用于在分散式能量产生的情况下运行整个能量供应网的方法
【技术领域】
[0001]本发明总的来说涉及能量产生、能量供应和能量管理的领域。具体而言，本发明涉及一种用于在分散式能量产生的情况下运行整个能量供应网的方法。在此，该能量供应网具有三个供应层面，其中在每个供应层面中生成能量并且将其馈入到相应的供应层面中。
【背景技术】
[0002]近年来，用于传输和配送电能的能量供应网在其构造方面经历了重大变化，其中通常将电线网络理解成能量供应网，在该电线网络中，物理过程可以由所谓的基尔霍夫定律来描述。在经典构造的能量供应网中，电能从几个中央大型发电厂(例如常规的发电厂运营商等等)传输到多个终端消费者或成员(例如企业、家庭等等)，能量由这些终端消费者或成员从能量供应网中获取。因此，电能基本上一从大型发电厂(作为源)到各个终端消费者(作为宿)一的传输方向被预先给定。
[0003]为了传输能量，在能量供应网中通常设置三个供应层面，这些供应层面在原理上是具有确定的不同电压范围的网络或网络层面。在此，供应层面是根据为了传输电能所使用的电压范围并且根据能量供应网中的相应配送功能来划分的。因此，能量供应网通常具有高压层面或传输层面、中压层面或配送层面、以及低压层面或精细配送层面。
[0004]在具有经典构造的能量供应网的情况下，由大型发电厂(作为源)一比如大型水力发电厂、火电厂或热电厂、或者大型风力发电厂一生成的电能被馈入高压层面或传输层面中，并且然后例如通过功率变压器转送给配送层面或中压层面。在此，传输层面在超高压和高压范围中、例如在欧洲在60kV (千伏)至380kV以及更高的电压范围中运行，并且大多集中式地由系统运营商来管理。在配送层面或中压层面中，电能通常被配送给地区、例如变压器站和/或诸如工厂、医院等等之类的较大型机构(消费者)。配送层面在常规情况下通过变压装置从上级供应层面、传输层面或高压层面例如以面向需求或消费的方式被馈送电能，并且在中压范围(例如IkV至60kV)中运行。电能尤其是到诸如家庭、较小的工业企业等等之类的小型终端消费者的精细配送通常是在低压层面或精细配送层面中进行，其中在那里例如在中欧使用大约230/400伏至1000伏之间的电压范围。也就是说，能量然后从配送层面变压到精细配送层面的电压范围，并且然后连接到精细配送层面上的成员或终端消费者被供应能量。通常，经典构造的能量供应网中的配送层面或中压层面和精细配送层面或低压层面共同地由例如地区系统运营商(例如地区能量供应商、地区网络运营商等等)以面向需求的方式来管理。也就是说，根据需求从上级供应层面、尤其是高压层面或传输层面中获取电能。
[0005]因此，经典构造的能量供应网、比如许多如今已投入运行的能量供应网尤其是在运行和管理方面具有集中式或分级结构。在此，所需的能量被馈入最上面的供应层面一传输层面或高压层面一中，并且由最上面的供应层面转送到处于其下的供应层面一即配送层面和精细配送层面。也就是说，能量因此总是在最上面的供应层面和一个或多个中央大型发电厂(例如水力发电厂、热电厂等等)的控制下从例如中央系统运营商传导到处于其下的供应层面以及到连接在其上的消费者，其中处于其下的供应层面一即中压层面和低压层面一共同地由一个或多个系统运营商来管理。在最上面的供应层面或传输层面上，通常执行自动化的调节，并且整个能量供应网通过下面两个供应层面一即配送层面和精细配送层面上的消费或需求来控制，并且最上面的供应层面上的能量产生或能量馈送根据消费者的所预测和/或实际能量需求来匹配。
[0006]但是在不久前，对自由化能量市场的追求和所谓可再生能源(例如水力、风能、太阳辐射等等)的推动使用导致出现了多种较小型和分散式地分布在能量供应网中的能源供应商、比如小型风能设备、小型水力发电厂、太阳能发电厂或光伏等等。这导致:几年以来由这些分散式能量产生者提供的电能被馈入到中压层面和/或低压层面上的能量供应网中。但是这导致迄今为止常见的传输方向的改变，并且多种现有分散式能量产生者对于运行和控制能量供应网而言是新的挑战，一尤其是因为迄今为止用于经典能量供应网的用于运行能量供应网的集中式调节方案中的多个在存在分散式能量产生的情况下不再是合适的。
[0007]在经典能量供应网中，在终端消费者对电能的需要在时间上波动时存在供应的困难，而在具有分散式能量产生的能量供应网中还附加地出现关于由分散式能量产生对电能的供应强烈波动的问题。因此，该能量产生例如依赖于不可控的初级能源(例如风、太阳辐射等等)的存在，并且因此与借助于常规发电厂的能量产生相比可计划性明显更低。分散式能量产生对例如当前地区天气情况的该直接依赖性可能导致:馈入到该能量供应网中的能量量具有强烈的波动性。因此，由于波动的馈电导致供应层面一在光伏的情况下例如为低压层面、在风力情况下例如为低压层面和/或中压层面中的强烈波动性，所述波动性于是也可以在分别上级的供应层面中观察到。
[0008]技术上，由于例如由突然过高的或突然下降的电压水平造成的波动性能量馈送可能影响相应供应层面的至少部分，并且导致能量供应的波动的质量。此外，如果在下面的供应层面上生成与所消耗的能量相比更多的能量，则发生能量流向的反转，并且能量从下面的供应层面反馈到较高的供应层面上。这可能导致能量供应网的运行安全性和可靠性方面的突出问题。
[0009]为了具有分散式能量产生的整个能量供应网的简化的控制、为了改善能量供应的可靠性以及为了分散式生成的能量较容易的市场化，例如大多与大型发电厂相比较少的由分散式能量产生者提供的能量量被综合成所谓的虚拟发电厂。在此，虚拟发电厂或虚拟发电站(VPP)是对诸如光伏设备、小型风能设备等等之类的多个较小型分散式能量产生者的这样的综合的称呼。于是，对于虚拟发电厂，例如可以根据关于今后的供应侧的能量需求的预测来与例如相应网络运营商协商控制特征曲线或所谓的总工作计划。因此，于是例如可以预先给定个别工作计划，根据所述个别工作计划可以调节各个在虚拟发电厂中综合的能量产生者的运行方式。
[0010]但是为了确定总工作计划或个别工作计划以及为了控制分散式能量产生者，需要对分散式能量产生者进行相应的集中式控制和信息技术耦合以用于相应的信息交换。尤其是为了虚拟发电厂的控制和通信的标准化欧盟推动以下工程，比如FENIX—整合预期的灵活电网(Flexible Electricity Network to Integrate the expected)、會^量演进(energyevolut1n’)、DISPOffER一高渗透式可再生能源分布式发电(Distributed Generat1nwith High Penetrat1n of Renewable Energy Sources)等等。由此，例如应该实现虚拟发电厂的基于因特网的控制和电能的自动化交易。但是虚拟发电厂的一个巨大缺点是，其集中式控制和分散式能量产生者的针对该控制的持续的信息技术耦合是与高花费和成本相联系的。每个分散式能量产生者尤其是必须持续地以信息技术方式连接到虚拟发电厂，这对于小型运营商、例如私人光伏设备而言是与高成本和花费相联系的。
【发明内容】
[0011]因此，本发明所基于的任务是，说明一种用于在利用分散式能量产生的情况下运行整个能量供应网的方法，通过该方法，以简单方式和在无需高花费的情况下使得能够在分散式能量产生的情况下在考虑到现有网络拓扑的情况下以高稳定性运行能量供应网，并且通过该方法简化了分散式能量产生者对自动化电能交易的参与。
[0012]该任务通过具有根据独立专利权利要求所述的特征的开头列举类型的方法来解决。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中予以描述。
[0013]根据本发明，该任务利用开头列举类型的方法来解决，其中三个供应层面中的每个都被视为独立的调节单元，所述调节单元根据需求通过相应调节单元之间的接口连接或断开。
[0014]给调节单元中的每个都分配自己的运营商区域，其中受每个运营商区域控制的仅仅是相应调节单元或相应供应层面。这意味着，在相应运营商区域中，产生者的能量馈送以及通过消费者的能量消耗被综合和控制。于是，能量量在调节单元之间的交换通过分别所属的运营商区域经由相应调节单元之间的接口借助在相应调节单元之间定义的参数的控制来监控。
[0015]根据本发明提出的解决方案的主要方面在于，全面地观察能量供应网。供应层面一基于本申请人的还未公开的具有PCT案号PCT/EP2012/071461的专利申请，其中描述了一种用于调节能量供应网的方法一被看作是独立的调节单元。此外，供应层面和分别连接到这些供应层面上的能量产生装置、比如传输层面中的大型发电厂、配送层面中的小型水力或风力发电厂或者例如通过变流器连接到精细配送层面上的光伏