DE102012200927A1 - Energy management in distribution networks via wireless communication - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Netzstabilität in Energieverteilnetzen, wobei bei einem Mangel an elektrischer Wirkleistung in einem geographischen Bereich des Energieverteilnetzes mobile Endgeräte (z.B. Smartphones, Tablet-PCs, Elektroautos), die sich in diesem geographischen Bereich befinden, veranlasst werden ihren Akku-Ladezyklus für eine definierte Zeit zu unterbrechen.Method and arrangement for controlling the grid stability in power distribution networks, wherein in a lack of electrical real power in a geographical area of the energy distribution network mobile devices (eg smart phones, tablet PCs, electric cars), which are located in this geographical area, be prompted their battery charging cycle to interrupt for a defined time.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung der Netzstabilität in Energieverteilnetzen. The present invention relates to a method and arrangement for controlling network stability in power distribution networks.
Als Smart Grid (Intelligentes Stromnetz) bezeichnet man die Vernetzung von Stromverbraucher und von Stromerzeuger untereinander, um über eine dezentrale Steuerung die Elektrizitätsversorgung und den Stromverbrauch zeitlich zu optimieren, um einen effizienten und zuverlässigen Netzbetrieb zu gewährleisten. Ein Ziel von Smart Grids ist die Bereitstellung effizienter Energieübertragungsnetze, einer intelligenten Energieverteilung, aber auch eine einfache Netzintegration von Elektromobilität und intelligenten Gebäuden (z.B. green cities). A smart grid is the interconnection of power consumers and power generators with each other in order to optimize the electricity supply and power consumption via a decentralized control system in order to ensure efficient and reliable network operation. A goal of smart grids is the provision of efficient energy transmission grids, an intelligent energy distribution, but also a simple grid integration of electromobility and intelligent buildings (eg green cities).
Durch Smart Grids soll u.a. die Reaktionsfähigkeit der Märkte und des Netzmanagements auf Schwankungen im Netz und auf Schwankungen bei Strompreisen von Anbietern verbessert werden. Ein weiterer Aspekt von Smart Grids ist, dass Endkunden sowohl als Konsument als auch als Energielieferant (z.B. durch eine private Photovoltaikanlage) eine aktive Rolle im Netz einnehmen können. Smart Grids should u.a. Improve the responsiveness of markets and network management to fluctuations in the network and to fluctuations in supplier electricity prices. Another aspect of smart grids is that end users, both as consumers and as energy suppliers (for example, through a private photovoltaic system), can play an active role in the network.
In den Energieverteilnetzen stellt sich zunehmend auch das Problem der Integration erneuerbarer Energien. Das Hauptproblem der erneuerbaren Energien ist die hohe Volatilität, verbunden mit schlechter Prognostizierbarkeit. So können aufgrund plötzlicher und unvorhergesehener Wetterumschwünge Wind- und Photovoltaikenergie stark schwanken. Andererseits setzt Netzstabilität die ständige Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch voraus In the energy distribution grids, the problem of the integration of renewable energies is increasingly turning up. The main problem of renewable energies is the high volatility, combined with poor predictability. For example, wind and photovoltaic energy can fluctuate greatly due to sudden and unforeseen weather changes. On the other hand, grid stability requires the constant balance between generation and consumption
Bisher wird dieses Problem hauptsächlich dadurch gelöst, dass die Leistung der verbleibenden konventionellen und steuerbaren Erzeuger die Leistungsschwankungen der Erzeuger erneuerbarer Energien ausgleicht (primäre und sekundäre Leistungs-Frequenz-Regelung, P-/f-Regelung). So far, this problem has mainly been solved by balancing the performance of the remaining conventional and controllable generators with the power variations of renewable energy producers (primary and secondary power frequency control, P / f control).
Durch Smart Grids versucht man zwar auch die Erzeuger erneuerbarer Energien in die Netzstabilität miteinzubinden, aber die Berücksichtigung von Energieverbrauchern bei Netzstabilität ist bisher nicht systematisch erkennbar. Although smart grids are also trying to integrate renewable energy producers into grid stability, the consideration of energy consumers in terms of grid stability has not yet been systematically identifiable.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Sicherstellung von Stabilität in Energieverteilnetzen bereitzustellen, bei dem gezielt auch Energieverbraucher verwendet werden. It is an object of the present invention to provide a method for ensuring stability in energy distribution networks, in which targeted energy consumers are used.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung der Netzstabilität in Energieverteilnetzen, wobei bei einem Mangel an elektrischer Wirkleistung in einem geographischen Bereich des Energieverteilnetzes mobile Endgeräte, die sich in diesem geographischen Bereich befinden, veranlasst werden ihren Akku-Ladezyklus für eine definierte Zeit zu unterbrechen. Bei der Integration erneuerbarer Energien in Energieverteilnetze stellt sich insbesondere das Problem der hohen Volatilität und der schlechten Prognostizierbarkeit erneuerbarer Energien. Die vorliegende Erfindung ermöglicht bei Leistungsschwankungen im Energienetz neben Erzeugern (z.B. durch Hinzuschalten konventioneller Kraftwerke oder durch Strombezug von einem Drittanbieter) auch Verbraucher im Sinne der Netzstabilität „intelligent“ und dynamisch zu steuern. The object is achieved by a method for controlling the network stability in energy distribution networks, wherein in the absence of active electrical power in a geographical area of the energy distribution network, mobile terminals located in this geographical area are caused to interrupt their battery charging cycle for a defined time , The integration of renewable energies into energy distribution grids raises the problem of high volatility and the poor predictability of renewable energies. The present invention, in addition to generators (e.g., by adding conventional power plants or power sourced from a third party supplier), also allows consumers to "intelligently" and dynamically control consumers in terms of network stability.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Bestimmung der im geographischen Bereich befindlichen mobilen Endgeräte durch Auswertung der den mobilen Endgeräten (z.B. Smartphone) zugeordneten IP-Adresse erfolgt. Dies kann z.B. internetbasiert über den Dienst „utrace“ erfolgen zum Lokalisieren von IP-Adressen bzw. über eine Verbindung einer Steuereinheit des Energieverteilnetzes zur utrace-Datenbank. Bei dem mobilen Endgerät kann es sich aber auch prinzipiell um ein Elektrofahrzeug (E-Car) handeln. Eine Ortung kann z.B. durch GPS erfolgen. A first advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the determination of the mobile terminals located in the geographical area takes place by evaluation of the IP address assigned to the mobile terminals (for example a smartphone). This can e.g. Internet-based via the service "utrace" done to localize IP addresses or via a connection of a control unit of the energy distribution network to the utrace database. The mobile terminal can also be an electric vehicle (e-car) in principle. A location can e.g. done by GPS.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Bestimmung der im geographischen Bereich befindlichen mobilen Endgeräte durch Auswertung von Infrastrukturinformation eines Mobilfunknetzes des mobilen Endgerätes erfolgt. Z.B. durch GSM-Ortung lässt sich die Zelle im Mobilfunknetz bestimmen, in der sich ein mobiles Endgerät zum Zeitpunkt einer Messung gerade aufhält. Dabei werden der Standort und die Dichte von Basisstationen des Mobilfunknetzes ausgenutzt. A further advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the determination of the mobile terminals located in the geographical area takes place by evaluation of infrastructure information of a mobile radio network of the mobile terminal. For example, GSM positioning allows the cell in the mobile radio network in which a mobile terminal is currently located at the time of a measurement to be determined. The location and density of base stations of the mobile network are exploited.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass über eine Datenverbindung vom Betreiber des Mobilfunknetzes des mobilen Endgerätes die jeweiligen Positionsdaten der mobilen Endgeräte an eine Steuereinheit im Energieverteilnetz gemeldet werden. Dadurch ist der Betreiber des Energieverteilnetzes darüber informiert, welche mobilen Endgeräte (z.B. Laptop, Smartphone, Handy) sich als Verbraucher in einem bestimmten Bereich des Energienetzes befinden. Diese Information kann der Betreiber des Energieverteilnetzes dazu verwenden, um Leistungsschwankungen im Energienetz auszugleichen oder zu korrigieren. A further advantageous embodiment of the invention is that the respective position data of the mobile terminals are reported to a control unit in the energy distribution network via a data connection from the operator of the mobile network of the mobile terminal. As a result, the operator of the energy distribution network is informed about which mobile terminals (for example laptop, smartphone, mobile phone) are located as consumers in a specific area of the energy network. This information can be used by the operator of the energy distribution network to compensate for or correct power fluctuations in the power grid.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Bestimmung der im geographischen Bereich befindlichen mobilen Endgeräte durch ein satellitengestütztes Navigationssystem erfolgt, wobei die Positionsdaten der mobilen Endgeräte an eine Steuereinheit im Energieverteilnetz gemeldet wird. Durch utrace oder GSM-Ortung ist netzseitig manchmal nur eine grobe Bestimmung der geographischen Position eines mobilen Gerätes möglich. Meistens aber besitzen Smartphones und Tablet-PCs darüber hinaus auch die Möglichkeit der Satellitennavigation per GPS bzw. Galileo. Sofern eine Weitergabe der Positionsdaten an Netz-Applikationen aktiviert ist, ist dadurch eine wesentlich genauere Ortung des mobilen Gerätes möglich. Durch die genaue Ortung wird eine irrtümliche, nicht angebrachte Unterbrechung des Akku-Ladezyklus an mobilen Endgeräten vermieten, die sich nicht in einem bestimmten Bereich des Energienetzes befinden. A further advantageous embodiment of the invention is that the determination of the mobile terminals located in the geographical area is carried out by a satellite-based navigation system, wherein the position data of the mobile terminals is reported to a control unit in the energy distribution network. By utrace or GSM location is sometimes only roughly a rough determination of the geographical position of a mobile device possible. Mostly, however, smartphones and tablet PCs also have the option of satellite navigation via GPS or Galileo. If a transfer of the position data to network applications is activated, a much more accurate location of the mobile device is possible. Accurate location will lend you an erroneous, inappropriate interruption to the battery charging cycle on mobile devices that are not in a specific area of the power grid.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass durch eine Steuereinheit des Energieverteilnetzes ein Steuerkommando an die im geographischen Bereich befindlichen Endgeräte geschickt wird, um den Akku-Ladezyklus des mobilen Gerätes für eine definierte Zeit zu unterbrechen. Durch die IP-Adresse oder durch die Telefonnummer des mobilen Gerätes lässt sich von der Steuereinheit gezielt ein Steuerkommando dediziert an ein mobiles Gerät absetzen und somit den Akku-Ladezyklus unterbrechen und auch wieder reaktivieren. Die Aktivierung des Akku-Ladezyklus kann dabei automatisch nach einer bestimmten Zeit (vorteilhafter weise in Abhängigkeit des Mangels an elektrischer Wirkleistung im Energienetz) oder durch ein Aktivierungssignal durch die Steuereinheit erfolgen. IP-Adresse und/oder Telefonnummer des mobilen Gerätes können z.B. durch den Betreiber des Mobilfunknetzes der Steuereinheit mitgeteilt werden, z.B. zusammen mit den entsprechenden Positionsdaten. A further advantageous embodiment of the invention is that a control command is sent to the terminals located in the geographical area by a control unit of the power distribution network to interrupt the battery charging cycle of the mobile device for a defined time. By the IP address or by the phone number of the mobile device can be deducted by the control unit targeted a control command to a mobile device and thus interrupt the battery charging cycle and reactivate again. The activation of the battery charging cycle can be carried out automatically after a certain time (advantageously depending on the lack of electrical active power in the power grid) or by an activation signal by the control unit. IP address and / or telephone number of the mobile device may e.g. be communicated by the operator of the mobile network to the control unit, e.g. together with the corresponding position data.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einer Anordnung zur Steuerung der Netzstabilität in Energieverteilnetzen, die Anordnung umfassend:
ein Energieverteilnetz mit einer Steuereinheit zum Netzmanagement im Energieverteilnetz;
mobiles Endgerät als Energieverbraucher im Energieverteilnetz,
wobei bei einem Mangel an elektrischer Wirkleistung in einem geographischen Bereich des Energieverteilnetzes diejenigen mobilen Endgeräte, die sich in diesem geographischen Bereich befinden, veranlasst werden ihren Akku-Ladezyklus für eine definierte Zeit zu unterbrechen. Somit lassen sich neben Erzeugern auch Verbraucher im Sinne der Netzstabilität „intelligent“ steuern. Die Steuereinheit kann die Anzahl bzw. Summe der mobilen Endgeräte in Abhängigkeit des Mangels oder Überangebots an elektrischer Wirkleistung im Energienetz skaliert ansteuern und somit auf die jeweiligen Anforderungen im Netz bzw. in einem Bereich des Netzes zu reagieren. Somit kann sehr feingranular und räumlich dediziert durch die Steuereinheit auf Schwankungen im Netz reagiert werden. A further advantageous embodiment of the invention lies in an arrangement for controlling the network stability in energy distribution networks, the arrangement comprising:
an energy distribution network with a control unit for network management in the energy distribution network;
mobile terminal as an energy consumer in the energy distribution network,
wherein, in the absence of real electrical power in a geographical area of the energy distribution network, the mobile terminals located in that geographical area are caused to interrupt their battery charging cycle for a defined time. Thus, in addition to producers, consumers can also be controlled "intelligently" in terms of grid stability. The control unit can control the number or sum of the mobile terminals in dependence on the shortage or oversupply of electrical active power in the power grid scaled and thus to respond to the respective requirements in the network or in an area of the network. Thus, very finely granular and spatially dedicated by the control unit can be responded to fluctuations in the network.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass durch eine Kommunikationsverbindung zum Mobilfunknetz des mobilen Endgerätes die Positionsdaten des mobilen Endgerätes an die Steuereinheit des Energieverteilnetzes gemeldet werden. Die Kommunikationsverbindung zwischen einer Steuereinheit des Mobilfunknetzes und der Steuereinheit des Energieverteilnetzes kann drahtgebunden oder drahtlos (wireless, z.B. durch eine Funkverbindung) realisiert sein. Vorteilhafter weise wird die Kommunikationsverbindung durch eine bereits bestehende Infrastruktur des Mobilfunknetzes realisiert. Die Steuereinheit des Energieverteilnetzes kann z.B. Teilnehmer des Mobilfunknetzes sein. A further advantageous embodiment of the invention is that the position data of the mobile terminal are reported to the control unit of the energy distribution network through a communication connection to the mobile network of the mobile terminal. The communication connection between a control unit of the mobile radio network and the control unit of the energy distribution network can be realized by wire or wireless (wireless, for example by radio connection). Advantageously, the communication connection is realized by an already existing infrastructure of the mobile network. The control unit of the power distribution network may e.g. Be a participant in the mobile network.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Meldung der Positionsdaten des mobilen Endgerätes auf Anforderung der Steuereinheit erfolgt. Somit wird die Steuereinheit des Energieverteilnetzes durch vom Mobilfunknetz gemeldete Daten überhäuft und belastet. Erst bei Bedarf (z.B. wenn Schwankungen im Netz erkannt werden) fordert die Steuereinheit des Energieverteilnetzes vom Mobilfunkbetreiber Positions- und Identifizierungsdaten von mobilen Endgeräten in einem bestimmten räumlichen Bereich an. Dadurch wird der Datenverkehr reduziert und Prozessorleistung nur bei Bedarf eingesetzt (Schonung von IT Ressourcen). A further advantageous embodiment of the invention is that the message of the position data of the mobile terminal is carried out at the request of the control unit. Thus, the control unit of the energy distribution network is overwhelmed and charged by data reported by the mobile network. Only when required (for example, if fluctuations in the network are detected) the control unit of the energy distribution network from the mobile operator requests position and identification data from mobile terminals in a certain spatial area. This reduces data traffic and uses processor power only when needed (conserving IT resources).
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Steuereinheit des Energieverteilnetzes veranlasst über das Mobilfunknetz ein Steuerkommando an die im geographischen Bereich befindlichen Endgeräte zu senden, um den Akku-Ladezyklus des mobilen Gerätes in Abhängigkeit des Mangels an elektrischer Wirkleistung im geographischen Bereich zu unterbrechen. Es kann somit die Infrastruktur des Mobilfunknetzes ausgenutzt werden, um zwischen der Steuereinheit des Energieverteilnetzes und den mobilen Geräten zu kommunizieren. Es ist auch denkbar, dass die mobilen Geräte mit einem vom Energienetzbetreiber bereitgestellten App (vom Internet herunterladbares Anwendungsprogramm) zum Kontrollieren des Akku-Ladezyklus ausgestattet sind. Über dieses App lässt sich der Akku-Ladezyklus des mobilen Gerätes vom Energienetzbetreiber durch eine entsprechende Signalisierung (z.B. über das Internet) steuern. Je nach Geschäftsmodell des Energienetzbetreibers können Nutzer dieses Apps evtl. vom Energienetzbetreiber incentiviert werden. A further advantageous embodiment of the invention is that the control unit of the energy distribution network causes via the mobile network to send a control command to the terminals located in the geographical area to interrupt the battery charging cycle of the mobile device as a function of the lack of electrical real power in the geographical area , It can thus be exploited the infrastructure of the mobile network to communicate between the control unit of the power distribution network and the mobile devices. It is also conceivable that the mobile devices are equipped with an app provided by the energy network operator (downloadable by the Internet application program) for controlling the battery charging cycle. Through this app, the battery charging cycle of the mobile device can be controlled by the energy network operator by an appropriate signaling (for example via the Internet). Depending on the business model of the energy network operator, users of this application may be incentivized by the energy network operator.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden erläutert. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained below.
Dabei zeigen: Showing:
Die Realisierung von Smart Grids stellt hohe Anforderungen an das zugrundeliegende Energienetz. Zum einen sind jeweils aktuelle Kenntnisse über Einspeisung, Verbrauch, Belastungen nötig, um gezielt Steuerungs- und Reglungsmaßnahmen ergreifen zu können. Die Integration regenerativer Energien mit ihrer hohe Volatilität und schlechter Prognostizierbarkeit ist dabei eine besondere Herausforderung. Weiterhin erfordert die Realisierung von Smart Grids einen engen Informationsaustausch zwischen den beteiligten Komponenten und somit eine leistungsstarke Informations- und Kommunikationstechnologie und entsprechende Infrastruktur. The realization of smart grids makes high demands on the underlying Energy grid. On the one hand, up-to-date knowledge of feed-in, consumption and load is required in order to be able to take targeted control and regulatory measures. The integration of regenerative energies with their high volatility and poor predictability is a particular challenge. Furthermore, the realization of smart grids requires a close exchange of information between the components involved and thus a powerful information and communication technology and corresponding infrastructure.
In Smart Grids werden u.U. viele kleine dezentrale Stromerzeuger regenerativer Energien zu gemeinsamen Kraftwerken gebündelt und in einem übergeordneten Netzmanagement organisiert. In Smart Grids, u.U. many small decentralized generators of regenerative energies are bundled into joint power plants and organized in a superordinate network management.
Auf der Verbraucherseite sind intelligente Stromzähler, sog. „Smart Meters" ein weiterer möglicher Bestandteil eines Smart Grids. „Smart Meters" ermöglichen eine Fernauslesung des Verbrauchs und ein kurzfristiges Reagieren auf schwankende Strompreise. On the consumer side, intelligent electricity meters, so-called "smart meters" are another possible component of a smart grid. "Smart Meters" enable remote meter reading of consumption and a short-term reaction to fluctuating electricity prices.
Das Netzmanagement von Smart Grids zielt darauf ab, Regelungen und Steuerungen bis zur untersten Energienetzebene zu ermöglichen. Weiterhin sollen Elektroautos sowohl als Verbraucher als auch als Energieverbraucher in Smart Grids eingebunden werden. Die Batterien von Elektroautos können außerdem als Energiespeicher im Smart Grid fungieren. The network management of smart grids aims to enable regulations and controls down to the lowest energy level. Furthermore, electric cars should be integrated into smart grids both as consumers and as energy consumers. The batteries of electric cars can also act as energy storage in the smart grid.
Smart Grids ermöglichen ein optimiertes Management von Energieerzeugung, Energieverbrauch und Energiespeicherung, um ein Gleichgewicht im Stromnetz zu erzielen. Dazu ist eine durchgängige Kommunikationsfähigkeit vom Kraftwerk bis hin zu einzelnen Endverbrauchern erforderlich. Smart grids enable optimized management of power generation, energy consumption and energy storage to balance the power grid. This requires a continuous communication capability from the power plant to individual end users.
Einzelansätze bzw. Einzeltechnologien für Smart Grids existieren bereits, bzw. sind in Erprobung (z.B. Smart Meters). Das Management von Stromübertragungsnetzen ist bereits weitgehend automatisiert. So werden bei plötzlichen Stromausfällen (Blackouts) automatisch Notfallmechanismen aktiviert. Individual approaches or individual technologies for smart grids already exist or are being tested (for example smart meters). The management of power transmission networks is already largely automated. Thus, in the event of sudden blackouts, emergency mechanisms are automatically activated.
Smart Grids sind somit intelligente Stromnetze, welche durch ein abgestimmtes Netzmanagement mittels zeitnaher und bidirektionaler Kommunikation zwischen Netzkomponenten (Infrastruktur), Erzeugern, Verbrauchern und Speichereinrichtungen einen energie- und kosteneffizienten Systembetrieb unterstützen, um ein ausfallsicheres und ausgeglichen bilanziertes Netz bereit zu stellen. Smart grids are therefore intelligent power grids that support energy-efficient and cost-efficient system operation through coordinated network management by means of timely and bidirectional communication between network components (infrastructure), generators, consumers and storage facilities in order to provide a fail-safe and balanced network.
Ein Smart Grid bezieht neben institutionellen Energieproduktionsanlagen (z.B. Kraftwerke, Stadtwerke) und industriellen Verbrauchern insbesondere auch private Verbraucher wie Wärmepumpen, Warmwasserspeicher, Tiefkühler, Autobatterien etc., sowie private Erzeuger (z.B. private Photovoltaikanlage) in das Netzmanagement mit ein. Eine Voraussetzung für den Betrieb von Smart Grids ist die Fähigkeit Informationen (z.B. Lastflußdaten, Auslastungsdaten) aus den einzelnen beteiligten Netzelementen in Echtzeit abrufen und verarbeiten zu können. Dadurch ist es möglich Leistungsschwankungen sofort zu erkennen und darauf zu reagieren. Weiterhin ist es möglich einen homogenen Verbrauch im Netz herzustellen auch bei der Verwendung prinzipiell inhomogener Erzeuger (z.B. Windkraft, Solaranlagen) und Verbraucher (z.B. Elektroautos). Als Energiespeicher können Speicherkraftwerke aber auch dezentrale Speicher wie Fahrzeugakkumulatoren verwendet werden. Die Datenübertragung zwischen den Komponenten eines Smart Grids kann z.B. über ADSL Verbindungen erfolgen. In addition to institutional energy production plants (e.g., power plants, municipal utilities) and industrial consumers, a smart grid also includes in particular private consumers such as heat pumps, hot water storage, freezers, car batteries, etc., as well as private producers (e.g., private photovoltaic systems) in network management. A prerequisite for the operation of smart grids is the ability to retrieve and process information (e.g., load flow data, load data) from the individual network elements involved in real time. This makes it possible to immediately recognize fluctuations in performance and to react to them. Furthermore, it is possible to produce a homogeneous consumption in the network even when using principally inhomogeneous producers (e.g., wind power, solar panels) and consumers (e.g., electric cars). As energy storage storage power plants but also decentralized storage such as vehicle batteries can be used. The data transfer between the components of a smart grid may e.g. via ADSL connections.
Vorteilhafter weise umfasst die Anordnung eine Kommunikationsverbindung zum Mobilfunknetz MFN des mobilen Endgerätes MG. Entweder durch diese Kommunikationsverbindung oder durch einen Internet-Zugang (z.B. über Wireless LAN (IEEE 802.11) und ADSL) werden die Positionsdaten des mobilen Endgerätes MG an die Steuereinheit SE des Energieverteilnetzes SMG gemeldet. Vorteilhafter weise erfolgt die Meldung der Positionsdaten des mobilen Endgerätes MG auf Anforderung (on demand) der Steuereinheit SE. Die Steuereinheit SE des Energieverteilnetzes SMG sendet z.B. über das Mobilfunknetz MFN oder das Internet ein Steuerkommando an die im geographischen Bereich befindlichen Endgeräte MG, um den Ladezyklus des Akkumulators AK1 des mobilen Gerätes MG in Abhängigkeit des Mangels an elektrischer Wirkleistung in einem entsprechenden geographischen Bereich zu unterbrechen. Advantageously, the arrangement comprises a communication connection to the mobile radio network MFN of the mobile terminal MG. Either through this communication connection or through an Internet access (eg via wireless LAN (IEEE 802.11) and ADSL), the position data of the mobile terminal MG are reported to the control unit SE of the energy distribution network SMG. Advantageously, the message of the position data of the mobile terminal MG on request (on demand) of the control unit SE is carried out. The control unit SE of the energy distribution network SMG sends eg via the mobile network MFN or the Internet a control command to the geographically located terminals MG to the charging cycle of the accumulator AK1 of the mobile device MG depending on the lack of electrical active power in a corresponding geographic area.
Die Steuereinheit SE des Energieverteilnetzes SMG kann ein Steuerkommando auch an die im geographischen Bereich befindlichen Elektroautos eCar senden, um den Ladezyklus des Akkumulators AK2 des Elektroautos eCar in Abhängigkeit des Mangels an elektrischer Wirkleistung in einem entsprechenden geographischen Bereich zu unterbrechen. The control unit SE of the energy distribution network SMG can also send a control command to the electric vehicles eCar located in the geographical area in order to interrupt the charging cycle of the accumulator AK2 of the electric car eCar as a function of the lack of active electrical power in a corresponding geographical area.
Der Ladezyklus eines Akkumulators Ak1, AK2 kann z.B. über einen Microchip angesteuert und kontrolliert werden. The charging cycle of a battery Ak1, AK2 may be e.g. be controlled and controlled via a microchip.
Die Position eines Elektroautos eCar und/oder eines mobilen Gerätes MG kann z.B. über Satellitennavigation per GPS bzw. Galileo oder einem ähnlichen System erfolgen. Die meisten Smartphones und Tablet-PCs bzw. Elektroautos besitzen heutzutage Applikationen zur Satellitennavigation. The position of an electric car eCar and / or a mobile device MG may e.g. via satellite navigation via GPS or Galileo or a similar system. Most smartphones and tablet PCs or electric cars today have satellite navigation applications.
Das Hauptproblem bei der Integration erneuerbaren Energien in ein Stromnetz SMG ist die hohe Volatilität, verbunden mit schlechter Prognostizierbarkeit. So können aufgrund plötzlicher und unvorhergesehener Wetterumschwünge Wind- und Photovoltaikenergie stark schwanken. Andererseits setzt Netzstabilität die ständige Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch voraus. The main problem in integrating renewable energy into a SMG power grid is the high volatility associated with poor predictability. For example, wind and photovoltaic energy can fluctuate greatly due to sudden and unforeseen weather changes. On the other hand, grid stability requires the constant balance between generation and consumption.
Bisher wird dieses Problem hauptsächlich dadurch gelöst, dass die Leistung der verbleibenden konventionellen und steuerbaren Erzeuger die Leistungsschwankungen der Erzeuger erneuerbarer Energien (sowie der Verbraucher) ausgleicht(P-/f-Netzregelung). So far, this problem has mainly been solved by balancing the performance of the remaining conventional and controllable producers with the variations in output of renewable energy producers (and consumers) (P / T grid regulation).
Durch Smart Grids versucht man darüber hinaus, auch die Erzeuger erneuerbarer Energien und die Verbraucher im Sinne der Netzstabilität „intelligent“ zu steuern. Ein zunehmender Anteil elektrischer Verbraucher stellen drahtlos vernetzte Smartphones, Tablet- und Notebook-Computer dar. Diese sind meistens entweder per LAN (IEEE 802.3) oder Wireless LAN (IEEE 802.11) an einen ADSL-Router mit Access Point bzw. einen Hotspot oder bzw. an ein Mobilfunknetz per LTE, HSPA/HSDPA/HSUPA, UMTS oder GPRS/EDGE angeschlossen. In addition, smart grids are trying to "intelligently" control the producers of renewable energies and consumers in terms of grid stability. An increasing proportion of electrical consumers are wirelessly networked smartphones, tablet and notebook computers. These are usually either via LAN (IEEE 802.3) or wireless LAN (IEEE 802.11) to an ADSL router with access point or a hotspot or or connected to a mobile network via LTE, HSPA / HSDPA / HSUPA, UMTS or GPRS / EDGE.
In beiden Fällen ist netzseitig eine grobe Bestimmung der geographischen Position möglich. Z.B. durch Auswertung der globalen IP-Adresse (z.B. mittels utrace), bzw. durch die Standort-Information der Basisstation. In both cases, a coarse determination of the geographical position is possible on the network side. For example, by evaluation of the global IP address (for example by means of utrace) or by the location information of the base station.
Meistens besitzen Smartphones und Tablet-PCs darüber hinaus die Möglichkeit der Satellitennavigation per GPS bzw. Galileo. Sofern eine Weitergabe der Positionsdaten an Netz-Applikationen aktiviert ist, ist sogar eine wesentlich genauere Ortung möglich. In most cases, smartphones and tablet PCs also have the option of satellite navigation via GPS or Galileo. If a transfer of the position data to network applications is activated, even a much more accurate location is possible.
Diese Ortungsfunktion wird nun dazu genutzt, das Akku-Lade-verhalten drahtlos vernetzter Smartphones und Tablet-/Notebook-Computer im Sinne der Stabilität des elektrischen Verteilnetzes zu steuern. So werden bei einem Mangel an elektrischer Wirkleistung in einem Verteilnetz die im geographischen Bereich des Verteilnetzes befindlichen Smartphones und Tablet-/Notebook-Computer per Steuerkommando dazu veranlasst, dass der Akku-Ladezyklus für eine bestimmte Zeit unterbrochen wird. Dieses Steuerkommando wird z.B. per Internet-Protokoll (IP) den Smartphones und Tablet-/Notebook-Computer mitgeteilt. Es kann stattdessen aber auch ein zugrundeliegendes Mobilfunk-Protokoll benutzt werden. This location function is now used to control the battery charging behavior of wirelessly connected smartphones and tablet / notebook computers in terms of the stability of the electrical distribution network. Thus, in a lack of electrical real power in a distribution network located in the geographical area of the distribution network smartphones and tablet / notebook computers are prompted by control command that the battery charging cycle is interrupted for a certain time. This control command is e.g. communicated via internet protocol (IP) to smartphones and tablet / notebook computers. Instead, it is also possible to use an underlying mobile radio protocol.
Der Erfinderische Schritt liegt insbesondere in der integrativen und abgestimmten Verwendung:
- 1. der zum einzelnen Endgerät (Smartphones und Tablet-/Notebook-Computer) bestehenden Netzwerkverbindung;
- 2. der beschriebenen Ortungsmöglichkeit;
- 3. der durch den eingebauten Akku der Smartphones und Tablet-PCs vorhandenen zeitlichen Flexibilität des Bezugs der elektrischen Ladeenergie;
- 4. einer Datenverbindung zwischen lokalen Verteilnetzbetreibern und dem Internet bzw. lokalen Mobilfunkbetreibern zur Steuerung der Wirkleistungsaufnahme einer sehr großen Zahl elektrischer Verbraucher (z.B. Smartphones, Tablet-PCs, Elektroautos).
- 1. the network connection existing to the individual terminal (smartphones and tablet / notebook computer);
- 2. the described location possibility;
- 3. the time flexibility of the charging of the electrical charging energy through the built-in rechargeable battery of smartphones and tablet PCs;
- 4. a data connection between local distribution system operators and the Internet or local mobile operators to control the active power consumption of a very large number of electrical consumers (eg smartphones, tablet PCs, electric cars).
Die Datenverbindung zwischen Verteilnetzbetreibern und Mobilfunkbetreibern kann über eine datentechnische Verbindung von Steuereinheiten (z.B. Leitstellen im jeweiligen Netz) des Energieverteilnetzes und des Mobilfunknetzes realisiert sein, z.B. über eine SSL-gesicherte TCP/IP-Verbindung mit entsprechender Infrastruktur. Die Datenverbindung zwischen Energieverteilnetz und den mobilen Geräten erfolgt vorteilhafter weise über schon bestehende Verbindungen (z.B. über ein Steuerkommando, das über das Mobilfunknetz z.B. via SMS auf Anweisung des Energienetzbetreibers auf das mobile Gerät gesendet wird. The data link between distribution system operators and mobile operators may be realized via a data link of control units (e.g., control centers in the respective network) of the power distribution network and the mobile network, e.g. via an SSL-secured TCP / IP connection with appropriate infrastructure. The data connection between the energy distribution network and the mobile devices advantageously takes place via already existing connections (for example via a control command which is sent via the mobile radio network, for example via SMS, on the instructions of the energy network operator to the mobile device.
Die Vorteile bestehen u.a. darin, dass endkundenseitig keine aufwändige Zusatz-Hardware mit individueller Konfiguration (wie bei Smart Grids) erforderlich ist. The benefits include u.a. The fact that the end user side no complicated additional hardware with individual configuration (as in smart grids) is required.
Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Netzstabilität in Energieverteilnetzen, wobei bei einem Mangel an elektrischer Wirkleistung in einem geographischen Bereich des Energieverteilnetzes mobile Endgeräte (z.B. Smartphones, Tablet-PCs, Elektroautos), die sich in diesem geographischen Bereich befinden, veranlasst werden ihren Akku-Ladezyklus für eine definierte Zeit zu unterbrechen. Method and arrangement for controlling the grid stability in power distribution networks, wherein in a lack of electrical real power in a geographical area of the energy distribution network mobile devices (eg smart phones, tablet PCs, electric cars), which are located in this geographical area, be prompted their battery charging cycle to interrupt for a defined time.
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