DE102011114344A1 - Power control device and method for load balancing a network - Google Patents
Power control device and method for load balancing a network Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011114344A1 DE102011114344A1 DE102011114344A DE102011114344A DE102011114344A1 DE 102011114344 A1 DE102011114344 A1 DE 102011114344A1 DE 102011114344 A DE102011114344 A DE 102011114344A DE 102011114344 A DE102011114344 A DE 102011114344A DE 102011114344 A1 DE102011114344 A1 DE 102011114344A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- power
- consumer
- consumers
- network
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 20
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 235000019013 Viburnum opulus Nutrition 0.000 description 2
- 244000071378 Viburnum opulus Species 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000000454 anti-cipatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
- H02J3/144—Demand-response operation of the power transmission or distribution network
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
- H02J2310/56—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
- H02J2310/58—The condition being electrical
- H02J2310/60—Limiting power consumption in the network or in one section of the network, e.g. load shedding or peak shaving
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
- Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
-
- Y—GENERAL 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
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lastausgleich eines Netzes mit einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchen (3), bei dem den Verbrauchern (3) jeweils Nutzintervalle mit einer abhängig von dem jeweiligen Verbraucher vorgegebenen Intervalldauer zugeordnet werden und der Verlauf der den Verbrauchern zugeführte Leistung innerhalb der Nutzintervalle (11a bis 11g; 32, 37, 48) jeweils so gesteuert wird, dass a) die dem jeweiligen Verbraucher (3) in jedem Nutzintervall (11a bis 11g; 32, 37, 48) über das Nutzintervall (11a bis 11g; 32, 37, 48) gemittelt zugeführte Leistung einer vom Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung (12a bis 12g; 31) entspricht, und b) innerhalb jedes Nutzintervalls (11a bis 11g; 32, 37, 48) die Leistung (13; 35) derart geregelt wird, dass jederzeit eine Gesamtlast der Verbraucher einer dem Netz zu Verfügung stehenden Gesamtleistung innerhalb vorgegebener Toleranzen entspricht. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Leistungssteuereinrichtung (1) zum Steuern von Verbrauchern (3) gemäß dem Verfahren.The invention relates to a method for load balancing a network with a plurality of electrical consuming (3), in which the consumers (3) each Nutzintervalle be assigned with a dependent on the respective consumer interval duration and the course of the power supplied to the consumers within the Nutzintervalle (11a to 11g; 32, 37, 48) are each controlled so that a) the consumer (3) in each useful interval (11a to 11g; 32, 37, 48) over the useful interval (11a to 11g; 32, 37, 48) averaged power corresponds to a consumer specified average power (12a to 12g; 31), and b) within each useful interval (11a to 11g; 32, 37, 48) the power (13; 35) is controlled in such a way that that at any time a total load of the consumers corresponds to a total power available to the network within specified tolerances. Furthermore, the invention relates to a power control device (1) for controlling consumers (3) according to the method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lastausgleich eines Netzes, bei dem eine Last der mit dem Netz verbundenen Verbraucher an eine dem Netz zur Verfügung stehende Gesamtleistung angepasst wird, sowie eine Leistungssteuereinrichtung zur Steuerung eines an ein Versorgungsnetz angeschlossenen Verbrauchers.The invention relates to a method for load balancing of a network in which a load of the consumers connected to the network is adapted to a total power available to the network, and to a power control device for controlling a consumer connected to a supply network.
Die zunehmende Nutzung regenerativer Energiequellen, insbesondere Wind- und Solarenergie, bedingt einen wachsenden Anteil vorzuhaltender Primär- und Sekundärregelleistung sowie Kraftwerkreserven in den regionalen und überregionalen Energieversorgungsnetzen. Diese Leistungsanteile sind besonders kostenintensiv, jedoch für die Aufrechterhaltung der Versorgungssicherheit bei stark fluktuierender Erzeugung unverzichtbar. Die Primär-, Sekundär- sowie Minutenreserveleistung wird vorrangig in konventionellen Kraftwerksblöcken in Form ausregelbarer Leistungsbänder sowie über den Einsatz von Pumpspeicherwerken, Gasturbinenkraftwerken oder Stand-by-Kraftwerkblöcken zur Verfügung gestellt.The increasing use of regenerative energy sources, in particular wind and solar energy, requires a growing share of primary and secondary control power as well as power plant reserves in regional and supraregional energy supply networks. These services are particularly costly but indispensable for maintaining security of supply in the event of heavily fluctuating generation. The primary, secondary and minute reserve power is primarily provided in conventional power plant blocks in the form of variable power bands and through the use of pumped storage power plants, gas turbine power plants or standby power plant blocks.
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Verbraucher abhängig von Steuersignalen, Kommunikationskanälen und/oder lokalen Frequenz- oder Spannungsmessungen an- oder auszuschalten. Dies ist jedoch nur für eine geringe Zahl von Stromkunden akzeptabel, da üblicherweise erwartet wird, dass der Stromkunde jederzeit selbst entscheiden kann, wann welches Gerät an- bzw. ausgeschaltet ist. Lediglich bei Geräten, wie beispielsweise Kühlschränken, bei denen eine kurzzeitige Verzögerung des Anschaltens für einen Kunden nicht feststellbar ist, bietet sich eine derartige Regelung an. Des Weiteren ist bei einigen Elektrogeräten lediglich relevant, dass eine Funktion über Nacht ausgeführt wird, wobei unerheblich ist, wann in der Nacht die Funktion ausgeführt wird.In the prior art, it is known to turn consumers on or off depending on control signals, communication channels, and / or local frequency or voltage measurements. However, this is acceptable only for a small number of power customers, since it is usually expected that the power customer can decide for himself at any time when which device is switched on or off. Only in devices such as refrigerators in which a short-term delay of turning on a customer is not detected, offers such a scheme. Furthermore, for some electrical appliances, it is only relevant that a function be performed overnight, regardless of when the function is performed at night.
Durch derartige Regelungsverfahren kann insgesamt nur ein geringer Anteil der Verbraucherleistung an einem Lastausgleich beteiligt werden. Des Weiteren schwankt die Verfügbarkeit der steuerbaren oder unterbrechbaren Verbraucherleistung sowohl saisonal als auch tageszeitabhängig. Insgesamt ergibt sich ein geringes zeitliches Verschiebepotential für steuerbare und unterbrechbare Lastanteile. Eine derartige Regelung ist somit höchstens für die Frequenzentlastung nach Störereignissen anwendbar.As a result of such control methods, only a small proportion of the consumer power can be involved in total load balancing. Furthermore, the availability of controllable or interruptible consumer power varies both seasonally and time of day. Overall, there is a small temporal displacement potential for controllable and interruptible load shares. Such a regulation is thus applicable at most for the frequency relief after interference events.
Ebenso aus dem Stand der Technik bekannt ist ein indirekter Lastausgleich durch variable Tarife, derart, dass Strom in Zeiten geringer Stromabnahme vergünstigt angeboten wird. Hierbei ergeben sich aber ähnliche Nachteile wie oben genannt, wobei zusätzlich der sogenannte Payback-Effekt zu beobachten ist, d. h., wenn nach mehreren Stunden hoher Netzauslastung die Netzauslastung sinkt und ein vergünstigter Strompreis angeboten wird, sind Belastungsspitzen zu beobachten, die sich aus dem gleichzeitigen Zuschalten von strompreisabhängig gesteuerten Verbrauchern ergeben. Des Weiteren ist der abrechnungstechnische Aufwand in Relation zu der geringen zur Verfügung gestellten Regelleistung deutlich zu hoch. Somit amortisiert sich eine tarifabhängige Steuerung für den Kunden zumeist nicht, da beispielsweise für die komplex aufgebauten Zähler höhere Kosten anfallen, welche die Einsparungen für den günstigeren Strompreis übersteigen.Also known from the prior art is an indirect load balancing by variable tariffs, such that electricity is offered at reduced power consumption times. However, this results in similar disadvantages as mentioned above, wherein in addition the so-called payback effect can be observed, d. h., If after several hours of high network utilization, the network utilization decreases and a discounted price of electricity is offered, peak loads are to be observed, resulting from the simultaneous connection of power-price-dependent controlled consumers. Furthermore, the billing-related expenditure in relation to the low control power provided is clearly too high. Thus, a tariff-dependent control usually pays off for the customer, since, for example, higher costs are incurred for the complex meters, which exceed the savings for the cheaper electricity price.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leistungssteuereinrichtung sowie ein Verfahren zum Lastausgleich eines Netzes zu ermöglichen, die mit geringem Aufwand eine hohe Regelleistung zur Verfügung stellt bzw. einen Regelbedarf deutlich reduziert. Des Weiteren soll die Netzstabilität und die Versorgungssicherheit erhöht werden. Zusätzlich sollen für den Stromkunden möglichst keine Einschränkungen hinsichtlich der Zeiträume, in denen elektrische Verbraucher genutzt werden können, entstehen.The object of the invention is to enable a power control device and a method for load balancing of a network, which provides a high control power with little effort and significantly reduces a need for control. Furthermore, network stability and security of supply are to be increased. In addition, as far as possible no restrictions on the periods of time in which electrical consumers can be used should arise for the electricity customer.
Diese Aufgaben werden durch eine Leistungssteuereinrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.These objects are achieved by a power control device according to
Die erfindungsgemäße Leistungssteuereinrichtung zur Steuerung eines an ein Versorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Verbrauchers umfasst eine Steuereinheit sowie eine Erfassungseinheit. Die Erfassungseinheit ist dazu eingerichtet, ein externes Steuersignal zu erfassen, und/oder dazu eingerichtet, einen elektrischen Parameter des Versorgungsnetzes zu ermitteln, der davon abhängt, ob eine am Versorgungsnetz angeschlossene Last größer oder kleiner ist als ein Bezugswert, der einer Gesamtleistung des Netzes entspricht. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den Verbraucher derart zu versorgen, dass einerseits durchgehend ein Betrieb des Verbrauchers möglich ist und andererseits der Verbraucher an einem Lastausgleich des Netzes beteiligt wird.The power control device according to the invention for controlling an electrical consumer connected to a supply network comprises a control unit and a detection unit. The detection unit is configured to detect an external control signal, and / or arranged to determine an electrical parameter of the supply network, which depends on whether a load connected to the supply network is greater or less than a reference value corresponding to a total power of the network , The control unit is designed to supply the load in such a way that, on the one hand, continuous operation of the load is possible and, on the other hand, the load is involved in load balancing of the network.
Hierzu führt die Steuereinheit dem Verbraucher in Nutzintervallen einer vorgegebenen Länge jeweils im Mittel eine durch den Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung zu. Innerhalb der Nutzintervalle wird der zeitliche Verlauf der Leistung so gesteuert, dass in einer ersten Phase jedes Nutzintervalls der zeitliche Verlauf der Leistung von einem Wert des elektrischen Parameters und/oder des externen Steuersignals abhängig gesteuert wird, derart, dass der Verbraucher mit einer Leistung, die in ihrem zeitlichen Verlauf von der vorgegebenen durchschnittlichen Leistung abweicht, betreibbar ist bzw. betrieben wird. Die Leistung ist hierbei vorzugsweise gegenüber der durchschnittlichen Leistung erhöht, wenn der Bezugswert größer ist als die am Versorgungsnetz angeschlossene Last, und verringert, wenn der Bezugswert kleiner ist als die am Versorgungsnetz angeschlossene Last. Unter einer Leistung, die in ihrem zeitlichen Verlauf von einer durchschnittlichen Leistung abweichend gesteuert wird, ist eine aktiv von einer durchschnittlichen Leistung abweichend gesteuerte Leistung zu verstehen. Eine Leistung die ausschließlich aufgrund von sich automatisch ergebenden physikalische Effekten (d. h. einer Frequenz- und/oder spannungsabhängigen Last des Verbrauchers), von einer durchschnittlichen Leistung abweicht, ist nicht als von einer durchschnittlichen Leistung abweichend gesteuerte Leistung im Sinne der Erfindung aufzufassen. Ein Beispiel für eine sich automatisch ergebende veränderte Leistung ist eine verringerte Leistungsaufnahme eines (nicht gesteuerten) Transformators bei verringerter Netzfrequenz. For this purpose, the control unit supplies the consumer at useful intervals of a predetermined length, in each case on average, an average power predetermined by the consumer. Within the useful intervals, the time profile of the power is controlled so that in a first phase of each useful interval the time profile of the power is controlled by a value of the electrical parameter and / or the external control signal, such that the load with a power, the deviates, is operable or is operated in the course of time from the specified average power. Power is preferably increased from the average power when the reference value is greater than the load connected to the utility grid, and decreases when the reference value is less than the load connected to the utility grid. A performance that is deviated from average performance over time is understood to mean performance that is actively deriving from average performance. A power deviating from an average power solely due to automatically resulting physical effects (ie, a frequency and / or voltage dependent load of the load) is not to be understood as power deviating from an average power in the sense of the invention. An example of an automatically resulting changed power is a reduced power consumption of a (non-controlled) transformer at a reduced line frequency.
Durch die Ansteuerung in Nutzintervallen, wobei in den Nutzintervallen dem Verbraucher jeweils im Mittel eine vorgegebene durchschnittliche Leistung zugeführt wird, wird sichergestellt, dass sich keinerlei Beeinträchtigungen der Funktion des Verbrauchers ergeben. Es wird also ausgenutzt, dass für die meisten Verbraucher ausreicht eine unscharfe Leistungsvorgabe, derart, dass eine bestimmte Energie pro Zeitintervall zugeführt wird, zu erfüllen. Um eine Beeinträchtigung der Funktion des Verbrauchers zu vermeiden, wird die Länge der Nutzintervalle vorzugsweise so gewählt, dass eine Trägheit des Verbrauchers hinreichend groß ist, um die Schwankungen der aktuellen Leistung innerhalb jedes Nutzintervalls zu kompensieren, d. h. die Länge der Nutzintervalle wird abhängig von einer vom Verbraucher geforderten Versorgungsqualität gewählt.By the control in Nutzintervallen, wherein in the Nutzintervallen the consumer in each case on average a predetermined average power is supplied, it is ensured that there are no adverse effects on the function of the consumer. It is thus exploited that sufficient for most consumers a fuzzy power setting, such that a certain energy is supplied per time interval to meet. In order to avoid an impairment of the function of the consumer, the length of the useful intervals is preferably chosen so that an inertia of the consumer is sufficiently large to compensate for the fluctuations of the actual power within each useful interval, i. H. the length of the useful intervals is selected depending on a supply quality demanded by the consumer.
Da somit dem Verbraucher in einer ersten Phase des Nutzintervalls eine von einer durchschnittlichen Leistung verschiedene aktuelle Leistung zugeführt werden kann, die abhängig von dem elektrischen Parameter bzw. dem externen Steuersignal und somit abhängig von Erfordernissen des Versorgungsnetzes hinsichtlich des Lastausgleichs gesteuert werden kann, kann der Verbraucher zum Lastausgleich des Versorgungsnetzes beitragen.Since, in a first phase of the useful interval, the consumer can thus be supplied with a current power which differs from average power and which can be controlled depending on the electrical parameter or the external control signal and thus on the requirements of the supply network with regard to load balancing contribute to the load balancing of the supply network.
Hierdurch wird der für ein bestimmtes Niveau der Versorgungssicherheit notwendige Anteil an Primär- und Sekundärregelleistung bzw. partiell auch Minuten- oder Stundenreserveleistung deutlich reduziert, ohne die Netzstabilität zu gefährden.As a result, the proportion of primary and secondary control power or, in some cases, minutes or hours of reserve power required for a certain level of security of supply is significantly reduced, without jeopardizing network stability.
Es sei erwähnt, dass der Bezugswert der Gesamtleistung des Netzes, d. h. der gesamten dem Netz zur Verfügung stehenden Leistung, entspricht. Das Netz kann hierbei ein landesweites Stromversorgungsnetz oder auch ein kleineres Verteilernetz sein. Ebenso kann das Netz ein betriebsinternes Netz oder dergleichen sein, in dem eine Vermeidung von hohen Spitzenleistungen angestrebt wird. Diese Zielsetzung (Verringerung der Spitzenleistung) ergibt sich bei betriebsinternen Netzen als vorrangiges Regelziel (d. h. auch vorrangig gegenüber einem Lastausgleich in dem mit dem betriebsinternen Netz verbundenen, übergeordneten Versorgungsnetz), da sich ein Strompreis für gewerbliche Stromkunden oft aus Kosten für einen Stromverbrauch sowie aus Kosten für eine vom Stromversorger bei Bedarf bereitzustellende Spitzenleistung zusammensetzt. Eine Reduzierung der Spitzenleistung führt also zu geringeren Stromkosten. In diesem Fall kann der Bezugswert einem Sollwert des Verbrauchs entsprechen, d. h. dieser Sollwert des Verbrauchs wird als die dem Netz zur Verfügung stehende Leistung im Sinne des Anspruchs 1 aufgefasst.It should be noted that the reference value of the total power of the network, i. H. the total power available to the network. The network can be a nationwide power supply network or a smaller distribution network. Likewise, the network may be an in-house network or the like, in which an avoidance of high peak power is sought. This objective (reduction of peak power) is the primary control objective for in-service networks (ie also more important than load balancing in the higher-level grid connected to the in-house network), since electricity utility electricity prices often come from electricity costs and costs for a peak power to be provided by the utility when needed. A reduction of peak power thus leads to lower electricity costs. In this case, the reference value may correspond to a desired value of the consumption, i. H. this setpoint of consumption is understood as the power available to the network within the meaning of
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit eine Logikeinheit sowie einen Leistungsbegrenzer auf, wobei der Leistungsbegrenzer dazu ausgebildet ist, dem Verbraucher eine von einem durch die Logikeinheit ausgegebenen Signal abhängige Leistung zuzuführen.In a preferred embodiment, the control unit has a logic unit and a power limiter, wherein the power limiter is designed to supply the consumer with a power dependent on a signal output by the logic unit.
Weiterhin vorzugsweise kann die Steuereinheit einen Leistungsregler umfassen, der insbesondere Bestandteil der Logikeinheit sein kann. Der Leistungsbegrenzer ist in dieser bevorzugten Ausführungsform dazu ausgebildet, einen Ausgang der Steuereinheit derart zu schalten, dass in der ersten Phase des Nutzintervalls eine dem Verbraucher zugeführte aktuelle Leistung von einer Differenz des Bezugswerts und der am Versorgungsnetz angeschlossenen Last abhängt, während dem Verbraucher in einer zweiten Phase eine maximale oder minimale Leistung zuführbar ist. Durch die Zuführbarkeit der maximalen oder minimalen Leistung in einer zweiten Phase kann die innerhalb der ersten Phase aufintegrierte Differenz zwischen der aktuellen Leistung und der durch den Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung ausgeglichen werden. Ein derartiger Leistungsregler kann selbstverständlich auch in Ausführungsformen vorgesehen sein, in denen die Erfassungseinheit zum Erfassen eines externen Steuersignals ausgebildet ist. In diesen Ausführungsformen hängt die dem Verbraucher zugeführte aktuelle Leistung in der ersten Phase von dem externen Steuersignal ab.Further preferably, the control unit may include a power controller, which may be part of the logic unit in particular. In this preferred embodiment, the power limiter is designed to switch an output of the control unit such that in the first phase of the useful interval an actual power supplied to the load depends on a difference of the reference value and the load connected to the supply network, while the load is in a second Phase maximum or minimum power is supplied. The ability to feed the maximum or minimum power in a second phase compensates for the difference between the current power and the average power provided by the load, which is integrated in the first phase. One Such power regulator can of course also be provided in embodiments in which the detection unit is designed to detect an external control signal. In these embodiments, the actual power supplied to the load in the first phase depends on the external control signal.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Steuereinheit sowohl einen Leistungsbegrenzer als auch einen Leistungsregler wie oben beschrieben auf, wobei der Leistungsregler zum Steuern eines Dreipunktschalters angeordnet ist, wobei der Dreipunktschalter zwischen den Leistungsbegrenzer und den Verbraucher geschaltet ist. Über den Dreipunktschalter kann der Verbraucher in der ersten Phase (Regelphase) mit dem Leistungsbegrenzer und in der zweiten Phase (Ausgleichsphase) mit einem Anschluss für die maximale oder minimale Leistung verbunden werden. Die verrichtete Arbeit im gesamten Intervall kann also durch die Gleichung beschrieben werden. Hierbei ist WIntervall die während des Intervalls insgesamt verrichtete Arbeit, P(t, x) die Leistung abhängig von der Zeit sowie einer Regelgröße x (beispielsweise einer Abweichung der Netzfrequenz von einer Sollfrequenz), t1 die Zeit zum Ende der Regelphase (als Nullpunkt der Zeit wurde der Intervallbegin gewählt), t2 die Zeit zum Ende der Ausgleichsphase (und damit die Zeit zum Ende des Nutzintervalls), Pmax/min die in der Ausgleichsphase zugeführte, minimale oder maximale Leistung und P⌀ die vom Verbraucher geforderte durchschnittliche Leistung im Intervall.In another embodiment, the control unit has both a power limiter and a power regulator as described above, wherein the power regulator is arranged to control a three-point switch, wherein the three-point switch is connected between the power limiter and the consumer. The three-point switch can be used to connect the load to the power limiter in the first phase (control phase) and to a connection for the maximum or minimum power in the second phase (compensation phase). The work done in the entire interval can therefore be determined by the equation to be discribed. In this case, W interval is the work performed overall during the interval, P (t, x) the power depending on the time and a controlled variable x (for example, a deviation of the mains frequency from a nominal frequency), t 1 the time at the end of the control phase (as zero point the time interval start was chosen), t 2 the time to end of the balancing phase (and thus the time to the end of the useful interval), P max / min the minimum or maximum power supplied in the balancing phase and P ⌀ the average power demanded by the consumer in the interval.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Dreipunktregler (d. h. ein Dreipunktschalter, der durch einen Leistungsregler angesteuert wird) nur ein (besonders vorteilhaftes) Beispiel für einen im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbaren Regler ist. Stattdessen kann beispielsweise auch ein dynamischer Regler oder ein anderer Regler zum Umschalten von der Regelphase in die Ausgleichsphase verwendet werden. Außerdem kann der Regler zum Steuern der maximalen und/oder minimalen Leistung ausgebildet sein, d. h. der Regler kann die maximale und/oder minimale Leistung zeitabhängig verändern. Eine maximale und/oder minimale Leistung kann innerhalb eines Intervalls erhöht und/oder verringert werden. Ebenso kann die maximale und/oder minimale Leistung innerhalb eines jeden Intervalls konstant sein, wobei eine maximale und/oder minimale Leistung in mindestens einem Intervall gegenüber dem vorangehenden Intervall erhöht und/oder reduziert ist.It should be noted that a three-position controller (i.e., a three-point switch driven by a power controller) is only one (particularly advantageous) example of a controller useful in the context of the invention. Instead, for example, a dynamic controller or another controller can be used to switch from the control phase to the compensation phase. In addition, the controller may be configured to control the maximum and / or minimum power, i. H. the controller can change the maximum and / or minimum power time-dependent. Maximum and / or minimum power may be increased and / or decreased within one interval. Likewise, the maximum and / or minimum power may be constant within each interval, with maximum and / or minimum power increased and / or reduced in at least one interval from the previous interval.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Lastausgleich eines Netzes mit einer Vielzahl von elektronischen Verbrauchern werden den Verbrauchern jeweils Nutzintervalle mit einer abhängig von dem jeweiligen Verbraucher vorgegebenen Intervalldauer zugeordnet. Innerhalb der Nutzintervalle wird die Leistung jeweils so gesteuert, dass dem Verbraucher einerseits über das Nutzintervall gemittelt eine der vom Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung entsprechende Leistung zugeführt wird und andererseits innerhalb jedes Nutzintervalls die Gesamtlast der Verbraucher einer im Netz zur Verfügung stehenden Gesamtleistung innerhalb vorgegebener Toleranzen entspricht.In a method according to the invention for load balancing of a network with a large number of electronic consumers, the consumers are each assigned useful intervals with an interval duration which is dependent on the respective consumer. Within the useful intervals, the power is controlled in each case so that the consumer averaged over the useful interval one of the consumer specified average power corresponding power is supplied and on the other hand within each useful interval, the total load of the consumers of a total available power within predetermined tolerances.
Hiermit ist gemeint, dass die Gesamtlast der im Netz zur Verfügung stehenden Gesamtleistung so weit entspricht, dass die lokal gültige Norm hinsichtlich der Netzfrequenz und der Nennspannung des Netzes erfüllt wird. Beispielsweise kann die Gesamtlast der im Netz zur Verfügung stehenden Leistung so weit entsprechen, dass die Netzfrequenz um nicht mehr als 200 Millihertz von einer Sollfrequenz abweicht, und die Spannung im Netz um weniger als 10% von einer Sollspannung abweicht. Es können also beispielsweise die in der europäischen
In einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Nutzintervalle der Verbraucher jeweils in eine als Regelphase dienende erste Phase und eine auf die erste Phase folgende, als Ausgleichsphase dienende zweite Phase unterteilt. In der ersten Phase der Nutzintervalle wird die aktuelle Leistung des jeweiligen Verbrauchers zum Ausgleich einer Differenz zwischen der aktuellen insgesamt im Versorgungsnetz zur Verfügung stehenden Leistung und der gesamten durch die Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung geregelt.In one embodiment of the method, the useful intervals of the consumers are each subdivided into a first phase serving as a control phase and a second phase following the first phase and serving as a compensation phase. In the first phase of the utility intervals, the current power of each consumer is adjusted to compensate for a difference between the current total available power in the utility grid and the total average power provided by the consumers.
In der zweiten Phase wird die aktuelle Leistung des Verbrauchers so geregelt, dass die über das Nutzintervall gemittelte, dem jeweiligen Verbraucher zugeführte Leistung der vom Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung entspricht. D. h., wurde dem Verbraucher in der ersten Phase eine zu hohe Leistung (d. h. höher als die geforderte durchschnittliche Leistung) zugeführt, wird dem Verbraucher in der zweiten Phase (Ausgleichsphase) eine verringerte Leistung (vorzugsweise die Minimalleistung) zugeführt, während dem Verbraucher, wenn ihm in der ersten Phase eine zu niedrige Leistung zugeführt wurde, in der zweiten Phase eine erhöhte Leistung (vorzugsweise die Maximalleistung) zugeführt wird. Die Regelung der aktuellen Leistung erfolgt somit in der zweiten Phase vorzugsweise komplett unabhängig von der gesamten durchschnittlichen Leistung der Verbraucher sowie der im Netz zur Verfügung stehenden Leistung. Stattdessen wird in der zweiten Phase erreicht, dass der Verbraucher über das gesamte Nutzintervall gemittelt mit der geforderten durchschnittlichen Leistung versorgt wird. Durch die Zweiteilung der Nutzintervalle wird somit erreicht, dass sich der Verbraucher in der ersten Phase an einem Lastausgleich des Netzes beteiligen kann, wobei sichergestellt bleibt, dass der Verbraucher weiterhin die durchschnittliche Leistung zugeführt bekommt, die nötig ist, damit die Verbraucher durchgängig funktionstüchtig sind.In the second phase, the current power of the consumer is regulated so that the power averaged over the useful interval and supplied to the respective consumer corresponds to the average power given by the consumer. That is, if the consumer was supplied too high a power (ie, higher than the required average power) in the first phase, then in the second phase (balancing phase) the consumer is given a reduced power (preferably the minimum power) while the load is being consumed if it has been fed too low an output in the first phase, an increased power (preferably the maximum power) is supplied in the second phase. The regulation of the current performance thus takes place in the second phase, preferably completely independent of the total average power of the consumer and the power available in the network. Instead, in the second phase it is achieved that the consumer is supplied with the required average power averaged over the entire useful interval. The division of the useful intervals thus achieves that in the first phase the consumer can participate in a load balancing of the network, while ensuring that the consumer continues to receive the average power necessary for the consumers to be fully functional.
In einer auch für empfindliche elektronische Verbraucher besonders gut geeigneten Ausführungsform des Verfahrens ist für die Verbraucher nicht nur eine durchschnittliche Leistung, sondern zusätzlich auch eine maximale und/oder eine minimale aktuelle Leistung vorgegeben. In dieser Ausführungsform wird der Verbraucher derart angesteuert, dass die aktuelle Leistung stets größer oder gleich der minimalen und kleiner oder gleich der maximalen aktuellen Leistung ist. Hierdurch wird verhindert, dass es durch kurzzeitig vorliegende, zu hohe Leistungen zu Beschädigungen der elektronischen Verbraucher kommt. Auch könnte eine zu starke Absenkung der aktuellen Leistung zu einem Ausfall des Verbrauchers führen, wobei dies durch die festgelegte minimale Leistung verhindert wird.In an embodiment of the method which is also particularly suitable for sensitive electronic consumers, not only an average power but also a maximum and / or a minimum actual power is predetermined for the consumers. In this embodiment, the consumer is controlled such that the current power is always greater than or equal to the minimum and less than or equal to the maximum current power. This prevents the short-term, too high performance from damaging the electronic consumer. Also, lowering the current power too much could lead to a consumer outage, and this is prevented by the set minimum power.
In einer hinsichtlich der insgesamt zur Verfügung stehenden Regelleistung optimalen Ausführungsform kann in der Ausgleichsphase die aktuelle Leistung der maximalen oder minimalen Leistung entsprechen. Hierdurch wird eine besonders lange Regelphase möglich, wobei von der Regelphase in die Ausgleichsphase gewechselt wird, sobald über das jeweilige Nutzintervall gemittelt eine der vom Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung entsprechende Leistung nur noch durch konstantes Zuführen der maximalen oder minimalen aktuellen Leistung für das restliche Zeitintervall realisiert werden kann. Es wird also bevorzugt zum spätestmöglichen Zeitpunkt von der Regelphase in die Ausgleichsphase geschaltet.In an optimal embodiment with respect to the total available control power, in the balancing phase, the actual power may correspond to the maximum or minimum power. As a result, a particularly long control phase is possible, being changed from the control phase in the compensation phase as averaged over the respective useful interval one of the consumer specified average power corresponding performance can be realized only by constantly supplying the maximum or minimum current power for the remaining time interval can. It is therefore preferably switched at the latest possible time of the control phase in the compensation phase.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass dann, wenn aktuell nur eine geringe Regelleistung nötig ist, Verbraucher mit einem relativ kurzen Nutzintervall vorzeitig von der Regelphase in die Ausgleichsphase geschaltet werden.Alternatively, however, it is also possible that when currently only a small control power is needed, consumers with a relatively short useful interval are prematurely switched from the control phase in the compensation phase.
In einer weiteren Ausführungsform wird den Verbrauchern jeweils eine Verzugszeit zugeordnet, die angibt, wie schnell die aktuelle Leistung des jeweiligen Verbrauchers an eine zur Verfügung stehende Leistung zum Lastausgleich im Netz angepasst wird. In derartigen Ausführungsformen wird eine Differenz zwischen der aktuell zur Verfügung stehenden Leistung und der gesamten durchschnittlichen Leistung der Verbraucher zuerst über eine Veränderung der aktuellen Leistung der Verbraucher mit der geringsten Verzugszeit ausgeglichen.In a further embodiment, the consumers are each assigned a delay time, which indicates how quickly the current power of the respective consumer is adapted to an available power for load balancing in the network. In such embodiments, a difference between the currently available power and the total average power of the load is first offset by a change in the current power of the load with the least delay time.
Sobald die Verbraucher mit der geringsten Verzugszeit von der Regelphase in die Ausgleichsphase schalten, wird der Lastausgleich durch elektrische Verbraucher mit höherer Verzugszeit übernommen. Diese gleichen dann einerseits die Differenz zwischen der gesamten durch die Verbraucher vorgegebenen durchschnittlichen Leistung und der aktuell im Netz zur Verfügung stehenden Gesamtleistung und andererseits eine sich durch das Umschalten der Verbraucher mit geringerer Verzugszeit von der Regelphase in die Ausgleichsphase ergebende zusätzliche Last aus. Die Funktion von schnell reagierenden am Lastausgleich beteiligten Verbrauchern wird also nach und nach durch langsamere Verbraucher übernommen.As soon as the consumers with the least delay time switch from the control phase to the compensation phase, the load compensation is taken over by electrical consumers with a higher delay time. These then on the one hand equalize the difference between the total average power provided by the consumers and the total power currently available in the network and, on the other hand, an additional load resulting from the switching of the consumers with a shorter delay time from the control phase to the balancing phase. The function of fast-reacting consumers involved in load balancing is thus gradually taken over by slower consumers.
Der Lastausgleich funktioniert also vorzugsweise nach einem Schneeballprinzip. Verbraucher, die sich nur kurz (kleine Länge der Nutzintervalle) aber mit hoher Dynamik (kurze Verzugszeit) am Lastausgleich beteiligen können, „reichen” die auszugleichende Leistungsdifferenzen zu langsam reagierenden, über längere Nutzintervalle aussteuerbare Lastgruppen weiter. Damit wird mit anhaltender Leistungsdifferenz (d. h. Differenz zwischen einer im Netz zur Verfügung stehenden Leistung und der gesamten von den Verbrauchern benötigten durchschnittlichen Leistung) im Gesamtsystem das zeitliche Verschiebepotential an den steuerbaren Lastgruppen (Verbrauchern) schrittweise erhöht und in der Zwischenzeit die Regelfähigkeit der schneller reagierenden Lastgruppen bzw. Verbraucher wiederhergestellt. Dieses Prinzip wird erfindungsgemäß als fraktale Laststeuerung bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass das oben beschriebene ”Weiterreichen” ohne einen Datenaustausch zwischen Leistungssteuereinrichtungen verschiedener Verbraucher durchführbar ist. Das ”Weiterreichen” wird schon dadurch möglich, dass Leistungssteuereinrichtungen von langsam reagierenden Verbrauchern innerhalb der Verzugszeit den elektrischen Parameter des Versorgungsnetzes beobachten, wobei der Verlauf dieses elektrischen Parameters impliziert, wie die schneller reagierenden Verbraucher auf den Verlauf des elektrischen Parameters reagiert haben. Hieraus ergibt sich, in welchem Maße sich die langsam reagierenden Verbraucher nach Ablauf ihrer Verzugszeit am Lastausgleich beteiligen müssen.The load balance thus works preferably according to a snowball principle. Consumers who can take part in the load balancing only briefly (small length of the useful intervals) but with high dynamics (short delay time), the power differences to be compensated "continue" to slowly reacting load groups which can be activated over longer useful intervals. Thus, with a persistent power difference (ie difference between a power available in the grid and the total average power required by the consumers) in the overall system, the temporal displacement potential at the controllable load groups (consumers) is gradually increased and, in the meantime, the controllability of the faster-reacting load groups or consumer restored. This principle is referred to as fractal load control according to the invention. It should be noted that the above-described "handover" without a data exchange between power control devices of different consumers is feasible. The "passing on" is already possible because power control devices of slowly responding consumers within the delay time observe the electrical parameters of the supply network, the course of this electrical parameter implies how the faster responding consumers have responded to the course of the electrical parameter. This results in the extent to which the slow-reacting consumers have to take part in the load balancing at the end of their delay time.
Es hat sich herausgestellt, dass eine besonders gute Steuerung erreicht werden kann, wenn die Längen der Nutzintervalle und der Verzugszeiten so gewählt werden, dass Verbraucher mit längeren Nutzintervallen auch längere Verzugszeiten aufweisen. Besonders bevorzugt wird die Verzugszeit proportional zur Länge des Nutzintervalls gewählt. It has been found that a particularly good control can be achieved if the lengths of the useful intervals and the delay times are chosen so that consumers with longer useful intervals also have longer delay times. Particularly preferably, the delay time is chosen to be proportional to the length of the useful interval.
Je nach Ausführungsform kann bei dem Verfahren ein elektrischer Parameter des Netzes, vorzugsweise die Netzfrequenz oder eine Über- oder Unterspannung, detektiert werden, wobei anhand des Parameters ermittelt wird, ob die Gesamtlast der Verbraucher einer dem Netz zur Verfügung stehenden Gesamtleistung innerhalb vorgegebener Toleranzen (siehe oben) entspricht. Die Steuerung der aktuell zugeführten Leistung erfolgt dann abhängig von einer Abweichung des Parameters von einem Sollwert des Parameters. Ist beispielsweise eine im Netz zur Verfügung stehende Gesamtleistung größer als eine Gesamtlast der Verbraucher, steigt eine Netzfrequenz an. Um die Netzfrequenz möglichst genau auf den Sollwert einzuregeln, wird also, wie oben beschrieben, durch zeitweises Erhöhen der aktuellen Leistung der Verbraucher mit geringen Verzugszeiten gegengeregelt.Depending on the embodiment, an electrical parameter of the network, preferably the mains frequency or an overvoltage or undervoltage, can be detected in the method, it being determined by means of the parameter whether the total load of the consumers of a total power available to the network within predetermined tolerances (see above) corresponds. The control of the currently supplied power is then dependent on a deviation of the parameter from a setpoint of the parameter. If, for example, a total power available in the network is greater than a total load of the consumers, a grid frequency increases. In order to regulate the network frequency as accurately as possible to the desired value, as described above, the consumer is thus counteracted by temporarily increasing the current power with low delay times.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Regelung über einen gemessenen elektrischen Parameter kann eine Steuerung über ein externes Steuersignal vorgesehen sein.Alternatively or in addition to a regulation via a measured electrical parameter, a control can be provided via an external control signal.
Dies ist beispielsweise zweckdienlich, wenn Strom unter der Bedingung bezogen wird, dass sich der Strompreis aus einem gesamtleistungsabhängigen Anteil und einem maximalleistungsabhängigen Anteil zusammensetzt. In diesem Fall sinken für einen Strom verbrauchenden Betrieb die Stromkosten, wenn er gleichmäßiger Strom verbraucht.This is expedient, for example, if electricity is purchased under the condition that the electricity price is composed of an overall power-dependent component and a maximum-power-dependent component. In this case, power consumption for a power-consuming operation decreases when it consumes uniform power.
In derartigen Ausführungsbeispielen wird also im Interesse des Betriebs nicht hauptsächlich ein Lastausgleich im versorgenden Stromnetz angestrebt sondern ein gleichmäßiger Stromverbrauch des Betriebs. Dieser lässt sich nicht anhand eines Netzparameters wie der Netzfrequenz feststellen, da diese von diversen anderen, nicht zum Betrieb gehörigen Verbrauchern abhängt. Um in derartigen Situationen einen möglichst gleichmäßigen Stromverbrauch des Betriebs und somit geringe Stromkosten zu erreichen wird ein externes Steuersignal – dass beispielsweise einen insgesamt vom Betrieb verbrauchten Strom angeben kann – von der Erfassungseinheit bestimmt.In such embodiments, therefore, it is not primarily a load balancing in the supplying power network that is aimed at in the interest of the operation but a uniform power consumption of the operation. This can not be determined on the basis of a network parameter such as the network frequency, since this depends on various other non-operating consumers. In order to achieve the most uniform possible power consumption of the operation and thus low electricity costs in such situations, an external control signal - which can indicate, for example, a total current consumed by the operation - is determined by the detection unit.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird für die einzelnen Verbraucher jeweils separat der elektrische Parameter des Netzes bestimmt und die aktuelle Leistung der Verbraucher separat gesteuert. Entsprechend kann für jeden Verbraucher eine eigene Leistungssteuereinrichtung vorgesehen sein.In a particularly preferred embodiment, the electrical parameters of the network are determined separately for the individual consumers and the current power of the consumers is controlled separately. Accordingly, a separate power control device can be provided for each consumer.
Durch ein derart ausgestaltetes Verfahren kann eine Differenz zwischen erzeugter und nachgefragter elektrischer Leistung dezentral, durch unterschiedlich schnell reagierende Lastgruppen bzw. Verbraucher ausgeglichen werden. Hierzu wird vorzugsweise jeder in den Lastausgleich involvierte Verbraucher mit einer individuellen Leistungssteuereinrichtung ausgestattet. Somit ist ein autarker, dezentraler Lastausgleich möglich, wobei keine zusätzlichen Datenleitungen zwischen den Leistungssteuereinrichtungen notwendig sind.By such a configured method, a difference between generated and demanded electrical power can be compensated decentralized, by load groups or consumers reacting at different rates. For this purpose, each load involved in the load balancing is preferably equipped with an individual power control device. Thus, a self-sufficient, decentralized load balancing is possible, with no additional data lines between the power control devices are necessary.
Es sei darauf hingewiesen, dass mit einem einzelnen Verbraucher im Rahmen dieser Anmeldung nicht zwingend ein einzelnes elektrisches Gerät gemeint sein muss; vielmehr können auch Gerätegruppen bis zu ganzen Haushalten oder Häuserblöcken als ein einzelner Verbraucher gemeinsam gesteuert werden.It should be noted that with a single consumer in the context of this application, not necessarily a single electrical device must be meant; rather, device groups up to entire households or blocks of houses can be jointly controlled as a single consumer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird auch mindestens ein dem Netz Leistung zuführender Energieerzeuger bzw. -speicher bei der Regelung mit einbezogen, so dass bei einer langfristig anhaltenden Differenz zwischen der aktuell zur Verfügung stehenden Leistung und der gesamten durchschnittlichen Leistung der Verbraucher eine Energieabgabe des Energieerzeugers an die gesamte durchschnittliche Leistung der Verbraucher angepasst wird.In a further advantageous embodiment of the method, at least one power generator or storage supplying energy to the network is also included in the control, so that in the case of a long-term difference between the currently available power and the total average power of the consumers, an energy delivery of the Adjusted to the total average consumer power.
Der fraktale Lastausgleich kann somit derart in die Regelung des Energieversorgungssystems eingebunden werden, dass langanhaltende Abweichungen in der Leistungsbilanz (d. h. Abweichungen der im Netz zur Verfügung stehenden Leistung von der von den Verbrauchern benötigten Leistung), die die Kapazität des fraktalen Lastausgleicher erschöpfen, durch vorausschauende Aktivierung von Regel- bzw. Reserveleistungen in den Kraftwerken kompensiert werden, während der Großteil der Primär- und Sekundärregelleistung sowie teilweise die Minutenreserveleistung durch den fraktalen Lastausgleich bereitgestellt wird.The fractal load balancing can thus be integrated into the regulation of the energy supply system such that long-lasting differences in the power balance (ie deviations of the power available in the grid from the power required by the consumers), which exhaust the capacity of the fractal load balancer, by anticipatory activation of reserve power in the power plants, while providing most of the primary and secondary control power, and in part the minute reserve power provided by the fractal load balancing.
Besonders bevorzugt werden durch die Verbraucher die Nutzintervalle zyklisch durchlaufen, derart, dass sich für jeden der Verbraucher Regel- und Ausgleichsphasen abwechseln.It is particularly preferred for consumers to cycle through the useful intervals in such a way that control and compensation phases alternate for each of the consumers.
Es sei darauf hingewiesen, dass die aktuelle Intervalldauer, die vom Verbraucher vorgegebene aktuelle durchschnittliche Leistung, die minimale aktuelle Leistung und die maximale aktuelle Leistung und/oder die aktuelle Verzugszeit nicht unbedingt konstant sein muss, sondern auch zeitabhängig oder abhängig von Betriebsparametern des Verbrauchers variiert werden kann. Mit ”aktuell” ist der Wert der jeweiligen Größe in einem momentanen Intervall gemeint. Die ”aktuelle Intervalldauer” ist also die Dauer des momentanen Intervalls. Insbesondere können aufeinanderfolgende Intervalle eine unterschiedliche Intervalldauer aufweisen. It should be pointed out that the current interval duration, the current average power specified by the consumer, the minimum current power and the maximum current power and / or the current delay time do not necessarily have to be constant, but are also varied over time or depending on operating parameters of the consumer can. By "current" is meant the value of the respective size in a current interval. The "current interval duration" is thus the duration of the current interval. In particular, successive intervals may have a different interval duration.
Wird beispielsweise eine Leuchtstoffröhre gesteuert, kann für den Anschaltvorgang eine Intervalldauer relativ kurz sein, wobei eine relativ genaue Regelung der aktuellen Leistung notwendig ist. Entsprechend besteht nur ein geringer Abstand zwischen der durchschnittlichen durch den Verbraucher vorgegebenen Leistung und der maximalen und minimalen Leistung. Es ist also eine hohe Versorgungsqualität erforderlich. Ist der Anschaltvorgang der Leuchtstoffröhre abgeschlossen, ist eine derart hohe Versorgungsqualität nicht mehr notwendig. Für den durchgehenden Leuchtbetrieb wird die Leuchtstoffröhre dann mit einer größeren Nutzintervalldauer angesteuert und auch ein Abstand zwischen der minimalen bzw. maximalen Leistung und der durchschnittlichen Leistung ist (relativ zur durchschnittlichen Leistung) größer. Dadurch, dass die Intervalldauer, die vom Verbraucher vorgegebene durchschnittliche Leistung, die minimale aktuelle Leistung, die maximale aktuelle Leistung und/oder die Verzugszeit nicht zeitlich konstant sind, sondern zeitabhängig und/oder abhängig von Betriebsparametern des Verbrauchers gesteuert werden, kann eine zur Verfügung stehende Regelleistung maximiert werden, da die genannten Werte stets den aktuellen Betriebsbedingungen des Verbrauchers angepasst werden können.If, for example, a fluorescent tube is controlled, an interval duration for the connection process may be relatively short, whereby a relatively precise regulation of the actual output is necessary. Accordingly, there is little difference between the average power given by the consumer and the maximum and minimum power. So it is a high quality of care required. Once the fluorescent lamp has been switched on, such high quality of care is no longer necessary. For the continuous lighting operation, the fluorescent tube is then driven with a larger useful interval duration and also a distance between the minimum and maximum power and the average power is larger (relative to the average power). Due to the fact that the interval duration, the average power specified by the consumer, the minimum current power, the maximum current power and / or the delay time are not constant over time, but are time-dependent and / or controlled as a function of the operating parameters of the consumer, one available one Control power can be maximized because the values mentioned can always be adapted to the current operating conditions of the consumer.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to FIGS. Show it:
In
Je nach Ausführungsform ist die Logik- oder Steuereinheit
Abhängig von dem Signal bzw. den Signalen steuert die Logik- oder Steuereinheit
Dies wird anhand von
Zwischen der oberen gestrichelten Linie Pmax und der unteren gestrichelten Linie Pmin ist für jedes Intervall separat eine weitere gestrichelte Linie
Jedes der Intervalle
Hierzu kann z. B. das Signal des Sensors
Zum Zeitpunkt
Zu dem jeweiligen Zeitpunkt
Es sei darauf hingewiesen, dass in
Das Zusammenwirken einer Vielzahl von gesteuerten Verbrauchern wird anhand der
In
Der Pfeil
Die einzelnen Anordnungen
In
Der Graph
Der Einfachheit halber wurde die vom Verbraucher benötigte durchschnittliche Leistung in diesem Ausführungsbeispiel als konstant dargestellt. Diese benötigte durchschnittliche Leistung wird durch die horizontale Linie
Der erste Verbraucher, dessen Verlauf der aktuellen Leistung im Graphen
Da zunächst zu viel Leistung im Netz vorhanden ist, wird dem Verbraucher zunächst eine zu hohe aktuelle Leistung
Der Regelungsbedarf unter Berücksichtigung der Steuerung des ersten Verbrauchers ist im Graphen
Ab dem Zeitpunkt, wo der erste Verbraucher sich an der Regelung beteiligt, besteht zunächst kein weiterer Regelungsbedarf, bis der erste Verbraucher in die Ausgleichsphase geschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Regelbedarf schlagartig zu, da einerseits im Netz mehr Leistung vorhanden ist als benötigt und da andererseits der erste Verbraucher für den Rest seines ersten Intervalls
Der zweite Verbraucher, dessen Verlauf der aktuellen Leistung im Graphen
Der Regelungsbedarf unter Berücksichtigung des zweiten Verbrauchers ist im Graphen
Wie an den Graphen
Es sei darauf hingewiesen, dass Frequenzabweichungen nicht unbedingt vollständig kompensiert werden müssen, d. h. es muss nicht die zur vollständigen Kompensation der Differenz von der dem Netz zur Verfügung gestellten Leistung und der gesamten Last der Verbraucher notwendige Regelleistung durch die erfindungsgemäße Lastregelung bereitgestellt werden. Es kann stattdessen auch eine gewisse Frequenzabweichung hingenommen werden, wobei abhängig von der Frequenzabweichung gesteuert wird, wie stark sich die einzelnen Verbraucher an der Regelung beteiligen. Die Regelung der Verbraucher erhöht in diesem Fall den Wert für die Ableitung der Netzleistung nach der Netzfrequenz, d. h. während ohne Regeleingriffe die Ableitung dPNetz/dωNetz etwa gleich 0,024 Psoll/Hz ist, wobei PNetz die aktuell dem Netz zugeführte Leistung, ωNetz die aktuelle Netzfrequenz und Psoll die im Netz benötigte Leistung ist (das bedeutet, eine Leistungsänderung von etwa 2,4% führt zu einer Frequenzänderung von 1 Hz), ließe sich dieser Wert soweit steigern, dass auch deutliche Leistungsschwankungen eine noch hinnehmbare Frequenzabweichung zur Folge hätten.It should be noted that frequency deviations do not necessarily have to be completely compensated, ie it is not necessary to provide the complete control of the difference between the power provided to the network and the total load of the load required by the load control according to the invention. Instead, it is also possible to accept a certain frequency deviation, whereby, depending on the frequency deviation, it is controlled how strongly the individual consumers participate in the regulation. In this case, the regulation of the loads increases the value for the derivation of the grid power according to the grid frequency, ie while without control interventions the derivative dP grid / dω grid is approximately equal to 0.024 P soll / Hz, where P grid is the power currently supplied to the grid, ω Net is the current grid frequency and P is the power needed in the grid (that is, a power change of about 2.4% leads to a frequency change of 1 Hz), this value could be increased so much that even significant power fluctuations still an acceptable frequency deviation Consequence would have.
Zur genaueren Beschreibung der Leistungssteuereinrichtungen
Der Beobachter
Ein Ergebnis der Auswertung wird von dem Beobachter an eine weitere Einheit
Der Lastausgleichsschaltung
Der Leistungsregler
Das Verhalten eines Systems mit einer Vielzahl (hier 2000 Stück) von Verbrauchern wird anhand der
In
In
In
In den
Wie in
In
Besteht nun ein Regelbedarf aufgrund einer absinkenden Netzfrequenz, kann durch erfindungsgemäß gesteuerte Umspannstationen kurzzeitig die Spannung der unteren Netzebenen gesenkt werden, wobei nach einiger Zeit zum Ausgleich eine erhöhte Spannung von den Umspannstationen zur Verfügung gestellt wird.Now there is a rule requirement due to a decreasing power frequency, can be lowered by inventively controlled substations briefly the voltage of the lower network levels, with after some time to compensate an increased voltage is provided by the substations available.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Norm EN 50160 [0019] Standard EN 50160 [0019]
Claims (15)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011114344.4A DE102011114344B4 (en) | 2011-09-21 | 2011-09-21 | Power control device and method for load balancing of a network |
PCT/EP2012/068543 WO2013041625A2 (en) | 2011-09-21 | 2012-09-20 | Power control device and method for balancing the load of a network |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011114344.4A DE102011114344B4 (en) | 2011-09-21 | 2011-09-21 | Power control device and method for load balancing of a network |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011114344A1 true DE102011114344A1 (en) | 2013-03-21 |
DE102011114344B4 DE102011114344B4 (en) | 2023-02-09 |
Family
ID=47044980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011114344.4A Active DE102011114344B4 (en) | 2011-09-21 | 2011-09-21 | Power control device and method for load balancing of a network |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011114344B4 (en) |
WO (1) | WO2013041625A2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016110716A1 (en) | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Sma Solar Technology Ag | Method and device for controlling a discharge capacity for a storage unit |
DE102020200117A1 (en) * | 2020-01-08 | 2021-07-08 | Fachhochschule Kiel | Device with a control device and method for controlling an energy supply of the device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3726684A1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Control device and method for controlling a power consumption and/or a power output of a power system and low voltage network |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100222935A1 (en) * | 2007-08-28 | 2010-09-02 | Forbes Jr Joseph W | System and method for estimating and providing dispatchable operating reserve energy capacity through use of active load management |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL109402A0 (en) * | 1994-04-22 | 1994-07-31 | Yahav Shimon | Electrical cooking apparatus |
GB0113327D0 (en) * | 2001-06-01 | 2001-07-25 | Roke Manor Research | Improvements in community energy consumption management |
ATE493785T1 (en) * | 2007-11-15 | 2011-01-15 | Elro Holding Ag | METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE DISTRIBUTION OF ELECTRICAL ENERGY FOR A MULTIPLE OF ELECTRIC HEATING DEVICES IN A KITCHEN |
DE102009027802A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-27 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Home appliance and method for operating a household appliance |
DE102009027800A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-27 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Household appliance with a communication device, device system and method for operating a household appliance |
-
2011
- 2011-09-21 DE DE102011114344.4A patent/DE102011114344B4/en active Active
-
2012
- 2012-09-20 WO PCT/EP2012/068543 patent/WO2013041625A2/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100222935A1 (en) * | 2007-08-28 | 2010-09-02 | Forbes Jr Joseph W | System and method for estimating and providing dispatchable operating reserve energy capacity through use of active load management |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Norm EN 50160 |
ZHAO, X.; OSTERGAARD, J.; TOGEBY, M.: Demand as Frequency Controlled Reserve. In: IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 26, 3. August 2011, No. 1, S. 1062-1071. - ISSN 0885-8950 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016110716A1 (en) | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Sma Solar Technology Ag | Method and device for controlling a discharge capacity for a storage unit |
WO2017211551A1 (en) | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Sma Solar Technology Ag | Method and device for controlling a discharge power for a storage unit |
DE102020200117A1 (en) * | 2020-01-08 | 2021-07-08 | Fachhochschule Kiel | Device with a control device and method for controlling an energy supply of the device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013041625A2 (en) | 2013-03-28 |
DE102011114344B4 (en) | 2023-02-09 |
WO2013041625A3 (en) | 2013-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2245717B1 (en) | Wind energy plant having a double-energized asynchronous generator and converter control | |
DE102015101738B4 (en) | Method for operating a power generation plant and power generation plant | |
DE102012106466B4 (en) | Control of equipment by influencing the mains voltage | |
EP2084801B1 (en) | Method for operating a low-voltage electrical system | |
DE102012212366A1 (en) | Method for controlling an electric generator | |
DE102014112700A1 (en) | System and method for voltage control of wind turbines | |
DE102013105444A1 (en) | METHOD FOR VOLTAGE STABILIZATION IN AN ELECTRICAL DISTRIBUTION NETWORK AND DEVICE THEREFOR | |
EP3048687A1 (en) | Method for controlling an electrical energy distribution network | |
EP3096434B1 (en) | Operation of a local alternating current network with a genset and a ups | |
EP3563461A1 (en) | Method for operating a wind farm | |
WO2013113629A2 (en) | Method for stabilizing a voltage supply network | |
DE102008048046A1 (en) | Apparatus and method for operating an electrical load | |
WO2012037989A2 (en) | Method for the computer-aided control of the electrical energy distribution in a decentralized energy network | |
EP2875560B1 (en) | Method for controlling the ratio between supplied and drawn electric energy in an electric energy supply network | |
DE102011114344B4 (en) | Power control device and method for load balancing of a network | |
DE102014108395B4 (en) | Power generation plant and method for operating a power plant | |
EP3200302B1 (en) | Apparatus and method for controlling a premises energy system | |
DE102012101928A1 (en) | Power grid decentralized stabilizing method, involves minimizing feed-in power of power grid decentralized stabilizing system in relation to actual maximum generator power according with requirements for feed-in power | |
WO2020126209A1 (en) | Method for controlling an electrical installation having a plurality of electrical devices, control unit, and electrical installation having such a control unit | |
DE102011006214A1 (en) | Method and device for electrical power supply | |
EP2763264A1 (en) | Control device of an intelligent electricity grid | |
EP4022734A1 (en) | Method for controlling electrical power flows | |
EP4024646A1 (en) | Arrangement for feeding electric power into an electricity supply network | |
EP3111528B1 (en) | Method for preventing voltage range deviations | |
DE102014010019A1 (en) | Method for switching decentralized energy converters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |