专利名称：电能供应网的控制的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于控制电能供应网的方法，由所述电能供应网向终端用电器供应电能，并且如下的分散的能量产生器将电能馈入到所述电能供应网中:所述能量产生器所产生的能量的量取决于在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前天气情况。此外，本发明涉及一种用于控制电能供应网的控制装置以及一种具有相应控制装置的自动化设备。
背景技术：
在近年中，用于传输和分配电能的电能供应网关于其结构发生了巨大的变化。在传统结构的能量供应网中，从少量中央的大的产生器向大量终端用电器传输电能，并由此传输方向基本上是从大的产生器(作为源)向单独的终端用电器(作为汇点(Senke))延伸，而近期对于自由化的能源市场努力导致出现大量较小并分散地在能源供应网中分布的能量产生器，其将自身的电能馈入到能源供应网中。这样的分散的小的产生器例如是所谓的可再生的能量产生器，即由短期可恢复的能量源(如风或太阳辐射)提供电能的能量产生器。这样的能量产生器可以例如是风力设备或者光电设备。大量现有的分散的能量产生器向用于控制电能供应网的现有的能量自动化设备提出了新的挑战，因为许多至今用于传统能量供应网的中央的常规方式不再适合于控制具有多个分散的能量产生器的能源供应网。而在传统的能源供应网中，也存在着对由于用电器对电能的时间上波动的需求进行供应的难题，在具有分散的能量产生器的能源供应网中，又添加了有关由于分散的能量产生器的强烈波动的电能供应的问题，其例如与存在不可控的初级能源(如风或太阳辐射)有关。对于光电设备，产生的电能的量取决于当前的在有关设备上的太阳辐射。其具体的意思是，这样的设备在太阳辐射特别强烈时(例如在天空无云时)产生特别多的能量，而在太阳辐射微弱时(例如在突然升起浓密的云时)所产生的电能的量明显地降低。相应的关系也可以在风能设备中关于当前的风力被观察到，所产生的电能的量与该风力相关。能量产生器与在各个能量产生器的局部范围的当前天气情况直接相关的结果是馈入到能源供应网中的电能的量具有强烈的波动性。因为光电设备典型是被安装在能源供应网的低压部分中，而风力设备也越来越频繁地馈入到低压部分中，所以将可再生产生的电能馈入到能源供应网的低压部分中有时产生特别强烈的波动，大量的终端用电器也由该低压部分供应电能。另外，由于波动的馈入所导致的波动性也可以在能源供应网的中压部分被观察到。在技术上，通过突然过高的或突然侵入的电压电平能够对能源供应网的各个片段产生影响。升高的馈入能够导致在电网片段中的电压电平上升，而降低的馈入可能导致电压电平下降。由此一方面导致终端用电器的能量供应的波动的质量，另一方面由于违反了例如在欧洲标准EN50160中定义的预先规定的电压带，也导致对于供能网运营者的客户的仪器和设备出现技术故障的风险。另外也同样会发生以下情况，即，在超出了在其电网片段上所定义的最大电压时分散的能量产生器(例如光电设备)自动断开，而其所有者因此不能继续向电网馈入能量，这与收入损失相连。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提高电能供应网的稳定性，如下的分散的能量产生器向所述电能供应网中馈入电能:该能量产生器产生的能量的量取决于在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前天气情况。为了解决该技术问题，建议一种用于控制电能供应网的方法，从该电能供应网为终端用电器供应电能并且如下的分散的能量产生器向所述电能供应网中馈入电能:该能量产生器产生的能量的量取决于在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前天气情况，对此提供了电能供应网的自动化设备的控制装置的数学的电网模型，该模型说明了在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前天气情况与由各个分散的能量产生器向电能供应网的各个片段中馈入的电能之间的相互关系。将说明了在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前天气情况的天气数据传送到控制装置。根据该天气数据借助控制装置确定天气预测数据(Wetterprognosedaten),其说明了在各个分散的能量产生器的局部范围内的预计的未来的天气情况，并且根据该天气预测数据借助控制装置在使用电网模型的条件下确定从各个分散的能量产生器方面向电能供应网中的所预计的未来的电能馈入。借助控制装置产生控制信号，其用于稳定在能量供应网的这样的片段中的电压电平，在该片段中在使用电网模型的结果的条件下确定了预计的未来的电能馈入，其导致在各个片段中的电压电平与预先给定的额定电压电平的偏差，该偏差超出了偏差阈值。按照本发明的方法的特别的优点在于，通过考虑在分散的能量产生器的局部范围内的未来的预计的天气情况影响其电能馈入，实现对能量供应网的各个片段的前瞻控制，并且在通过改变馈入状况能够预计电压电平的明显变化的这样的片段中，以对当前产生影响的和/或针对不久的未来的控制信号的形式进行控制行为，其用于稳定电压电平。由此一方面改善了在所涉及的电网片段中的电能质量，因为那里在馈入电能突然改变的情况下也不再出现强烈的电压波动，而另一方面能够避免在低的电压电平时供电不足的终端设备的所不希望的中断。前瞻控制在该情况下意味着，为了得出控制行为，必须考虑在不久的未来的各个天气情况，例如直到I小时的未来的时间范围。为了控制可以具体地设置，如果到能量供应网的片段中的所确定的未来的电能馈入说明了在该片段中的电压电平下降，则该控制信号断开由涉及的片段馈电的被选定的终端用电器。由此已经可以前瞻性地稳定涉及的电网片段的电压电平，因为通过有针对性地断开用电器，以降低在该电网片段中对电功率的需求的方式对预计的更低的电功率馈入进行反应。另外，通过断开被选定的用电器能够避免不希望的干扰或者避免断开敏感的用电器。例如具有记忆功能性的终端用电器适合于暂时断开，例如冷柜和冰柜、空调、热水供应器或者用于电动车辆的充电站，在该电动车辆中可以将车辆电池视为储能器。另外，这样的被选定的终端用电器也可以是这样的设备:其当前的运行不一定是必须的，例如大型照明系统的单个照明元件。在特殊情况下，可以与能源供应网的运营者的客户协商各个设备，其在电网运营者方面在需要时能够被断开。对此，这样的设备必须具有相应的控制器，其被构造为用于接收和用于转换由自动化设备的控制装置发出的控制信号(例如按照中央遥控技术的控制信号)。另外可以设置，如果到能量供应网的片段中的所确定的未来的电能馈入说明了在该片段中的电压电平的上升，则该控制信号接通由涉及的片段馈电的被选定的终端用电器和/或该控制信号断开馈入涉及的片段的被选定的分散的能量产生器。由此可以避免过高的电压电平，因为随着馈电的上升通过有针对性地接通终端用电器也提高对电能的需求，或者(例如当不能接通另外的终端用电器或不能充足地接通另外的终端用电器时)通过有针对性地断开被选定的分散的能量产生器防止向涉及的电网片段中更多馈入。另外，这样的有针对性的断开提供以下的优点:能够关于电网片段中的所有能量产生器实施断开时间的均衡的且由此合理的分配，并且由此将与断开相连的收入损失均匀的分配给各个运营者。按照另一种按照本发明的方法的优选的实施方式，可以设置，借助在各个分散的能量产生器上的测量设备来采集天气数据和/或由中央的天气数据库提供天气数据，并且将其传输到控制装置。以这种方式能够始终给控制装置提供当前的天气数据。因为在一些分散的能量产生器(例如风力设备)上总是存在用于采集与天气相关的测量参数的测量设备，可以将该相应的测量值作为天气数据简单地传输到控制装置。替代地或附加地，也可以从天气数据库(例如德国气象台)获得分散的能量产生器的有问题的位置的天气数据。为此必须一次性地采集分散的能量产生器的准确地理位置，并且存储到控制装置。此外，按照本发明的方法的另一种优选的实施方式设置，在使用模式识别方法的条件下确定在各个分散的能量产生器的局部范围内的预计的未来天气情况，其执行当前天气数据与在控制装置中存储的历史天气数据的比较，并且由此在确定天气预测数据的条件下确定在各个分散的能量产生器的局部范围内的天气情况的可能的发展。在此，相比之前存储的历史天气数据的进程可以识别出当前天气数据的确定进程的例如相似性或定期的重复，从而能够由此推断出天气预测数据，其说明了在各个分散的能量产生器的局部范围内的天气情况的极为可能的未来的进程。另外，在适当的天气数据采集的情况下(例如借助照相机)，也可以识别出云模式和云信息，其很大程度的保持其形式在地球表面上方移动，并且使地球表面变暗。在此，借助模式识别的算法能够按照其形式识别出各个云层并且预测其运动方向和运动速度。另外，按照本发明的方法的另一种优选的实施方式，可以设置，也由天气数据库向控制装置传送天气预报数据(Wettervorhersagedaten),其说明了在各个分散的能量产生器的局部范围内的未来的天气情况，并且也在使用天气预报数据的条件下进行天气预测数据的确定。在此，该天气预报数据可以用于论证借助控制装置确定的天气预测数据，或者用于将各个天气情况的发展的长期趋势计入天气预测数据的确定。关于各个分散的能量产生器的局部范围内的天气情况的估计可以被具体设置为，天气预测数据包括关于至少一项以下数值的说明:云层密度、太阳辐射、风力、风向、当前的风力波动范围(某种程度上的“阵风”)、当前的太阳辐射的波动范围，即，例如与部分晴朗部分有云的天空相比的完全被遮盖的或无云的天空。由此给出了这样的数据，其对各个分散的能量产生器的能量产生具有极大的影响。上述的技术问题也通过电能供应网的自动化设备的控制装置来解决，其被构造为用于执行按照上述实施方式的方法。最后，也通过具有相应构造的控制装置的自动化设备来解决上述技术问题。
以下根据实施例详细描述本发明。附图中:图1示出了通过控制装置控制的电能供应网的示意图。
具体实施例方式在图1中示出了电能供应网10的一部分。该电能供应网具有中压部分IOa(大约
6至30kV)和低压部分IOb (小于lkV)。这两个电网部分10a、10b经由变电站11相互连接。在电能供应网10的低压部分IOb中设置了分散的能量产生器12a、12b、12c，其能够将电能馈入所述电能供应网。该分散的能量产生器是这样的能量产生器，其所产生的能量的量取决于在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前的天气情况，特别是取决于局部的太阳辐射或局部的风力。具体而言，分散的能量供应器12a、12b可以是光电设备，其能够例如被安装在住宅的屋顶上，并且向电能供应网10的第一片段17a馈入其电能。另外，分散的能量产生器12c可以是风力设备，其向电能供应网10的第二片段17b馈入其电能。也就是，更小的风力设备为了馈入电能而越来越频繁地直接被连接到电能供应网的低压部分。另外，在电能供应网10的低压部分IOb中也设置了终端用电器，对其在附图中仅仅示例性地示出了终端用电器13a、13b、13c、13d。具体而言，终端用电器13a和13b从电能供应网10的第一片段17a获得电能，而终端用电器13c和13d由第二片段17b馈电。在此背景下，既可以将单个的电设备，例如家用电器(洗衣机、烘干机、冷柜、冰柜)、电视机或计算机，也可以将电设备组(例如户外或楼梯照明装置)视作终端用电器。通过在附图中仅示例性地用通信总线14表示的通信连接，不仅将分散的能量产生器12a_c，而且将终端用电器13a_d与用于控制和监视电能供应网10的此处不再详细示出的自动化设备的控制装置15相连接。在此，通信总线14可以例如是自动化总线的一部分，其用于电能供应网10的自动化设备的各个部件的通信连接。通信总线14可以例如被实施为以太网总线，经由其能够按照对于电能供应网的自动化设备有效的IEC 61850标准传输数据电报。控制装置15能够由中央的数据处理装置或者由分散布置的数据处理装置的系统构成。另外，控制装置15也可选地与天气数据库16连接。以下将描述对电能供应网10的前瞻控制的操作方法:控制装置15在运行中执行控制软件，其除了别的之外计算动态的数学的电网模型，该电网模型说明了在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前的天气情况与由各个分散的能量产生器向该电能供应网的各个片段中馈入的电能之间的相互关系。该电网模型被用于确定每个分散的能量产生器12a_c的预计的未来的电能馈入的量。此外，将天气数据WD输送到控制装置15，该天气数据说明了在各个分散的能量产生器的局部范围内的当前的天气情况。这样的天气数据WD包括例如就光电设备12a和12b而言关于云层厚度和/或太阳辐射的说明，以及就风力设备12c而言关于风力和/或风向的说明。在此，可以例如借助直接设置在各个分散的能量产生器12a_c上的合适的测量设备，通过测量采集天气数据WD。替代地或附加地，也可以由天气数据库16 (例如德国气象台)提供天气数据WD，并且例如经由因特网连接将其传输到控制装置15。在这种情况下，为了给各个能量产生器12a-c选择合适的天气数据WD，需要关于各个分散的能量产生器的准确的地理位置的信息，其例如一次性地在各个能量产生器12a-c启动时确定，并且被存入控制装置15。在分散的能量产生器12a_c上直接采集的天气数据WD例如以数据分组的形式，经由通信总线14被传输到控制装置15。替代地，天气数据WD也可以通过任意的其它的有线或无线的通信方法被传输到控制装置15。除了当前的天气数据WD，控制装置15还具有历史天气数据，即这样的天气数据，其在过去的时间点被传输到该控制装置15，并且在那里被存储到归档存储器中。控制装置15此时在使用模式识别方法的条件下检查当前的天气数据和存储的历史天气数据，并且根据这些数据的对比，推导出在各个分散的能量产生器12a-c的局部范围内的天气情况的极为可能的发展并以此方式确定天气预测数据，其说明了在各个分散的能量产生器12a_c的局部范围内的预计的未来的天气情况。针对位于不久的未来的时间间隔执行该天气预测数据，并且覆盖了例如直到几分钟或直到几小时的未来的时间范围。可选地，为了更准确地确定或者为了验证该通过模式识别方法确定的天气预测数据，也可以由天气数据库16获取天气预报数据WV，其说明了在各个分散的能量产生器的范围内的天气情况的由气象台所预计的发展。根据所确定的天气预测数据，控制装置15在使用电网模型的条件下确定预计的未来的电能馈入量，其从各个分散的能量产生器12a_c方面被馈入到各个电网片段17a和17b中。该预计的馈入量则允许做出以下的推论:对于各个电网片段17a或17b是预计到稳定的运行，其中电能的馈入和提取大约保持平衡；还是预计到不平衡的运行状态，其示出了在各个电网片段17a、17b中的电压电平的明显的升高或降低，即在片段17a、17b中的实际电压与预先给定的额定电压的偏差超出了一定的偏差阈值。相应于通过电网模型执行的计算的结果，控制装置直接或间接地通过与该控制装置连接的电网控制系统(例如SCADA系统或分站自动化系统)生成控制信号，其有助于在各个电网片段17a、17b中的电压电平的稳定。在此，通常所说的，对于预计的向电网片段17a或17b中馈入的电能的下降，生成控制信号，其导致通过终端用电器13a_d从有问题的电网片段17a或17b获取的电能降低。以相应的方式，对于预计的向电网片段17a或17b中馈入的电能的上升，生成控制信号，其导致通过终端用电器从有问题的电网片段17a或17b获取的电能的提高，或者当上述方法不可行时或不充足时，导致一个或多个分散的能量产生器12a_c暂时断开或对电能馈入扼流。此外，通过中央控制断开或对馈入扼流，可以对于一段观察时期内(例如I年)达到将这样的措施尽可能地均匀地分配到各个能量产生器12a_c，从而尽可能地不损害任一个能量产生器的运营者。
所述操作方法将再次借助示例进行描述:例如，如果由于在光电设备12a和12b的局部范围内突然升起的厚厚的云层，由控制装置15预测到向电能供应网10的第一片段17a的电能馈入的量的明显下降，则促使控制装置15发送第一控制信号ST1，其导致在该片段17a内的被选定的终端用电器(例如终端用电器13a和13b)的暂时断开。通过相对于减少的馈入量从此时开始同样减少电能提取，由此能够保持电压电平在第一片段17a内的稳定。如果馈入量由于变强的太阳辐射而再次增加，则能够借助第二控制信号ST2将已被断开的终端用电器13a、13b再次接通。如果馈入量由于继续增强的太阳辐射进一步地上升，或者如果一些终端用电器13a、13b被其使用者断开，则为了避免不平衡的状态也可以在第一电网片段17a中生成第三控制信号ST3，其导致被选定的能量产生器(例如能量产生器12a)的断开或扼流。按照所描述的方式，能够前瞻地控制电能供应网的稳定，在该电能供应网中包含了分散的能量产生器，其电能馈入量取决于当前的天气情况，特别是能够保证电能供应网的单独片段中的电压稳定。
权利要求
1.一种控制电能供应网(10)的方法，由所述电能供应网向终端用电器(13a-d)供应电能，并且如下的分散的能量产生器(12a-c)将电能馈入到所述电能供应网中:所述能量产生器所产生的能量的量取决于在各个分散的能量产生器(12a_c)的局部范围内的当前天气情况，其中，所述方法执行以下的步骤: -在所述电能供应网(10)的自动化设备的控制装置(15)中提供数学的电网模型，其中，所述电网模型说明了在各个分散的能量产生器(12a-c)的局部范围内的当前天气情况和由各个分散的能量产生器(12a-c)馈入到电能供应网(10)的单独的片段(17a、17b)中的电能之间的相互关系； -将说明了在各个分散的能量产生器(12a_c)的局部范围内的当前天气情况的天气数据传输到所述控制装置(15); -借助所述控制装置(15)由所述天气数据确定说明了在各个分散的能量产生器(12a_c)的范围内的预计的未来天气情况的天气预测数据； -借助所述控制装置(15)在使用所述电网模型的条件下，由所述天气预测数据确定从各个分散的能量产生器(12a_c)方面向所述电能供应网(10)的预计的未来的电能馈入；以及 -借助所述控制装置(15)生成控制信号，其用于稳定在电能供应网(10)的如下的片段(17a、17b)中的电压电平:在该片段中在使用所述电网模型的结果的条件下确定了预计的未来的电能馈入，该电能馈入导致了在各个片段(17a、17b)中的电压电平与预先给定的额定电压电平偏差，该偏差超出了偏差阈值。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于， -如果到电能供应网(10)的片段(17a、17b)中的所确定的未来的电能馈入说明了在该片段(17a、17b)中电压电平下降，则所述控制信号断开由涉及的片段(13a_d)馈电的所选择的终端用电器(13a_d)。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于， -如果到电能供应网(10)的片段(17a、17b)中的所确定的未来的电能馈入说明了在该片段(17a、17b)中电压电平上升，则所述控制信号接通由涉及的片段(17a、17b)馈电的所选择的终端用电器(13a-d)和/或断开或扼流馈入到涉及的片段中的所选择的分散的能量产生器(12a_c)。
4.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， -借助在各个分散的能量产生器(12a_c)上的测量设备采集和/或由中央的天气数据库(16 )提供所述天气数据，并且将其传输到所述控制装置(15)。
5.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， -在使用模式识别方法的条件下进行在各个分散的能量产生器(12a_c)的局部范围内的预计的未来的天气情况的确定，其执行当前的天气数据与在所述控制装置(15)中存储的历史的天气数据的比较，并且由此在确定天气预测数据的的条件下确定在各个分散的能量产生器(12a_c)的局部范围内的天气情况的极有可能的发展。
6.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， -也由天气数据库(16)向所述控制装置(15)输送天气预报数据，其说明了在各个分散的能量产生器(12a_c)的局部范围内的未来的天气情况，并且也在使用所述天气预报数据的条件下进行天气预测数据的确定。
7.按照上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于， -所述天气预测数据包括关于至少一项以下数值的说明: -云层密度， -太阳辐射， -太阳辐射的波动范围， -风力， -风向， -风力波动范围。
8.一种电能供应网(10)的自动化设备的控制装置(15)，其被构造为用于执行按照权利要求I至7中任一项所述的方法。
9.一种具有按照权利要求8所述的`控制装置(15)的自动化设备。
全文摘要
本发明涉及一种控制电能供应网(10)的方法，由所述电能供应网向终端用电器(13a-d)供应电能，并且如下的分散的能量产生器(12a-c)将电能馈入到所述电能供应网中所述能量产生器所产生的能量的量取决于在各个分散的能量产生器(12a-c)的范围内的当前天气情况。为了提高特别是在电能供应网(10)的单独的片段(17a、17b)内的电压的稳定性，建议在电能供应网(10)的自动化设备的控制装置(15)内提供数学的电网模型，其说明了在各个能量产生器(12a-c)的局部范围内的当前天气情况和分别馈入到各个片段(17a、17b)中的电能之间的相互关系。由说明了各个能量产生器(12a-c)的局部范围内的当前天气情况的天气数据确定说明了各个能量产生器(12a-c)的范围内的预计的未来的天气情况的天气预测数据，并且借助电网模型确定从各个能量产生器(12a-c)方面的预计的未来的电能馈入。借助控制装置(15)生成控制信号，其用于稳定在如下的电网片段(17a、17b)中的电压电平到该电网片段中的预计的未来的馈入已经被确定，该馈入导致电压电平与预先给定的额定电压电平的明显偏差。本发明还涉及一种控制装置(15)和一种具有控制装置(15)的自动化设备。
文档编号H02J3/38GK103155336SQ201080069535
公开日2013年6月12日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者S.T.斯特尔 申请人:西门子公司