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Title:
METHOD AND CONTROL DEVICE FOR ADJUSTING ELECTRICAL POWER AVAILABLE TO AN ELECTRICAL POWER REQUIREMENT IN AN ELECTRICAL NETWORK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/162264
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to method for adjusting electrical power available (23) to an electrical power requirement (30) in an electrical network (10), on which at least one electrical charging station (19) is operated, wherein during the method a charge forecast (28) for at least one vehicle (20) is created by a control device (13) of the network (10), which forecast indicates in which future charging period (29) the vehicle (20) is expected to exchange electrical energy with the network (10), a development over time (31) of the electrical power requirement (30) prevailing in the network is estimated depending on the particular charging forecast (28), a development over time (32) of the electrical power available (23) in the network (10) is determined and at least one predetermined compensation measure (35) is initiated for at least one charging period (29), for which it is detected that the power available (23) is less than the estimated electrical power requirement (30), wherein the power available (23) is matched to the electrical power requirement (30) by means of the at least one compensation measure (35).

Inventors:
BERGER, Jens (Kriegerstr. 8, München, 81545, DE)
Application Number:
EP2019/054075
Publication Date:
August 29, 2019
Filing Date:
February 19, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
H02J7/00; B60L53/60; B60L53/63; B60L55/00
Domestic Patent References:
WO2017021488A12017-02-09
Foreign References:
EP2647522A12013-10-09
EP2551987A12013-01-30
US20090192655A12009-07-30
US20130204471A12013-08-08
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zum Anpassen eines elektrischen Leistungsangebots (23) an einen

elektrischen Leistungsbedarf (30) in einem elektrischen Netzwerk (10), an welchem zumindest eine elektrische Ladestation (19) zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen (20) betrieben wird, wobei bei dem Verfahren durch eine Steuervorrichtung (13) des Netzwerks (10)

- zu zumindest einem der Kraftfahrzeuge (20) eine jeweilige Ladeprognose (28) er stellt wird, die angibt, in welchem jeweiligen zukünftigen Ladezeitraum (29) das Kraftfahrzeug (20) voraussichtlich elektrische Energie und Ladeleistung (22) mit dem Netzwerk (10) austau sehen wird,

- in Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose (28) ein zeitlicher Verlauf (31 ) des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs (30) geschätzt wird,

- ein zeitlicher Verlauf (32) des von den Kraftfahrzeugen (20) unabhängigen Leis tungsangebots (23) in dem Netzwerk (10) ermittelt wird und

- für zumindest einen solchen Ladezeitraum (29), für welchen erkannt wird, dass das Leistungsangebot (23) kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf (30) ist, zu mindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme (35) vor und/oder zu Beginn (34) des jeweiligen Ladezeitraums (29) ausgelöst wird, wobei durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (35) das Leistungsangebot (23) an den Leistungsbedarf (30) angeglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zum Erstellen der Ladeprognose (28) des jewei ligen Kraftfahrzeugs (20) durch die Steuervorrichtung (13) Beschreibungsdaten (40) betreffend einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers (21 ) des Kraftfahrzeugs (20) und/oder ein aktuelles und/oder zumindest ein zukünftiges Fahrziel des Kraftfahrzeugs (20) und/oder einen Verbrauchsverlauf während einer aktuellen und/oder zumindest einer zukünftigen Fahrt des Kraftfahrzeugs (20) emp fangen werden und durch die Steuervorrichtung (13) auf der Grundlage der Be schreibungsdaten (40) ermittelt wird, ob sich gemäß einem vorbestimmten Verhal tensmodell des Benutzers des Kraftfahrzeugs (20) ein Ladezeitraum (29) ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug (20) an einer der zumindest einen Ladestation (19) auf geladen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Erstellen der Ladeprognose (28) des jeweiligen Kraftfahrzeugs (20) durch die Steuervorrichtung (13) Beschreibungsdaten (40) betreffend zumindest einen Kalendereintrag und/oder ein Benutzerprofil, welches eine Nutzungsgewohnheit eines Benutzers des Kraft fahrzeugs (20) beschreibt, empfangen werden und durch die Steuervorrichtung (13) auf der Grundlage der Beschreibungsdaten (40) ermittelt wird, ob sich gemäß ei nem vorbestimmten Verhaltensmodell des Benutzers ein Ladezeitraum (29) ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug (20) an einer der zumindest einen Ladestation (19) aufgeladen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Verhaltensmodell in Abhängigkeit von den Beschreibungsdaten (40) eine Wahrscheinlichkeit und/oder ein Bestäti gungssignal dafür angibt, dass der Benutzer des Kraftfahrzeugs (20) dieses an die zumindest eine Ladestation (19) zum Nachladen von elektrischer Energie anschlie ßen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Erstellen der Ladeprognose (28) ermittelt wird, an welcher Ladestation (19) das jeweilige Kraft fahrzeug (20) voraussichtlich geladen wird und aus mehreren vorbestimmten Aus gleichsmaßnahmen (35) zumindest eine in Abhängigkeit von der ermittelten La destation (19) auf der Grundlage eines vorbestimmten Kriteriums für eine Energief lussoptimierung ausgewählt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitliche Verlauf

(31 ) des Leistungsbedarfs (30) als eine Summe an angeforderter elektrischer Leis tung (18, 21 ) der zumindest einen Ladestation (19) und zumindest eines weiteren an dem Netzwerk (10) betriebenen Verbrauchers (17) gebildet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitliche Verlauf

(32) des Leistungsangebots (23) als eine Summe einer geplanten und/oder prog nostizierten elektrischen Leistungsabgabe zumindest eines Kraftwerks (14, 15) des Netzwerks (10) und/oder zugekaufter elektrischer Leistung berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei von dem zumindest einen Kraftwerk (15) des Netzwerks (10) zumindest eines auf einer jeweiligen regenerativen Energie basiert und für die Prognose der Leistungsabgabe eine Wetterprognose zugrundegelegt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (35) als eine jeweilige Ausgleichsmaßnahme umfasst, dass ein Kraftwerk (14) in Betrieb genommen wird und/oder ein Leistungsfahrplan (41 ) zumindest eines in Betrieb befindlichen Kraftwerks (14) angepasst wird und/oder elektrische Leistung an einer Börse (26) beschafft wird und/oder eine jeweilige elektrische Leistungsaufnahme zumindest eines anderen, an dem Netzwerk (10) betriebenen Verbrauchers (17) gedrosselt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (35) umfasst, dass elektrische Energie aus einem anderen Kraftfahrzeug (20) in das aufzuladende Kraftfahrzeug (20) umgeladen wird.

1 1. Steuervorrichtung (13) für ein elektrisches Netzwerk (10), wobei die Steuervorrich tung (13) eine Recheneinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

12. Elektrisches Netzwerk (10), an welches zumindest eine elektrische Ladestation (19) zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen (20) angeschlossen ist, wobei das Netzwerk (10) eine Steuervorrichtung (13) nach Anspruch 1 1 aufweist.

Description:
Verfahren und Steuervorrichtung zum Anpassen eines elektrischen Leistungsangebots an einen elektrischen Leistungsbedarf in einem elektrischen Netzwerk

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum An passen oder Regeln eines elektrischen Leistungsangebots an einen elektrischen Leistungsbedarf in einem elektrischen

Netzwerk, z.B. in einem öffentlichen Stromnetz. Das Netzwerk weist hierbei die

Besonderheit auf, dass zumindest eine elektrische Ladestation zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen betrieben wird. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuervorrichtung für ein solches elektrisches Netzwerk sowie ein elektrisches Netzwerk mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.

In einem elektrischen Netzwerk, beispielweise einem öffentliche Stromnetz, kann zusätzlich zu zumindest einem stationären Verbraucher, wie beispielweise einer

Industrieanlage und/oder zumindest einem Haushalt, auch zumindest eine Ladestation für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug betrieben werden. An eine solche Ladestation kann das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug angeschlossen werden, um elektrische Energie oder Ladeleistung aus dem Netzwerk zu empfangen und damit einen

elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs aufzuladen. Ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug kann auch elektrische Leistung aus seinem Energiespeicher in das

Netzwerk einspeisen, um hierdurch elektrische Energie an das Netzwerk zu verkaufen.

Ein Kraftfahrzeug kann an einer Ladestation elektrische Ladeleistung in einem Bereich von mehr als 30 Kilowatt anfordern. Ein Kraftfahrzeug an einer Ladestation hat somit aus Sicht des Netzwerks einen Leistungsbedarf in dem genannten Wertebereich. Das gleichzeitige Laden von mehreren Kraftfahrzeugen an einer oder mehreren Ladestationen kann hierbei zu einer Lastspitze in dem elektrischen Netzwerk führen. Wann sich aber ein Ladevorgang von Kraftfahrzeugen an dem Netzwerk ergibt, ist im Vergleich zu anderen, permanent an das Netzwerk angeschlossenen elektrischen Verbrauchern

verhältnismäßig unbestimmt. Deshalb können durch gleichzeitiges Laden von vielen Kraftfahrzeugen unerwartet oder unplanmäßig hohe Energiemengen durch das Netzwerk bereitgestellt werden müssen, um den Leistungsbedarf der Kraftfahrzeuge zu decken.

Um ein elektrisches Netzwerk dann zu stabilisieren, das heißt ein Absinken der elektrischen Spannung unter einen vorbestimmten Mindestwert zu verhindern, ist in der Regel der Zukauf von primärer Regelleistung in dem Netzwerk nötig, was kostspielig ist.

Aus der US 2009/0192655 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem ein elektrisches Netzwerk in einem Haus in Bezug auf den Leistungsbedarf der daran angeschlossenen Verbraucher überwacht wird. Für den Fall, dass an das Netzwerk auch ein

Elektrofahrzeug zum Aufladen angeschlossen ist, wird der Ladezyklus des

Elektrofahrzeugs in Abhängigkeit von dem Leistungsbedarf der übrigen Verbraucher gesteuert wird, indem die Ladeleistung gedrosselt wird, wenn ein anderer Verbraucher des Netzwerks mehr Leistung benötigt. Hierdurch ergibt sich aber der Nachteil, dass die Ladezeit des Elektrofahrzeugs sich nach dem Leistungsbedarf in dem Netzwerk richtet. Dies kann zu einer unerwünschten Verzögerung des Ladevorgangs führen.

Aus der US 2013/0204471 A1 ist bekannt, dass elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge über eine Koppeleinrichtung elektrische Energie untereinander austauschen können, wenn das Nachladen des Energiespeichers über ein elektrisches Netzwerk zu teuer ist. Somit können Besitzer von Kraftfahrzeugen sich gegenseitig elektrische Energie aus ihren Kraftfahrzeugen verkaufen und abkaufen. Jedes Kraftfahrzeug überwacht dabei selbstständig, wie viel elektrische Energie es noch für den eigenen Betrieb behalten muss. Dieses Verfahren ist allerdings technisch verhältnismäßig aufwendig, da zusätzlich zu dem eigentlichen elektrischen Netzwerk noch die Koppeleinrichtung bereitgestellt werden muss, über welche die Kraftfahrzeuge untereinander elektrische Energie unabhängig von dem Netzwerk austauschen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen effizienten Betrieb von Ladestationen an einem elektrischen Netzwerk zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen

Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Anpassen eines elektrischen

Leistungsangebots an einen elektrischen Leistungsbedarf in einem elektrischen Netzwerk bereitgestellt. Das Leistungsangebot ist insbesondere die z.B. aus zumindest einem Kraftwerk in dem Netzwerk verfügbare elektrische Leistung. Der Leistungsbedarf ist insbesondere die Summe der elektrischen Leistung, die alle in dem Netzwerk betriebenen Verbraucher für ihren bestimmungsgemäßen, uneingeschränkten Betrieb benötigen. An dem Netzwerk wird auch zumindest eine elektrische Ladestation zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen betrieben. Wird ein Kraftfahrzeug an eine Ladestation angekoppelt und der Ladevorgang oder Ladebetrieb für den elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gestartet, so erhöht sich hierdurch der

Leistungsbedarf um die Ladeleistung des Kraftfahrzeugs. Übersteigt dies das

Leistungsangebot in dem Netzwerk, so führt dies bei einem öffentlichen Stromnetz dazu, dass die verhältnismäßig kostspielige primäre Regelleistung angefordert werden muss, welche das fehlende Leistungsangebot kompensiert oder aufstockt. In einem anderen Netzwerk kann die Folge z.B. das Absinken der Versorgungsspannung und/oder die Einschränkung des Betriebs eines anderen Verbrauchers sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb nun durch eine Steuervorrichtung des Netzwerks zu zumindest einem der Kraftfahrzeuge, das heißt einem oder mehreren oder allen der Kraftfahrzeuge, eine jeweilige Ladeprognose erstellt. Es werden also Prognosedaten betreffend die Ladeprognose erzeugt. Die Ladeprognose gibt an, in welchem jeweiligen zukünftigen Ladezeitraum das jeweilige Kraftfahrzeug voraussichtlich elektrische Energie und Ladeleistung mit dem Netzwerk austau sehen wird. Es wird also vor dem eigentlichen Ladevorgang zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs schon durch die Ladeprognose angegeben, zu welchem Zeitraum das Kraftfahrzeug dies voraussichtlich tun wird. Die Ladeprognose kann ein benötigte Energiemenge und/oder eine benötigte elektrische Ladeleistung angeben. In

Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose für das zumindest eine Kraftfahrzeug wird ein zeitlicher Verlauf des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs geschätzt. Da durch die Ladeprognose angegeben ist, wann ein jeweiliges Kraftfahrzeug einen

Ladevorgang an einer der zumindest einen Ladestation durchführen wird, kann also auch ein zeitlicher Verlauf des in dem Netzwerk vorliegenden Leistungsbedarfs geschätzt werden.

Zusätzlich wird ein zeitlicher Verlauf des von den Kraftfahrzeugen unabhängigen

Leistungsangebots in dem Netzwerk ermittelt. Es wird also überprüft, wie viel elektrische Leistung zumindest eines Kraftwerks des Netzwerks mit der Zeit bereitsteht. Nun können der zeitliche Verlauf des Leistungsbedarfs und der zeitliche Verlauf des

Leistungsangebots verglichen werden. Es wird hierdurch für zumindest einen oder mehrere solcher Ladezeiträume, für welche jeweils erkannt wird, dass das

Leistungsangebot kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf ist, zumindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme vor und/oder zu Beginn des jeweiligen Ladezeitraums ausgelöst. Das Netzwerk wird also durch die zumindest eine

Ausgleichsmaßnahme auf denjenigen Ladezeitraum vorbereitet oder für denjenigen Ladezeitraum ertüchtigt, falls voraussichtlich ein Leistungsbedarf in dem Netzwerk resultiert, der größer als das in dem Ladezeitraum bisher verfügbare oder geplante Leistungsangebot ist. Durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme wird entsprechend das Leistungsangebot an den Leistungsbedarf angeglichen. Es wird also das

Leistungsangebot für den Ladezeitraum aufgestockt oder vergrößert, um den sich in dem Ladezeitraum ergebenden Leistungsbedarf zu entsprechen. Dies wird vor und/oder zu Beginn des jeweiligen Ladezeitraums, das heißt also immer im Voraus, durchgeführt. Mit anderen Worten ist die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme ausgelöst oder bereit oder aktiv, wenn der Ladezeitraum vorliegt.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass für einen solchen Ladezeitraum, für welchen ursprünglich ein ausreichendes Leistungsangebot zum Decken des

Leistungsbedarfs in einem elektrischen Netzwerk fehlt, also eine Unterversorgung vorliegt, zumindest eine Ausgleichsmaßnahme bereits vor und/oder zu Beginn des jeweiligen Ladezeitraums ausgelöst wird, sodass durch das Anschließen oder Ankoppeln zumindest eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs an die zumindest eine

Ladestation des Netzwerks keine solche Lastspitze entsteht oder verursacht wird, durch welche der Zukauf von primärer Regelleistung nötig würde. Zumindest kann die

Lastspitze verringert werden, damit die benötigte Regelleistung verringert wird im

Vergleich zum Ausbleiben der zumindest einen Ausgleichsmaßnahme. Falls als elektrisches Netzwerk kein öffentliches Stromnetz, sondern beispielweise ein

firmeneigenes oder unternehmenseigenes Netzwerk betrieben wird, kann durch das Verfahren vermieden werden, dass es beispielweise zu einem Spannungseinbruch der Versorgungsspannung unter einen Mindestwert kommt.

Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass zum Erstellen der Ladeprognose des jeweiligen Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung Beschreibungsdaten beispielweise aus dem Kraftfahrzeug empfangen werden. Die Beschreibungsdaten betreffen einen aktuellen Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und/oder ein aktuelles und/oder zumindest ein zukünftiges Fahrziel des Kraftfahrzeugs und/oder einen Verbrauchsverlauf während einer aktuellen und/oder zumindest einer zukünftigen Fahrt des Kraftfahrzeugs. Anhand des Ladezustands kann erkannt werden, wie wahrscheinlich es ist, dass das Kraftfahrzeug an eine Ladestation zum Nachladen von elektrischer Energie angeschlossen wird. Anhand des Fahrziels kann in vorteilhafter Weise erkannt werden, ob sich das Kraftfahrzeug zum Aufladen überhaupt an einer Ladestation des elektrischen Netzwerks befinden wird oder woanders sein wird. Anhand des

Verbrauchsverlaufs kann der zukünftige Ladezustand des Energiespeichers des

Kraftfahrzeugs abgeschätzt oder extrapoliert werden. Insbesondere ist vorgesehen, die benötige Leistung und/oder Energiemenge zum Vollladen des Energiespeichers oder zum Laden auf einen Speicherfüllstand, mit dem das nächste Ziel erreicht werden kann, zu extrapolieren, wobei die Leistung für eine vorbestimmte Ladezeit ermittelt wird. Durch die Steuervorrichtung wird auf Grundlage dieser besagten Beschreibungsdaten ermittelt, ob sich gemäß einem vorbestimmten Verhaltensmodell des Benutzers des Kraftfahrzeugs ein Ladezeitraum ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug an einer der zumindest einen Ladestation des Netzwerks aufgeladen wird. Das Verhaltensmodell stellt eine

Abbildungsfunktion oder eine Zuordnungsfunktion dar, durch welche die

Beschreibungsdaten als Eingangsdaten empfangen werden und die eine Aussage oder eine Angabe zu einem sich ergebenden Ladezeitraum für das Kraftfahrzeug ausgibt oder erzeugt. Das Verhaltensmodell kann beispielweise einen Schwellenwert für den

Ladezustand vorsehen, wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts davon

ausgegangen wird, dass der Benutzer das Kraftfahrzeug zum Nachladen von elektrischer Energie an eine Ladestation an schließt. Das Verhaltensmodell kann beispielweise an ein am Benutzer beobachtetes Verhalten angepasst werden. Beispielsweise kann das Verhaltensmodell trainiert werden. Es kann hierzu beispielweise ein künstliches neuronales Netzwerk umfassen. Das Verhaltensmodell kann eine Ladegewohnheit des Benutzers beschreiben oder nachahmen.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass zum Erstellen der Ladeprognose des jeweiligen Kraftfahrzeugs durch die Steuervorrichtung Beschreibungsdaten betreffend zumindest einen Kalendereintrag und/oder ein Benutzerprofil empfangen werden. Das Benutzerprofil beschreibt eine Nutzungsgewohnheit eines Benutzers des Kraftfahrzeugs. Durch das Benutzerprofil kann beispielweise angegeben sein, zu welchen Tageszeiten und/oder an welchen Tagen der Benutzer in der Vergangenheit und/oder im Durchschnitt und/oder mit einer vorbestimmten Mindestwahrscheinlichkeit oder Mindesthäufigkeit das Kraftfahrzeug an eine Ladestation des Netzwerks anschließt. Ein Kalendereintrag kann beispielweise einen Aufenthaltsort des Benutzers zu einem durch den Kalendereintrag angegebenen Termin angeben. Hieran kann abgeschätzt werden, an welchem Ort sich das

Kraftfahrzeug des Benutzers voraussichtlich wie lange aufhalten wird. Durch die

Steuervorrichtung wird dann auf der Grundlage dieser besagten Beschreibungsdaten ermittelt, ob sich gemäß einem vorbestimmten Verhaltensmodell des Benutzers ein Ladezeitraum ergibt, in welchem das Kraftfahrzeug an einer der zumindest einen

Ladestation des Netzwerks aufgeladen wird. Das Verhaltensmodell kann das bereits beschriebene Verhaltensmodell oder ein separates Verhaltensmodell sein. Es kann in der beschriebenen Weise konfiguriert sein.

Eine Ausführungsform sieht dabei vor, dass das Verhaltensmodell in Abhängigkeit von den Beschreibungsdaten eine Wahrscheinlichkeit und/oder ein Bestätigungssignal dafür angibt, dass der Benutzer des Kraftfahrzeugs dieses an die zumindest eine Ladestation zum Nachladen von elektrischer Energie anschließen wird. Die Angabe einer

Wahrscheinlichkeit weist den Vorteil auf, dass durch den Wahrscheinlichkeitswert auch die Unsicherheit angegeben ist, mit welcher die Ladeprognose erzeugt wurde.

Wahrscheinlichkeitswerte zu mehreren Kraftfahrzeugen lassen sich des Weiteren in vorteilhafter Weise kombinieren, um einen statistischen oder mittleren Leistungsbedarf zu berechnen. Ein Bestätigungssignal gibt im Gegensatz zur Wahrscheinlichkeit eine binäre oder zweiwertige Aussage an (Aufladen ja oder nein). Ein Bestätigungssignal weist den Vorteil auf, dass es unmittelbar zum Ansteuern der zumindest einen

Ausgleichsmaßnahme genutzt werden kann.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass beim Erstellen der Ladeprognose ermittelt wird, an welcher Ladestation das jeweilige Kraftfahrzeug voraussichtlich geladen wird (örtliche Prognose). Dies kann beispielweise anhand der beschriebenen Beschreibungsdaten ermittelt werden. Durch die Steuervorrichtung wird dann aus mehreren vorbestimmten Ausgleichsmaßnahmen zumindest eine in Abhängigkeit von der ermittelten Ladestation auf der Grundlage eines vorbestimmten Kriteriums für eine Energieflussoptimierung ausgewählt. In vorteilhafter Weise kann somit die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme abhängig von einer Ort oder Position oder einem Anschlusspunkt der Ladestation am Netzwerk ausgewählt werden. Hierdurch kann beispielweise eine Strecke, über welche die elektrische Ladeleistung von einem Kraftwerk des Netzwerks hin zu der Ladestation übertragen wird, minimiert werden oder zumindest kleiner als eine vorbestimmte

Höchststrecke eingestellt oder gehalten werden. Beispielsweise kann als

Ausgleichsmaßnahme zwischen zwei möglichen Kraftwerken unterschieden oder ausgewählt werden, von denen eine zum Bereitstellen von Ladeleistung aktiviert werden soll. Es kann dann diejenige Leistungsquelle aktiviert werden, welche den kleineren örtlichen Abstand zu der Ladestation aufweist. Eine Ausführungsform sieht vor, dass der beschriebene zeitliche Verlauf des

Leistungsbedarfs als die besagte Summe an angeforderter elektrischer Leistung der zumindest einen Ladestation und zumindest eines weiteren an dem Netzwerk betriebenen Verbrauchers gebildet wird. Es wird also von jeder Ladestation und bevorzugt jedem Verbraucher des Netzwerks ermittelt, wieviel elektrische Leistung er an dem elektrischen Netzwerk anfordern oder entnehmen wird. Der zeitliche Verlauf des Leistungsbedarfs spiegelt somit nicht nur das elektrische Verhalten der zumindest einen Ladestation, sondern die gesamte von den Verbrauchern benötigte Energiemenge in vorteilhafter Weise wieder.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass der beschriebene zeitliche Verlauf des

Leistungsangebots als eine Summe der geplanten und/oder prognostizierten elektrischen Leistungsabgabe zumindest eines Kraftwerks des Netzwerks und/oder zugekaufter elektrischer Leistung berechnet wird. Bevorzugt wird das Leistungsangebot als Summe jedes Kraftwerks des Netzwerks berechnet. Als„Kraftwerk“ ist im Zusammenhang mit der Erfindung eine elektrische Leistungsquelle zu verstehen. Es kann als ein Kraftwerk beispielweise ein Kohlekraftwerk und/oder ein Kernkraftwerk und/oder ein

Blockheizkraftwerk vorgesehen sein. Dieser Typ von Kraftwerk weist den Vorteil auf, dass eine geplante elektrische Leistungsabgabe zur Verfügung steht, da dieser Typ von Kraftwerk geschaltet werden kann. Als Kraftwerk können auch zumindest ein

Wasserkraftwerk und/oder zumindest eine Photovoltaikanlage und/oder zumindest ein Windkraftwerk vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang ist unter einem„Kraftwerk“ auch ein Energiespeicher zu verstehen, d.h. es kann ein elektrischer Energiespeicher (z.B. Batterie-basiert) oder ein Pumpspeicherkraftwerk vorgesehen sein und es wird durch die Speicher die prognostizierte Energiemenge abgegeben. Zu diesem Typ von Kraftwerk wird die Leistungsabgabe bevorzugt prognostiziert, da die Leistungsabgabe von einer Umweltbedingung und/oder der verfügbaren, zu vorbestimmten Bedingungen speicherbaren Energiemenge abhängig ist. Ein mögliches Kraftwerk im Sinne einer Leistungsquelle kann auch ein Kraftfahrzeug sein, welches an einer Ladestation keine Ladeleistung bezieht, sondern elektrische Leistung und das Netzwerk einspeist.

Zugekaufte elektrische Leistung ist solche Leistung, die über eine Börse aus einem Netzwerk eines anderen Stromanbieters zugekauft ist.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass von dem zumindest einen Kraftwerk des Netzwerks zumindest eines auf einer jeweiligen regenerativen Energie (also insbesondere

Photovoltaik und/oder Windkraft und/oder Wasserkraft) basiert und dessen

Leistungsabgabe prognostiziert wird und für die Prognose der Leistungsabgabe eine Wetterprognose zugrunde gelegt wird. Beispielsweise kann also eine Sonnenschein- Wahrscheinlichkeit und/oder eine Windgeschwindigkeit und/oder eine

Niederschlagsmenge berücksichtigt werden, um zu ermitteln, wie viel elektrische Leistung eine Photovoltaikanlage (abhängig vom Sonnenschein) und/oder ein Windkraftwerk (abhängig von der Wind kraft) und/oder ein Wasserkraftwerk (abhängig von der

Niederschlagsmenge) zur Verfügung haben wird oder erzeugen wird.

Einen Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme (zum Angleichen des Leistungsangebots an den Leistungsbedarf) als eine jeweilige

Ausgleichsmaßnahme umfasst, dass ein Kraftwerk in Betrieb genommen wird, das heißt also in dem Netzwerk eingeschaltet oder zugeschaltet wird, und/oder ein

Leistungsfahrplan zumindest eines in Betrieb befindlichen Kraftwerks angepasst wird und/oder elektrische Leistung an einer Börse des Energiemarkts beschafft wird (wenn das Netzwerk beispielweise ein öffentliches Stromnetz ist) und/oder eine jeweilige elektrische Leistungsaufnahme zumindest eines anderen, an dem Netzwerk betriebenen Verbrauchers gedrosselt wird. Durch Drosseln der Leistungsaufnahme eines anderen Verbrauchers wird also in vorteilhafter Weise der Ladevorgang an der zumindest einen Ladestation nicht beeinträchtigt. Durch das Verfahren kann die Inbetriebnahme eines Kraftwerks derart rechtzeitig vor dem Beginn des jeweiligen Ladezeitraums erfolgen, dass die Rüstzeit des Kraftwerks, also das Hochfahren, beendet ist, wenn der Ladezeitraum beginnt, zu welchem die elektrische Leistung des Kraftwerks benötigt wird. Das An passen des Leistungsfahrplans weist den Vorteil auf, dass die Reaktionszeit des Kraftwerks berücksichtigt werden kann, also das Kraftwerk vor dem Beginn des Ladezeitraums, zu welchem die elektrische Leistung benötigt wird, hochgefahren oder die Leistung gesteigert wird.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme umfasst, dass elektrische Energie aus einem anderen Kraftfahrzeug in das aufzuladende

Kraftfahrzeug umgeladen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Ladevorgang des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise leistungsneutral in Bezug auf das Netzwerk ist, da in dem Netzwerk selbst kein Kraftwerk zusätzliche Leistung aufbringen muss. Hier wird genutzt, dass ein Kraftfahrzeug in der beschriebenen Weise auch elektrische Energie an das Netzwerk abgeben kann.

Um das erfindungsgemäße Verfahren in einem elektrischen Netzwerk, beispielweise einem Stromnetz, ausführen zu können, ist durch die Erfindung eine Steuervorrichtung für das elektrische Netzwerk bereitgestellt. Die Steuervorrichtung weist eine Recheneinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Recheneinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor aufweisen. Die Recheneinrichtung kann einen

Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die

Recheneinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens

durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher oder Speichermedium der Recheneinrichtung gespeichert sein. Die Erfindung umfasst entsprechend auch einen Datenspeicher oder ein festes Speichermedium, auf welchem der Programmcode gespeichert ist.

Schließlich umfasst die Erfindung auch ein elektrisches Netzwerk, an welches zumindest eine elektrische Ladestation zum Ankoppeln von elektrisch angetriebenen

Kraftfahrzeugen angeschlossen ist. Das erfindungsgemäße elektrische Netzwerk weist dabei eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung auf. Das elektrische Netzwerk kann beispielweise ein öffentliches Stromnetz oder ein Netzwerk eines Unternehmens oder einer Industrieanlage oder ein Netzwerk eines Haushalts sein.

Bei den beschriebenen Kraftfahrzeugen kann es sich jeweils beispielweise um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug handeln.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in

Alleinstellung verwendbar.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des

erfindungsgemäßen elektrischen Netzwerks; und

Fig. 2 ein Flussschaudiagramm einer Ausführungsform des

erfindungsgemäßen elektrischen Netzwerks. In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Netzwerk 10, bei dem es sich beispielweise um ein öffentliches Stromnetz eines Netzbetreibers handeln kann. Dargestellt sind von dem Netzwerk 10 Stromleitungen 1 1 mit Strommasten 12 sowie eine Steuervorrichtung 13. Die Ausgestaltung des Stromnetzes 10 ist hier nur beispielhaft dargestellt. Es kann sich bei dem Netzwerk 10 auch beispielweise um ein unternehmenseigenes Stromnetz eines Produktionsstandorts oder um ein Strom netzwerk eines Haushalts handeln. An das Netzwerk 10 kann zumindest ein Kraftwerk 14, 15 angeschlossen sein. Beispielhaft dargestellt ist ein Kraftwerk 14, das beispielweise ein Atomkraftwerk oder ein

Kohlekraftwerk oder ein Blockheizkraftwerk sein kann. Des Weiteren beispielhaft dargestellt ist ein Kraftwerk 15, das auf einer regenerativen Energie, hier beispielhaft Wind kraft und/oder Photovoltaik, und/oder einem Energiespeicher beruhen kann. Durch jedes Kraftwerk 14, 15 kann elektrische Versorgungsleistung 16 in das Netzwerk 10 eingespeist werden. Des Weiteren dargestellt ist zumindest ein elektrischer Verbraucher 17, der jeweils ebenfalls an das Netzwerk 10 angeschlossen sein kann, um elektrische Leistung 18 zu empfangen und diese zu verbrauchen. Zusätzlich können an dem

Netzwerk 10 noch zumindest eine elektrische Ladestation 19 für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge 20 an dem Netzwerk 10 angeschlossen sein. Die Kraftfahrzeuge 20 können jeweils beispielweise ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein. In jedem Kraftfahrzeug 20 kann ein elektrischer Energiespeicher 21 bereitgestellt sein, in welchem elektrische Energie für die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs 20 gespeichert sein kann. Zum Nachladen des Energiespeichers 21 kann das jeweilige Kraftfahrzeug 20

beispielweise über ein jeweiliges Ladekabel mit einer Ladestation 19 gekoppelt oder verbunden werden. Die Ladestation 19 empfängt dann aus dem Netzwerk 10 elektrische Ladeleistung 22 und überträgt diese in den Energiespeicher 21 des angeschlossenen Kraftfahrzeugs 20.

Bei dem Netzwerk 10 muss somit durch die Kraftwerke 14, 15 bereitgestellte elektrische Versorgungsleistung 16 ausreichend groß sein, um die Leistung 18 der Verbraucher 17 und die von den Ladestationen 19 angeforderte Ladeleistung 22 decken oder

bereitstellen zu können. Die Steuervorrichtung 13 kann das insgesamt durch die

Kraftwerke 14, 15 bereitstehende Leistungsangebot 22 der Kraftwerke 14, 15 ermittelt, also die Summe der Versorgungsleistungen 16, sowie den Leistungsbedarf, wie er sich aus der durch den zumindest einen Verbraucher 17 angeforderten Leistung 18 ergibt. Da aber die Kraftfahrzeuge 20 in einem Straßennetz 24 unterwegs sind und sich ihr Ladeverhalten ohne weiteres Wissen über den Zustand der Kraftfahrzeuge 20 aus Sicht der Steuervorrichtung 13 stochastisch ergeben muss, kann es bei gleichzeitigen

Ladevorgängen mehrerer Kraftfahrzeuge 20 an den Ladestationen 19 des Netzwerks 10 dazu kommen, dass insgesamt die Versorgungsleistung 16 der Kraftwerke 14, 15 des Netzwerks 10 nicht ausreicht, um den Verbraucher 17 und die Ladestationen 19, an denen jeweils ein Kraftfahrzeug 20 aufgeladen wird, zu decken. Das Netzwerk 10 kann an einen weiteren Stromversorger 25 angeschlossen sein, von dem dann über eine Börse 26 für den Regelleistungsmarkt Regelleistung 27 zur primären Regelung des Netzwerks 10 gekauft werden muss (auf der Strombörse werden Energiemengen zwischen

Stromerzeugern und -Verbrauchern gehandelt. Regelleistung wird auf dem

Regelleistungsmarkt angeboten und vom Netzbetreiber gekauft). Dies ist allerdings unerwünscht, weil die Regelleistung 27 teurer ist als die Versorgungsleistung 16 der Kraftwerke 14, 15 des Netzwerks 10 selbst.

Daher ist in dem Netzwerk 10 vorgesehen, dass die Steuervorrichtung 13 zu den

Kraftfahrzeugen 20 eine jeweilige Ladeprognose 28 ermittelt oder erstellt, die jeweils zumindest einen Ladezeitraum 29 angibt, zu welchem das jeweilige Kraftfahrzeug 20 voraussichtlich an einer der Ladestationen 19 des Netzwerks 10 angeschlossen sein wird, um Ladeleistung 22 zu empfangen, und welche Ladeleistung 22 und welche

Energiemenge benötigt wird. Die Steuervorrichtung 13 kann zum Erzeugen der

Ladeprognosen 28 aus den Beschreibungsdaten 40 ein Verhaltensmodell 42 betreiben, welches beispielweise anhand der Beschreibungsdaten 40 ermittelt, zu welchen

Ladezeiträumen 29 die Kraftfahrzeuge 20 jeweils an einer der Ladestationen 19 aufgeladen werden wird.

Auf Grundlage der Ladeprognosen 28 kann damit die Steuervorrichtung 13 einen vollständigen Energie- und Leistungsbedarf 30 ermitteln, der nicht nur die Leistung 18 für den zumindest einen Verbraucher 17, sondern auch die Ladeleistung 22 für die

Kraftfahrzeuge 20 berücksichtigt.

Fig. 2 veranschaulicht hierzu über der Zeit t einen zeitlichen Verlauf 31 für den

Leistungsbedarf 30 sowie einen zeitlichen Verlauf 32 für das Leistungsangebot 23, wie es sich jeweils voraussichtlich ergibt. Angegeben ist die Leistung P, beispielsweise in Kilowatt. Der zeitliche Verlauf 31 kann auf der Grundlage der Ladeprognosen 28 der Kraftfahrzeuge 20 ermittelt werden. Beispielsweise kann sich ein Ladezeitraum 29 ergeben, der nicht in den Betrieb der Kraftwerke 14, 15 eingeplant ist, weshalb sich eine Unterversorgung 33 in dem Netzwerk 10 ergeben würde, die mit Regelleistung 27 ausgeglichen werden müsste. Des Weiteren kann eine benötigte Energiemenge in derselben Weise überwacht werden.

Um den Einsatz von Regelleistung 27 zu vermeiden, kann durch die Steuervorrichtung 13 vor einem Beginn 34 oder zum Beginn 34 des Ladezeitraums 29 zumindest eine

Ausgleichsmaßnahme 35 (siehe Fig. 1 ) ausgelöst werden, durch welche das

Leistungsangebot für den Ladezeitraum 29 erhöht wird, sodass sich ein zeitlicher Verlauf 36 eines korrigierten Leistungsangebots ergibt, welches den Ladevorgang im

Ladezeitraum 29, das heißt die von der entsprechenden Ladestation 19 benötigte Ladeleistung 22 berücksichtigt. Die zumindest einen Ausgleichsmaßnahme 35 kann beispielweise umfassen, dass ein Leistungsfahrplan 41 des Kraftwerks 14 dahingehend angepasst wird, dass das Kraftwerk 14 im Ladezeitraum 29 mehr Versorgungsleistung 16 erzeugt oder bereitstellt. Es kann auch für den Fall, dass das Kraftwerk 14 abgeschaltet ist, die Aktivierung des Kraftwerks 14 als Ausgleichsmaßnahme vorgesehen sein. Somit ist es im Ladezeitraum 29 trotz des ursprünglichen Defizit oder der ursprünglichen Unterversorgung 33 nicht nötig, dass primäre Regelleistung 27 eingekauft wird. Eine Ausgleichsmaßnahme 35 kann auch umfassen, dass an der Börse 26 elektrische Leistung für den Ladezeitraum 29 eingekauft wird, wobei es sich dann nicht um primäre Regelleistung 27 handelt, sondern um preislich günstigere elektrische Leistung. Eine Ausgleichsmaßnahme 35 kann auch vorsehen, dass ein Verbraucher 17 in der

Leistungsaufnahme reduziert wird.

Um die Ladeprognosen 28 für jedes der Kraftfahrzeuge 20 zu erzeugen, kann

vorgesehen sein, dass durch die Steuervorrichtung 13 beispielweise über das Internet 37 und zumindest ein Mobilfunknetzwerk 38 aus Kommunikationseinrichtungen 39 der Kraftfahrzeuge 20 jeweilige Beschreibungsdaten 40 empfangen werden, die beispielweise den aktuellen Ladezustand des jeweiligen Energiespeichers 21 des Kraftfahrzeugs 20 und/oder einen aktuellen Verbrauch des Kraftfahrzeugs 20 und/oder ein Fahrziel des Kraftfahrzeugs 20 beschreiben. Die Beschreibungsdaten 40 können auch direkt einen geplanten Ladezeitraum 29 angeben. Aus den Beschreibungsdaten 40 kann durch die Steuervorrichtung 13 ermittelt werden, ob ein Kraftfahrzeug 20 an einer der

Ladestationen 19 des Netzwerks 10 voraussichtlich angeschlossen wird und mit

Ladeleistung 22 versorgt werden muss.

Fig. 3 fasst noch einmal die wesentlichen Verfahrensschritte zusammen, die durch die Steuervorrichtung 13 ausgeführt werden können. In einem Schritt S10 wird zu zumindest einem der Kraftfahrzeuge 20 eine jeweilige Ladeprognose 28 erstellt, die angibt, in welchem jeweiligen Ladezeitraum 29 das Kraftfahrzeug 20 voraussichtlich elektrische Energie aus dem Netzwerk 10 empfangen oder in das Netzwerk 10 einspeisen wird. In einem Schritt S1 1 kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Ladeprognose 28 ein zeitlicher Verlauf 31 des in dem Netzwerk 10 vorliegenden Leistungsbedarfs 30 geschätzt werden. In einem Schritt S12 kann ein zeitlicher Verlauf 32 des von den Kraftfahrzeugen 20 unabhängigen Leistungsangebots 23 in dem Netzwerk 10 ermittelte werden. In einem Schritt S13 kann für zumindest einen solchen Ladezeitraum 29, für welchen erkannt wird, dass das Leistungsangebot 23 kleiner als der geschätzte Leistungsbedarf 30 ist

(Unterversorgung 33), zumindest eine vorbestimmte Ausgleichsmaßnahme 35 vor und/oder zu Beginn 34 des jeweiligen Ladezeitraums 29 ausgelöst werden, wobei durch die zumindest eine Ausgleichsmaßnahme 35 das Leistungsangebot an den

Leistungsbedarf 30 angeglichen wird, sodass sich der Verlauf 36 ergibt.

Durch die digitale Vernetzung der Kraftfahrzeuge 20, den durch die Beschreibungsdaten beschriebenen Mobilitätsplan des Nutzers des jeweiligen Kraftfahrzeugs 20, die

Vernetzung mit der Ladeinfrastruktur gebildet aus den Ladestationen 19 und der

Energieerzeuger mit den Kraftwerken 14, 15 können die Energiebedarfe oder die

Leistungsanforderungen und die Energieverfügbarkeiten oder Leistungsangebote prognostiziert und aneinander angeglichen werden. Hierbei wird die Prognose des Ladeverhaltens der Kraftfahrzeuge 20 (wann wird wo wieviel elektrische Energie oder Leistung gebraucht und/oder kann wieviel elektrische Energie und/oder Leistung zur Verfügung gestellt werden) kann erreicht werden, dass der Zukauf von Regelleistung 27 auf dem Energiemarkt (Börse 26) für das Netzwerk 10 reduziert werden kann.

Das Ausführungsbeispiel veranschaulicht, wie durch die Erfindung für ein elektrisches Stromnetz oder Netzwerk eine Prognose und eine Regelung des Leistungs- und

Energiebedarfs bei Aufladevorgängen von Elektrofahrzeugen ermöglicht werden.

Bezugszeichenliste

10 Netzwerk

1 1 Leitungen

12 Strom mast

13 Steuervorrichtung

14 Kraftwerk

15 Kraftwerk

16 Elektrische Versorgungsleistung

17 Verbraucher

18 Elektrische Leistung

19 Ladestation

20 Kraftfahrzeug

21 Energiespeicher

22 Ladeleistung

23 Leistungsangebot

24 Straßennetz

25 Stromlieferant

26 Börse

27 Regelleistung

28 Ladeprognose

29 Ladezeitraum

30 Leistungsbedarf

31 Zeitlicher Verlauf

32 Zeitlicher Verlauf

33 Unterversorgung

34 Beginn

35 Ausgleichsmaßnahme

36 Zeitlicher Verlauf

37 Internet

38 Mobilfunknetz

39 Kommunikationseinrichtung

40 Beschreibungsdaten

41 Leistungsfahrplan

42 Verhaltensmodell

P Elektrische Leistung