用于在分散式能量產(chǎn)生的情況下運行整個能量供應網(wǎng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的來說涉及能量產(chǎn)生、能量供應和能量管理的領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于在分散式能量產(chǎn)生的情況下運行整個能量供應網(wǎng)的方法。在此，該能量供應網(wǎng)具有三個供應層面，其中在每個供應層面中生成能量并且將其饋入到相應的供應層面中。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，用于傳輸和配送電能的能量供應網(wǎng)在其構(gòu)造方面經(jīng)歷了重大變化，其中通常將電線網(wǎng)絡理解成能量供應網(wǎng)，在該電線網(wǎng)絡中，物理過程可以由所謂的基爾霍夫定律來描述。在經(jīng)典構(gòu)造的能量供應網(wǎng)中，電能從幾個中央大型發(fā)電廠(例如常規(guī)的發(fā)電廠運營商等等)傳輸?shù)蕉鄠€終端消費者或成員(例如企業(yè)、家庭等等)，能量由這些終端消費者或成員從能量供應網(wǎng)中獲取。因此，電能基本上一從大型發(fā)電廠(作為源)到各個終端消費者(作為宿)一的傳輸方向被預先給定。
[0003]為了傳輸能量，在能量供應網(wǎng)中通常設置三個供應層面，這些供應層面在原理上是具有確定的不同電壓范圍的網(wǎng)絡或網(wǎng)絡層面。在此，供應層面是根據(jù)為了傳輸電能所使用的電壓范圍并且根據(jù)能量供應網(wǎng)中的相應配送功能來劃分的。因此，能量供應網(wǎng)通常具有高壓層面或傳輸層面、中壓層面或配送層面、以及低壓層面或精細配送層面。
[0004]在具有經(jīng)典構(gòu)造的能量供應網(wǎng)的情況下，由大型發(fā)電廠(作為源)一比如大型水力發(fā)電廠、火電廠或熱電廠、或者大型風力發(fā)電廠一生成的電能被饋入高壓層面或傳輸層面中，并且然后例如通過功率變壓器轉(zhuǎn)送給配送層面或中壓層面。在此，傳輸層面在超高壓和高壓范圍中、例如在歐洲在60kV (千伏)至380kV以及更高的電壓范圍中運行，并且大多集中式地由系統(tǒng)運營商來管理。在配送層面或中壓層面中，電能通常被配送給地區(qū)、例如變壓器站和/或諸如工廠、醫(yī)院等等之類的較大型機構(gòu)(消費者)。配送層面在常規(guī)情況下通過變壓裝置從上級供應層面、傳輸層面或高壓層面例如以面向需求或消費的方式被饋送電能，并且在中壓范圍(例如IkV至60kV)中運行。電能尤其是到諸如家庭、較小的工業(yè)企業(yè)等等之類的小型終端消費者的精細配送通常是在低壓層面或精細配送層面中進行，其中在那里例如在中歐使用大約230/400伏至1000伏之間的電壓范圍。也就是說，能量然后從配送層面變壓到精細配送層面的電壓范圍，并且然后連接到精細配送層面上的成員或終端消費者被供應能量。通常，經(jīng)典構(gòu)造的能量供應網(wǎng)中的配送層面或中壓層面和精細配送層面或低壓層面共同地由例如地區(qū)系統(tǒng)運營商(例如地區(qū)能量供應商、地區(qū)網(wǎng)絡運營商等等)以面向需求的方式來管理。也就是說，根據(jù)需求從上級供應層面、尤其是高壓層面或傳輸層面中獲取電能。
[0005]因此，經(jīng)典構(gòu)造的能量供應網(wǎng)、比如許多如今已投入運行的能量供應網(wǎng)尤其是在運行和管理方面具有集中式或分級結(jié)構(gòu)。在此，所需的能量被饋入最上面的供應層面一傳輸層面或高壓層面一中，并且由最上面的供應層面轉(zhuǎn)送到處于其下的供應層面一即配送層面和精細配送層面。也就是說，能量因此總是在最上面的供應層面和一個或多個中央大型發(fā)電廠(例如水力發(fā)電廠、熱電廠等等)的控制下從例如中央系統(tǒng)運營商傳導到處于其下的供應層面以及到連接在其上的消費者，其中處于其下的供應層面一即中壓層面和低壓層面一共同地由一個或多個系統(tǒng)運營商來管理。在最上面的供應層面或傳輸層面上，通常執(zhí)行自動化的調(diào)節(jié)，并且整個能量供應網(wǎng)通過下面兩個供應層面一即配送層面和精細配送層面上的消費或需求來控制，并且最上面的供應層面上的能量產(chǎn)生或能量饋送根據(jù)消費者的所預測和/或?qū)嶋H能量需求來匹配。
[0006]但是在不久前，對自由化能量市場的追求和所謂可再生能源(例如水力、風能、太陽輻射等等)的推動使用導致出現(xiàn)了多種較小型和分散式地分布在能量供應網(wǎng)中的能源供應商、比如小型風能設備、小型水力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠或光伏等等。這導致:幾年以來由這些分散式能量產(chǎn)生者提供的電能被饋入到中壓層面和/或低壓層面上的能量供應網(wǎng)中。但是這導致迄今為止常見的傳輸方向的改變，并且多種現(xiàn)有分散式能量產(chǎn)生者對于運行和控制能量供應網(wǎng)而言是新的挑戰(zhàn)，一尤其是因為迄今為止用于經(jīng)典能量供應網(wǎng)的用于運行能量供應網(wǎng)的集中式調(diào)節(jié)方案中的多個在存在分散式能量產(chǎn)生的情況下不再是合適的。
[0007]在經(jīng)典能量供應網(wǎng)中，在終端消費者對電能的需要在時間上波動時存在供應的困難，而在具有分散式能量產(chǎn)生的能量供應網(wǎng)中還附加地出現(xiàn)關(guān)于由分散式能量產(chǎn)生對電能的供應強烈波動的問題。因此，該能量產(chǎn)生例如依賴于不可控的初級能源(例如風、太陽輻射等等)的存在，并且因此與借助于常規(guī)發(fā)電廠的能量產(chǎn)生相比可計劃性明顯更低。分散式能量產(chǎn)生對例如當前地區(qū)天氣情況的該直接依賴性可能導致:饋入到該能量供應網(wǎng)中的能量量具有強烈的波動性。因此，由于波動的饋電導致供應層面一在光伏的情況下例如為低壓層面、在風力情況下例如為低壓層面和/或中壓層面中的強烈波動性，所述波動性于是也可以在分別上級的供應層面中觀察到。
[0008]技術(shù)上，由于例如由突然過高的或突然下降的電壓水平造成的波動性能量饋送可能影響相應供應層面的至少部分，并且導致能量供應的波動的質(zhì)量。此外，如果在下面的供應層面上生成與所消耗的能量相比更多的能量，則發(fā)生能量流向的反轉(zhuǎn)，并且能量從下面的供應層面反饋到較高的供應層面上。這可能導致能量供應網(wǎng)的運行安全性和可靠性方面的突出問題。
[0009]為了具有分散式能量產(chǎn)生的整個能量供應網(wǎng)的簡化的控制、為了改善能量供應的可靠性以及為了分散式生成的能量較容易的市場化，例如大多與大型發(fā)電廠相比較少的由分散式能量產(chǎn)生者提供的能量量被綜合成所謂的虛擬發(fā)電廠。在此，虛擬發(fā)電廠或虛擬發(fā)電站(VPP)是對諸如光伏設備、小型風能設備等等之類的多個較小型分散式能量產(chǎn)生者的這樣的綜合的稱呼。于是，對于虛擬發(fā)電廠，例如可以根據(jù)關(guān)于今后的供應側(cè)的能量需求的預測來與例如相應網(wǎng)絡運營商協(xié)商控制特征曲線或所謂的總工作計劃。因此，于是例如可以預先給定個別工作計劃，根據(jù)所述個別工作計劃可以調(diào)節(jié)各個在虛擬發(fā)電廠中綜合的能量產(chǎn)生者的運行方式。
[0010]但是為了確定總工作計劃或個別工作計劃以及為了控制分散式能量產(chǎn)生者，需要對分散式能量產(chǎn)生者進行相應的集中式控制和信息技術(shù)耦合以用于相應的信息交換。尤其是為了虛擬發(fā)電廠的控制和通信的標準化歐盟推動以下工程，比如FENIX—整合預期的靈活電網(wǎng)(Flexible Electricity Network to Integrate the expected)、會^量演進(energyevolut1n’)、DISPOffER一高滲透式可再生能源分布式發(fā)電(Distributed Generat1nwith High Penetrat1n of Renewable Energy Sources)等等。由此，例如應該實現(xiàn)虛擬發(fā)電廠的基于因特網(wǎng)的控制和電能的自動化交易。但是虛擬發(fā)電廠的一個巨大缺點是，其集中式控制和分散式能量產(chǎn)生者的針對該控制的持續(xù)的信息技術(shù)耦合是與高花費和成本相聯(lián)系的。每個分散式能量產(chǎn)生者尤其是必須持續(xù)地以信息技術(shù)方式連接到虛擬發(fā)電廠，這對于小型運營商、例如私人光伏設備而言是與高成本和花費相聯(lián)系的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明所基于的任務是，說明一種用于在利用分散式能量產(chǎn)生的情況下運行整個能量供應網(wǎng)的方法，通過該方法，以簡單方式和在無需高花費的情況下使得能夠在分散式能量產(chǎn)生的情況下在考慮到現(xiàn)有網(wǎng)絡拓撲的情況下以高穩(wěn)定性運行能量供應網(wǎng)，并且通過該方法簡化了分散式能量產(chǎn)生者對自動化電能交易的參與。
[0012]該任務通過具有根據(jù)獨立專利權(quán)利要求所述的特征的開頭列舉類型的方法來解決。本發(fā)明的有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中予以描述。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，該任務利用開頭列舉類型的方法來解決，其中三個供應層面中的每個都被視為獨立的調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)需求通過相應調(diào)節(jié)單元之間的接口連接或斷開。
[0014]給調(diào)節(jié)單元中的每個都分配自己的運營商區(qū)域，其中受每個運營商區(qū)域控制的僅僅是相應調(diào)節(jié)單元或相應供應層面。這意味著，在相應運營商區(qū)域中，產(chǎn)生者的能量饋送以及通過消費者的能量消耗被綜合和控制。于是，能量量在調(diào)節(jié)單元之間的交換通過分別所屬的運營商區(qū)域經(jīng)由相應調(diào)節(jié)單元之間的接口借助在相應調(diào)節(jié)單元之間定義的參數(shù)的控制來監(jiān)控。
[0015]根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案的主要方面在于，全面地觀察能量供應網(wǎng)。供應層面一基于本申請人的還未公開的具有PCT案號PCT/EP2012/071461的專利申請，其中描述了一種用于調(diào)節(jié)能量供應網(wǎng)的方法一被看作是獨立的調(diào)節(jié)單元。此外，供應層面和分別連接到這些供應層面上的能量產(chǎn)生裝置、比如傳輸層面中的大型發(fā)電廠、配送層面中的小型水力或風力發(fā)電廠或者例如通過變流器連接到精細配送層面上的光伏