[发明专利]用于运行自主能源供应网络的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行自主能量供应网络的方法，该自主能量供应网络包括多个能量产生器和多个能量消耗器。本发明还涉及一种用于运行这种自主能量供应网络的系统。

背景技术

响应于与能量供应网络的供应可靠性和再生能量生产商(例如风力发电厂，光伏电站)的增加的比例有关的问题，最近已经使用了自主能量供应网络(以下也称为“微电网”)。这种微电网是包括能量产生器和能量消耗器的相对小的能量供应网络。除此之外，这种微电网还可以包括电能存储单元。这种能量存储单元将在下面被视为能量产生器(能量存储单元传递电力)或能量消耗器(能量存储单元汲取电力)，这取决于它们的运行模式。通常，微电网根据存在的能量产生器和能量消耗器的容量来配置，使得电能的产生和消耗至少近似彼此平衡，使得可以使用术语自主的，即自供电的运行。

此外，微电网并不连接到其它能量供应网络(例如岛上的微电网或在远程区域中)，或者它们在网络连接点处耦合到上级能量供应网络(配电网络)并且可以从其汲取电力或向其输送电力。在后一种变型的情况下，存在借助上级能量供应网络进行功率补偿的可能性，同时在上级能源供应网络的故障时确保微电网的内部电力供应可以通过其自身的能量产生器来维持。

微电网的运行可以根据各种参数来优化。例如，微电网可以以最低可能成本或最低可能的CO₂排放运行。在这种情况下，常规能量产生器(例如柴油发电机)和再生能量产生器(从可再生能源(例如太阳，风)产生电能的能量产生器)和任何能量存储单元都要被考虑、建模和控制。具体地，为了使网络运行尽可能高效，一个重要方面在于预测微网络中网络内部的未来能量产生以及网络内的未来能量消耗，其中两个量通常至少部分地依赖于天气，以及优化投资组合，即综合使用各个能源生产商。

当前可用于微电网中的能量自动化的解决方案基本上基于常规管理系统，例如也用于站自动化(例如，西门子SICAM系列)或网络管理技术(例如西门子Spectrum Power系列)。原则上，这些系统非常适合于微电网的控制和调节。然而，它们的运行和建模概念主要涉及技术培训的专业人员，他们通常不能用于上述应用情况，并且其使用还需要相对高的成本。此外，这种自动化解决方案的成本/效益比对于微电网的数量级是不利的，微电网通常仅具有几MW的生产功率。这不仅涉及系统成本(即相应自动化解决方案的组件和软件)，而且还涉及参数化和调试所需的费用。具体地，在这种情况下，建立通常所需的数学建模函数特别导致高的手动分析和参数化花费。此外，已知的自动化解决方案通常假设微电网和管理中心之间的恒定通信。这已经是有问题的，特别是当微电网用于确保在偏远地区的安全电力供应时，或者在上级能量供应网络故障(通常还涉及长距离通信的故障)的情况下。

此外，美国专利申请US 2010/0023174 A1公开了一种微电网的控制系统，其中微电网由相应的各个本地控制装置控制，并且微电网的本地控制装置彼此交换控制数据，以便使上级能源供应网络的运行进入优化。在该解决方案中，对于各个本地控制装置存在高配置费用。

发明内容

本发明的目的是减少自主能量供应网络(微电网)的运行所需的参数化开销。

该目的通过根据本发明的方法来实现。因此，提供了构建为用于控制能量产生器和/或能量消耗器的本地控制装置；在所述方法中执行以下步骤：在对于所述本地控制装置上级布置的计算装置的数据存储器中提供自主能量供应网络的模型数据，其中所述模型数据说明了所述微电网的相应设施，特别是可用的能量产生器，以及能量消耗器和/或存储器，以及它们的运行参数；通过使用所述模型数据，利用所述计算装置确定所述自主能量供应网络的运行计划，其中所述运行计划规定了所述自主能量供应网络在特定时间间隔期间的运行状态；所述运行计划被发送到所述本地控制装置；并且能量产生器和/或能量消耗器由本地控制装置根据运行计划的规定来控制。

根据本发明的方法的特别的优点是，本地控制装置的几乎所有的参数化都不是现场地而是借助计算装置来执行。这避免了微电网的运营商在现场使用受过训练的人员的需要。此外，可以使用相对简单的装置作为本地控制装置，在该装置上不必对其计算能力提出严格的要求，因为计算密集的过程，特别是数学运算优化通过计算装置来执行。

借助于计算装置提供的模型数据尤其包括例如相应能量产生器的类型和安装位置、空间取向、名称、能量产生器的最小和最大生产功率、效率特性、可能使用的燃料的燃料价格或电池容量。