用于根據按照本發(fā)明的方法的步驟d)控制運行裝置的部件。
按照本發(fā)明的能量管理裝置可以是對于運行裝置的自動化系統的部件,但是也可以的是,能量管理裝置與自動化裝置分開地構造并且可以與該自動化裝置例如通過可網絡調用的功能進行通信。對于在服務器裝置與能量管理裝置之間的通信的功能可以是能量管理裝置的集成的組件。但是,能量管理裝置還可以構造為,使得與服務器裝置的通信通過單獨的模塊來提供,該模塊例如通過網絡連接特別是通過可網絡調用的功能與能量管理裝置的其它部件通信,其用于確定負載特性和/或控制運行裝置。對于按照本發(fā)明的方法所解釋的特征可以等效地轉用到按照本發(fā)明的能量管理裝置。
此外,本發(fā)明涉及一種計算機程序,其中在計算裝置上運行計算機程序時計算裝置構造按照本發(fā)明的能量管理裝置。對于按照本發(fā)明的方法或對于按照本發(fā)明的能量管理裝置所解釋的特征可以以在那里描述的優(yōu)點等效地轉用到按照本發(fā)明的計算機程序。
附圖說明
以下實施例以入相關的附圖描述了本發(fā)明的其它特征和細節(jié)。附圖中:
圖1示意性示出了按照本發(fā)明的方法的時間流程,和
圖2示意性示出了按照本發(fā)明的能量管理裝置及其與運行裝置和給供電網配備的服務器裝置的連接。
具體實施方式
圖1示意性示出了用于運行用于控制連接到供電網的未示出的運行裝置的能量管理裝置1的方法的時間流程。受控制的運行裝置的要求的和/或提供的功率是至少3kW。圖1示意性示出了時間流程,其中在左圖像邊緣示出時間上較早的流程并且在右圖像邊緣示出時間上較晚的流程。此外示意性地示出了能量管理裝置1、給供電網配備的且特別是通過供電網的運營商來運行的服務器裝置2和時間軸3。通過箭頭4、5、6、7、8、9分別示出了在能量管理裝置1和服務器裝置2之間的通信過程。在能量管理裝置1和服務器裝置2的范圍內分別示出時間范圍10、11、12和13、14、15,在其中能量管理裝置1或服務器裝置2執(zhí)行對于所描述的方法重要的功能。
方法在時間點16以通過箭頭4示出的配置數據組從服務器裝置2至能量管理裝置1的傳輸來開始。在能量管理裝置1和服務器裝置2之間的通信在這個和下面描述的通信過程期間分別通過對可網絡調用的功能的調用來實現,該功能例如通過SOAP來調用。
配置數據組從服務器裝置2至能量管理裝置1的傳輸可以通過如下進行,即,服務器裝置2調用能量管理裝置1的可網絡調用的功能,以便將相應的配置數據設置為相應的值。替換地,能量管理裝置1可以調用通過服務器裝置2實現的可網絡調用的功能,以從服務器裝置2調用配置數據組。優(yōu)選地,實施所描述的功能中的兩個,其中方法通??梢酝ㄟ^對能量管理裝置1的可網絡調用的功能的調用來開始設置配置數據,但是在能量管理裝置的數據損失的情況下,例如在重啟的情況下,可以再次從服務器裝置2調用相應的配置數據。同樣進行通過箭頭5、7和9示出的、從服務器裝置2至能量管理裝置1的另外的數據傳輸,從而對于各個所傳輸的數據,在服務器裝置2上或在能量管理裝置1上分別實施所解釋的取數功能或設置功能。原則上同樣進行從能量管理裝置1至服務器裝置2的數據傳輸,如其通過箭頭6和8所示的那樣,其中在該情況下在服務器裝置2側實施用于設置數據的設置功能,并且在能量管理裝置1上實施在其調用時向服務器裝置2提供數據的取數功能。
特別地,配置數據組規(guī)定了在另外的方法中使用的時間點和時間間隔。特別地,配置數據組描繪了在能量管理裝置1和相關的運行裝置的運營商與供電網的運營商或經銷商之間的合同的技術上重要的參數,該運營商或經銷商通過供電網為運行裝置提供能量和/或從其接收能量。通過服務器裝置2可以特別是自動地從電子合同數據組中生成配置數據組的數據。
特別地,配置數據組包括合同的起始時間點和結束時間點以及時間間隔,在該時間間隔內應當分別確定通過運行裝置要求的功率的最大值。通過配置數據組,可以給能量管理裝置分配明確的標識,其尤其由合同ID和裝置ID組成。此外,在配置數據組的范圍內可以規(guī)定數據格式和與所傳輸的數值對應的單位。與數值對應的單位替換地也可以在另外的通過箭頭5、6、7、8、9示出的通信的范圍內按照數據字段來傳輸。
配置數據組的其它數據可以規(guī)定優(yōu)化間隔17的長度以及時間點18、19、20、21、22的相對位置,在該時間點進行通過箭頭5、6、7、8示出的在能量管理裝置1和服務器裝置2之間的數據傳輸,或者在該時間點優(yōu)化間隔17開始。例如可以相對于時間點22來規(guī)定時間點18并且相對于時間點18來規(guī)定時間點9等等。時間點18、19、20、21、22的相對位置彼此分別通過距另外的時間點中的一個的時間間隔來規(guī)定。
附加地,利用配置數據組來傳送用于傳輸長期的和短期的負載特性的間隔長度和時間點,其中各自的間隔比優(yōu)化間隔更長,例如對于短期的負載特性為一個月,而對于長期的負載特性為一年或幾年。短期的和長期的負載特性的確定和傳輸沒有示出。在通過配置數據組確定的時間點通過對在運行裝置的持續(xù)運行中收集的運行數據的統計分析來確定短期的和長期的負載特性并且將其傳輸到服務器裝置2。
此外,配置數據組描述了,在哪個間隔內通過能量管理裝置1來采集運行裝置的裝置負載所涉及的采集數據并且應當將其提供給服務器裝置2。采集數據的采集和提供在圖1中未示出并且可以持續(xù)地在后臺或也僅在優(yōu)化間隔內進行。
通過箭頭4示出的配置數據組的傳輸僅須一次性地在服務器裝置2和能量管理裝置1之間的通信的初始化時進行。下面解釋的方法步驟可以在能量管理裝置1的初始配置之后通過接收配置數據組而任意頻度地重復。為清楚起見,在圖1中分開地示出了在優(yōu)化間隔17之前在時間點18、19、20、21的預備數據交換和在時間點22和23之間的優(yōu)化間隔17。但是要指出的是,在優(yōu)化間隔17期間已經對于隨后的下一個優(yōu)化間隔進行相應的預備通信,該隨后的下一個優(yōu)化間隔尤其直接連接到優(yōu)化間隔17,也就是在時間點23開始。
方法的另外的解釋基于如下,即,作為在用于運行能量管理裝置1的方法中應當被優(yōu)化的目標參量,CO2排放應當被最小化。如果對于能量管理裝置或運行裝置的運營商創(chuàng)造經濟刺激,則共同作用的是,提高供電網的總效率,在方法的替換的實施方式中,作為目標參量,能量開銷還可以被最小化,其中對下面解釋的信息數據組的預定通過服務器裝置實現為,通過能量管理裝置使所消耗的能量的開銷最小化或使所提供的能量的報酬最大化,預計導致供電網的能量效率的提高,由此例如也可以間接地降低CO2排放和/或要求利用再生能量。
在時間間隔10中通過服務器裝置2確定信息數據組,其應當在時間點18被傳輸到能量管理系統1。信息數據組描述了耦合信息的時間變化,該耦合信息描述了在運行裝置的負載特性與待優(yōu)化的目標參量之間的關系。耦合信息尤其可以描述在通過負載特性描述的能量消耗或通過負載特性描述的能量產生與目標參量之間的關系。這例如可以是每MWh提供的CO2排放或每MWh產生的CO2減排。
附加地,信息數據組描述了差信息的時間變化,該差信息描述了在差值與目標參量之間的關系,該差值描述了在通過負載特性對于瞬時運行時間點在優(yōu)化間隔內預先給定的對于裝置負載的預定值與裝置負載的瞬時的實際值之間的差。
補充地,信息數據組描述了容差信息的時間變化,該容差信息描述了在負載特性基于可能的負載調整請求向上和向下的調整與目標參量之間的關系。負載特性向上調整理解為提高所需的功率或減小功率提供,并且負載特性向下調整是相反的情況。
此外,信息數據組描述了無功功率信息的時間變化,該無功功率信息描述了在優(yōu)化間隔內的運行裝置的無功功率與目標參量之間的關系。運行裝置的高的無功功率可以降低供電網中可實現的效率并且由此提高CO2排放。此外,其導致對于能量供應商的附加開銷。
此外,信息數據組包括兩個功率最大值信息,其分別描述了在預定的時間間隔內通過運行裝置要求的功率的最大值與目標參量之間的關系。預先給定的時間間隔對于這兩個功率最大值信息中的一個是通過配置數據組定義的時間間隔并且對于另一個功率最大值信息是優(yōu)化間隔17。
附加地,信息數據組描述了對于目標參量的偏移量,當目標參量依據另外的邊界條件或在多因素優(yōu)化的范圍內來優(yōu)化時該偏移量是特別重要的。
通過服務器裝置2根據上述運行周期的統計學信息和具有通過供電網供電的運行裝置的供電網的模型以及通過預測影響在供電網中出現的負載的因素來確定通過信息數據組描述的信息。
在時間間隔13中通過能量管理裝置1一方面計算負載特性,其描述了在優(yōu)化間隔17期間運行裝置的裝置負載的預測時間變化,并且另一方面計算容差特性,其描述了在優(yōu)化間隔內裝置負載的容差范圍,該優(yōu)化間隔可以用于通過服務器裝置2的負載調整請求,以調整負載特性。容差特性描述了對于每個時間點負載特性向上和向下的單獨的偏差可能性。
在至少一個邊界條件的情況下通過使目標參量最小化來確定負載特性。由此在使用CO2排放作為目標參量的情況下CO2排放被最小化,在使用價格作為目標參量的情況下價格被最小化。目標參量取決于待確定的負載特性以及取決于利用信息數據組傳輸的信息,也就是特別是耦合信息、功率最大值信息、無功功率信息以及對于目標參量的偏移量。在此特別地,耦合信息和無功功率信息是取決于時間的加權因素,用于根據負載特性或根據由負載特性計算的能量提供或根據由負載特性計算的能量消耗來計算目標參量。附加地,依據容差信息來確定容差特性。邊界條件尤其描述了對運行裝置的運行的要求,例如其內具有空調的房間的溫度區(qū)間或工業(yè)設施的最小生產量。
替換地,還可以在多因素優(yōu)化的范圍內確定負載特性,其中除了目標參量之外還優(yōu)化其它參量。目標參量例如可以被最小化,而描述了工業(yè)設施的生產的參量被最大化。多因素優(yōu)化可以與邊界條件的使用相結合。
為了確定容差間隔執(zhí)行多因素優(yōu)化。容差信息描述了生態(tài)學的和/或經濟的優(yōu)點,其在要求容差范圍的情況下在負載調整的范圍內被實現。容差信息例如可以描述通過服務器裝置在負載調整的情況下的CO2減排或價格節(jié)約。作為另外的因素,運行裝置的至少一個運行結果被分析。容差信息和在容差特性中描述的偏差的乘積與工業(yè)設施的生產量的加權和例如可以被最小化或最大化。
為了確定負載特性和容差特性,附加地可以使用預測信息,其例如可以通過對運行裝置的上述運行間隔的統計分析來確定。如通過箭頭6所示的那樣,所確定的負載特性和所確定的容差特性被傳輸到服務器裝置2。
在時間間隔11中,服務器裝置2分析能量管理裝置1的所傳輸的負載特性。其它未示出的能量管理裝置也可以計算負載特性和容差特性并且將其提供到服務器裝置2。依據該數據以及允許預測在供電網中準備好的功率或能量的其它信息,通過服務器裝置2檢查是否能夠調整通過信息數據組所傳輸的信息,因為關于在供電網中提供的或所需的功率或能量的預測會由于所接收的信息而改變。如果是這種情況,則信息數據組被調整并且,如通過箭頭7所示的那樣,將其傳輸到能量管理裝置1,于是該能量管理裝置在時間間隔14內,如在時間間隔13所描述的那樣,計算更新的負載特性和/或更新的容差特性并且在時間點21將其提供給服務器裝置2。
在優(yōu)化間隔17中,通過能量管理裝置1依據前面?zhèn)鬏數椒掌餮b置2的負載特性以及差信息來控制運行裝置。在典型的應用情況下,運行裝置的實際的裝置負載通常與預測的和作為負載特性傳輸的裝置負載不同。光伏發(fā)電系統或風力發(fā)電系統的功率例如可以依據天氣而改變和/或運行裝置的各個元件可以具有取決于手動操作的裝置負載。如果預先給定了在通過負載特性對于瞬時運行時間點預先給定的對于裝置負載的預定值與裝置負載的瞬時的實際值之間的差的差值不為零,則運行裝置典型地應當被控制為,使得差值被最小化。但是差值的嚴格最小化通常是不合適的,因為裝置負載的相應調整對于運行裝置的運行結果可以是有害的。例如可以減少工業(yè)設施的生產或可以不再提供建筑的特定的舒適性特征。
因此具有優(yōu)勢的是,為了控制運行裝置可以使用多因素優(yōu)化。作為優(yōu)化因素再次優(yōu)化已經解釋的目標參量,其可以表示CO2消耗或能量開銷。作為另外的優(yōu)化因素考慮運行裝置的至少一個運行參數,也就是例如生產量或與預定的溫度的偏差。補充地,可以預先給定邊界條件。由此,運行裝置的運行實現為,使得在目標參量的優(yōu)化和運行裝置的運行要求之間進行權衡。
至少在運行間隔期間通過能量管理裝置1將運行裝置的裝置負載所涉及的采集數據重復地傳輸到能量管理裝置1。此外,相應的傳輸由另外的未示出的能量管理裝置進行。此外,服務器裝置2可以分析對于參數的預測,該參數影響供電網中的裝置負載,如在時間間隔10所解釋的那樣。替換地或補充地,能量管理裝置1可以分析在哪個條件下能量可以在能源市場上購買或出售。
通過分析該信息,特別是通過優(yōu)化算法,可以通過服務器裝置2在一些運行情況下確定,對供電網中提供的或所需的功率進行調整是合適的。如果例如通過光伏發(fā)電系統提供一部分在供電網中提供的能量并且在信息數據組的初始確定期間在時間間隔10或11中通過預測數據指出,由于強烈的陽光照射預計能夠通過光伏發(fā)電系統提供高的能量,但是在時間間隔12期間更新相應的預測并且現在預計光伏發(fā)電系統的能量提供大大降低,預期不能在供電網中提供足夠的能量。
依據在能源市場上的瞬時的開銷和供電情況,該缺乏的能量可以被補償,方法是從能源市場上購買能量。但是這在生態(tài)學上和/或在經濟上是不合適的,從而取而代之優(yōu)選地可以調整通過能量管理裝置1控制的運行裝置的負載特性。
為此,對從能量管理裝置1提供給服務器裝置2的容差特性進行分析,其描述了能夠何種程度地調整運行裝置的負載特性。如果容差特性對于重要的時間段指示了,為了降低通過運行裝置所需的功率而調整負載特性是可能的,則服務器裝置在時間點24,如以箭頭9所示的那樣,將負載調整請求發(fā)送到能量管理裝置1,其相應于負載調整請求調整負載特性并且按照調整后的負載特性在優(yōu)化間隔17內進行運行裝置的進一步運行。
通過相應的負載調整請求,負載特性可以被調整為,使得通過運行裝置降低能量消耗并且由此均衡較低提供的能量,例如由于提到的光伏發(fā)電系統的小于預計入射的陽光照射。
圖2示意性示出了能量管理裝置28,用于控制連接到未示出的供電網的運行裝置25。運行裝置25用于運行建筑34。運行裝置25包括多個耗電器26以及光伏發(fā)電系統35,其通過自動化裝置27來控制。為了利用與之連接的運行裝置25來提高整個供電網的效率,運行裝置25在電網接頭處的狀態(tài),也就是其裝置負載,應當與配備給供電網的裝置,即服務器裝置31,協調。
此外,服務器裝置31與另外的運行裝置33通信并且采集其裝置負載,從而通過服務器裝置31在一定程度上可以協調運行裝置33和運行裝置25的各自的裝置負載。此外,服務器裝置31與配備給能源市場的裝置32通信,以便調整供電網中所需的或提供的功率以適應能源市場的條件,并且特別是依據能量價格來調整能量的購買或出售。
為了協調運行裝置25的電網接頭狀態(tài),建筑34包括能量管理裝置28,其通過集成在能量管理裝置28中的通信模塊29經由網絡30,例如因特網或VPN,與服務器裝置31通信,如圖1所解釋的那樣。在能量管理裝置28和自動化裝置27或服務器裝置31之間的通信分別通過可網絡調用的功能來實現。
在替換的實施例中可能的是,能量管理系統28集成在自動化裝置27中和/或通信模塊29與能量管理裝置28分開地構造,其中在該情況下在通信模塊29和能量管理裝置28之間的通信同樣可以通過可網絡調用的功能來實現。
雖然本發(fā)明在細節(jié)上通過優(yōu)選的實施例詳細闡述和描述,但是本發(fā)明不受所公開的示例限制并且可以由專業(yè)人員從中導出其它方案,而不脫離本發(fā)明的保護范圍。