Verfahren und Steuerungsvorrichtung zum Steuern von Lastflüs- sen zwischen mehreren Energiesystemen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.

Energiesysteme, beispielsweise Stadtteile, Gemeinden, indust- rielle Anlagen, Industriegebäude, Bürogebäude und/oder Wohn- gebäude können untereinander, beispielsweise mittels eines Stromnetzes (elektrisches Netz), dezentral, das heißt lokal, Energie austauschen. Hierbei weisen Energiesysteme typischer- weise ein oder mehrere Energiesubsysteme auf, beispielsweise ein Gebäude. Die Energiesubsysteme umfassen jeweils mehrere energietechnische Anlagen, die zur Energieerzeugung, einem Energieverbrauch oder einer Energiespeicherung vorgesehen sind.

Durch die Dezentralisierung der Energieversorgung ergibt sich das grundsätzliche technische Problem, die lokale erzeugte Energie effizient zu verteilen und insbesondere ebenfalls lo- kal zu verbrauchen. Mit anderen Worten ist eine technische Regelung beziehungsweise Steuerung der Verteilung der erzeug- ten, verbrauchten und/oder gespeicherten Energie erforder- lich. Eine solche Steuerung kann mittels einer Steuerungsvor- richtung einer lokalen Energiemarktplattform ermöglicht wer- den.

Mit anderen Worten wird ein lokaler Energiemarkt technisch durch die lokale Energiemarktplattform, die eine Steuerungs- vorrichtung ausbildet, verwirklicht. Eine solche lokale Ener- giemarktplattform/Steuerungsvorrichtung für den Austausch elektrischer Energie ist beispielsweise aus dem Dokument EP 3518369 Al bekannt. Grundsätzlich ermöglicht die lokale Energiemarktplattform ei- ne möglichst effiziente lokale Verteilung der im Gesamtsystem erzeugten, verbrauchten und/oder gespeicherten Energie. Unter Verwendung von Optimierungsverfahren (Optimierung) werden möglichst optimale Regelvariablen ermittelt. Mit anderen Wor- ten wird die technische Steuerung, die der effizienten Ener- gieverteilung zugrunde liegt, durch eine der Optimierung zu- grunde liegenden Zielfunktion abgebildet. Die lokale Energie- marktplattform ermittelt durch Lösen des Optimierungsprob- lems, das heißt durch ein Extremalisieren der Zielfunktion, die für die Steuerung erforderlichen technischen Werte. Hier- bei ist die Zielfunktion mit dem Gesamtsystem, das heißt mit allen am Energieaustausch teilnehmenden Energiesystemen und/oder Energiesubsystemen assoziiert. Typischerweise werden als Zielfunktion der Gesamtenergieumsatz, die Gesamtemissio- nen oder die Gesamtkosten oder eine gewichtete Kombination der genannten Größen verwendet.

Grundsätzlich steigt der Anteil volatiler, schwer vorhersag- barer Einspeisung erneuerbarer Energien, beispielsweise durch Photovoltaik und/oder Windkraftanlagen sowie der Anteil de- zentraler Verbraucher, beispielsweise durch Elektroautos und/oder Wärmepumpen.

Elektrische Netze und deren Netzbetreiber stellt dies vor zu- sätzlichen technischen Herausforderungen. Insbesondere müssen diese auf kurzfristig auftretende nicht vorhergesehene Erzeu- gung oder Verbrauchsschwankungen durch den Einsatz von Flexi- bilität (Regelleistung) reagieren, damit Netzengpässe vermie- den werden können und die Systemstabilität (Netzfrequenz, Spannungshaltung) sichergestellt ist. Da die Netzfrequenz die globale Größe des europäischen und anderer Verbundnetze ist, ist nicht nur im eigenen Energiesystem die technische Funkti- on sicherzustellen, sondern weiterhin überlagerten Netzen be- ziehungsweise Netzebenen Flexibilität, das heißt Regelleis- tung, bereitzustellen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im Hinblick auf Netzengpässe verbessertes Verfahren zum Steuern von Lastflüssen zwischen mehreren Energiesystemen über ein elektrisches Netz bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 14 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestal- tungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern von Lastflüssen zwischen mehreren Energiesystemen über ein elektrisches Netz mittels einer bezüglich der Energiesysteme gemeinsamen Steue- rungsvorrichtung, wobei durch die Energiesysteme jeweils eine mit einem Lastfluss assoziierte Leistung an wenigstens einem Netzknoten des elektrischen Netzes bereitstellbar, insbeson- dere zeitlich flexibel bereitstellbar, ist, umfasst wenigs- tens die folgenden Schritte:

- Ermitteln von für die Lastflüsse vorgesehenen ersten Leis- tungen basierend auf aus den Energiesystemen an die Steue- rungsvorrichtung übermittelten Daten, die eine Information über eine durch das jeweilige Energiesystem am jeweiligen Netzknoten maximal bereitstellbare Leistung umfassen;

- Bestimmen einer bezüglich des elektrischen Netzes internen und netzknotenaufgelösten Regelleistung basierend auf den er- mittelten vorgesehenen ersten Leistungen sowie basierend auf bereitgestellten Netzrandbedingungen des elektrischen Netzes;

- Berücksichtigen der an den Netzknoten bestimmten Regelleis- tung durch ein entsprechendes Reduzieren oder Erhöhen der an diesem Netzknoten durch die Energiesysteme maximal bereit- stellbaren Leistungen;

- Ermitteln von vorgesehenen zweiten Leistungen basierend auf den reduzierten beziehungsweise erhöhten maximal bereitstell- baren Leistungen; und

- Steuern der Lastflüsse gemäß der ermittelten zweiten Leis- tungen. Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine oder mehrere Funktionen, Merkmale und/oder Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer seiner Ausgestaltungen können com- putergestützt sein. Insbesondere wird die Optimierung compu- tergestützt durchgeführt. Beispielsweise wird das Optimie- rungsproblem numerisch gelöst.

Vorliegend umfasst der Begriff Leistung eine Wirkleistung und/oder eine Blindleistung.

Aus struktureller Sicht definiert insbesondere der IPCC Fifth Assessment Report ein Energiesystem als: "Alle Komponenten, die sich auf die Erzeugung, Umwandlung, Lieferung und Nutzung von Energie beziehen." Das Energiesystem ist insbesondere ein Gebäude, beispielsweise ein Bürogebäude und/oder ein Wohnge- bäude, eine industrielle Anlage, ein Campus, ein Stadtteil, eine Gemeinde und/oder dergleichen.

Das Energiesystem umfasst insbesondere als energietechnische Anlagen Stromgeneratoren, Energiespeicher, insbesondere Bat- teriespeicher, Kraftwärmekopplungsanlagen, insbesondere Blockheizkraftwerke, Gasboiler, Dieselgeneratoren, Elekt- rokessel, Wärmepumpen, Kompressionskältemaschinen, Absorpti- onskältemaschinen, Pumpen, Fernwärmenetzwerke, Energietrans- ferleitungen, Windkrafträder oder Windkraftanlagen, Photovol- taikanlagen, Biomasseanlagen, Biogasanlagen, Müllverbren- nungsanlagen, industrielle Anlagen, konventionelle Kraftwerke und/oder dergleichen, als Betriebsmittel.

Die Energiesysteme sind, beispielsweise über einen jeweiligen Netzanschlusspunkt, an das elektrische Netz angebunden. Über das elektrische Netz können die Energiesysteme Energie bezie- hungsweise innerhalb eines Zeitbereiches eine Leistung aus- tauschen. Hierbei kann mittels des Vorzeichens der Leistung eine Erzeugung von einem Verbrauch unterschieden werden. Un- ter einer Bereitstellung einer Leistung beziehungsweise einer Energie wird vorliegend eine Energieerzeugung und/oder ein Energieverbrauch verstanden, wobei hierbei ebenfalls Energie- Speicher, die zum Beladen eine Energie aus dem elektrischen Netz ausspeisen und/oder beim Entladen eine Energie in das elektrische Netz einspeisen, mit umfasst sind. Mit anderen Worten wird in einem Zeitbereich eine positive oder negative Leistung bereitgestellt, das heißt zusammengefasst eine Leis- tung bereitgestellt. Die Zuordnung des Vorzeichens der Leis- tung zur Energieerzeugung (Einspeisung in das elektrische Netz) und zum Energieverbrauch (Ausspeisung aus dem elektri- schen Netz) ist vom verwendeten Zählersystem abhängig.

Die Steuerungsvorrichtung ist bezüglich der Energiesysteme eine gemeinsame beziehungsweise zentrale Vorrichtung. Sie ist dazu ausgebildet, die Energieaustausche beziehungsweise Las- tenflüsse zwischen den Energiesystemen über das elektrische Netz zu steuern. Hierbei ist keine unmittelbare Steuerung er- forderlich. Es ist ausreichend, wenn die Steuerungsvorrich- tung zur Steuerung vorgesehene Steuerungsdaten an die jewei- ligen Energiesysteme übermittelt. Diese Steuerungsdaten wer- den beispielsweise durch Edge-Devices der Energiesysteme emp- fangen und in Steuersignale für die energietechnischen Anla- gen des jeweiligen Energiesystems gewandelt werden. Eine di- rekte Steuerung der energietechnischen Anlagen kann jedoch vorgesehen sein. Dadurch werden die energietechnischen Anla- gen der Energiesysteme, die Energie beziehungsweise Leistung in das elektrische Netz einspeisen oder ausspeisen, und somit in diesem Sinne die Lastenflüsse zwischen den Energiesystemen durch die zentrale Steuerungsvorrichtung gesteuert. Hierfür kann die Steuerungsvorrichtung somit zum Datenaustausch mit den Energiesystemen ausgebildet sein.

Das elektrische Netz weist mehrere Netzknoten auf. Der Ein- speisung oder Ausspeisung eines Energiesystems ist ein Netz- knoten zugeordnet. Mit anderen Worten wird die positive oder negative Leistung eines Energiesystems an einem Netzknoten des elektrischen Netzes bereitgestellt. Aus den bereitge- stellten Leistungen kann ermittelt werden, welche Leistung von einem Netzknoten über eine Leitung zu einem weiteren Netzknoten des elektrischen Netzes fließt beziehungsweise ausgetauscht wird. Mit anderen Worten bilden sich dadurch die Lastflüsse zwischen den Energiesystemen aus. Durch die (Leis- tungs-)Steuerung der energietechnischen Anlagen beziehungs- weise der Energiesysteme werden somit die Lastenflüsse zwi- schen den Energiesystemen gesteuert.

Vorliegend werden die Begriffe Leistung und Energie vorlie- gend als äquivalent und untereinander austauschbar angesehen, da mit einer Leistung innerhalb eines Zeitbereiches stets ei- ne Energie assoziiert ist.

In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wer- den die für die Lastflüsse vorgesehenen ersten Leistungen ba- sierend auf aus den Energiesystemen an die Steuerungsvorrich- tung übermittelten Daten, die eine Information über eine durch das jeweilige Energiesystem am jeweiligen Netzknoten maximal bereitstellbare Leistung umfassen, ermittelt.

Mit anderen Worten berechnet die Steuerungsvorrichtung die ersten Leistungen, die den tatsächlichen Lastenflüssen zwi- schen den Energiesystemen zugrunde liegen könnten. Dies kann als erste Vorhersage oder als erste Simulation der Lasten- flüsse angesehen werden. Mit anderen Worten berechnet die Steuerungsvorrichtung eine erste Vorhersage für die Lasten- flüsse, das heißt für einen zukünftigen Zeitbereich, bei- spielsweise für kommende 15 Minuten. Hierbei kann die erste Vorhersage beziehungsweise die erste Simulation die Lasten- flüsse derart berechnen, dass das elektrische Netz durch die Lastenflüsse nicht überlastet wird. Somit wird die erste Vor- hersage mittels der Information darüber berechnet, welche ma- ximale Energiemenge das jeweilige Energiesystem im genannten Zeitbereich bereitstellen kann beziehungsweise beabsichtigt bereitzustellen. Hierbei kann ein Bereitstellen wiederum ein Einspeisen oder Ausspeisen bezüglich des elektrischen Netzes sein. Die Information über die jeweilige maximal bereitstell- bare Energiemenge wird aus den Energiesystemen, beispielswei- se durch jeweilige Edge-Devices und/oder einer Steuerungsein- heit oder Regelungseinheit der energietechnischen Anlagen, an die Steuerungsvorrichtung vorab der tatsächlichen Leistungs- flüsse übermittelt.

Die übermittelten maximal bereitstellbaren Leistungen können als Vorhersagen der Energiesysteme bezüglich ihres Betriebes angesehen werden. Somit ist nach diesem ersten Schritt noch nicht sichergestellt, dass die Kapazitätsgrenzen des elektri- schen Netzes zur tatsächlichen Leistungserbringung auch aus- reichen. Es kann somit eine Regelleistung an den Netzknoten erforderlich sein, die gemäß der vorliegenden Erfindung in den folgenden Schritten ermittelt und berücksichtigt wird.

In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine bezüglich des elektrischen Netzes interne und netz- knotenaufgelösten Regelleistung basierend auf den ermittelten vorgesehenen ersten Leistungen sowie basierend auf bereitge- stellten Netzrandbedingungen des elektrischen Netzes be- stimmt.

Hierzu werden die Netzrandbedingungen des elektrischen Net- zes, beispielsweise von einem Netzbetreiber des elektrischen Netzes, bereitgestellt. Durch das Ermitteln der ersten Leis- tungen ist der Steuerungsplattform sinnbildlich bekannt, wel- cher Lastenfluss zwischen welchen Netzknoten erfolgt. Durch die bereitgestellten Netzrandbedingungen sind die elektro- technischen Randbedingungen für die Leistungen des elektri- schen Netzes bekannt, sodass aus den vorgesehenen ersten Leistungen und den Netzrandbedingungen eine Überlast einer Leitung des elektrischen Netzes durch die Steuerungsvorrich- tung ermittelbar ist. Mit anderen Worten ist der Steuerungs- vorrichtung dadurch bekannt, welche erste Leistung über wel- che Leitung des elektrischen Netzes von welchen Netzknoten zu welchem Netzknoten ausgetauscht werden soll und welche maxi- male Leistung (Netzrandbedingungen) die vorgesehene Leitung aufweist. Durch einen Abgleich der maximalen Leistungen mit den vorgesehenen ersten Leistungen können möglicherweise überlastete Leitungen beziehungsweise Leitungen nahe ihrer Belastungsgrenze ermittelt werden. Durch diese Kenntnis kann die Steuerungsvorrichtung für jeden an den Lastenflüssen teilnehmenden Netzknoten eine interne Regelleistung (positiv oder negativ) ermitteln, damit das elektrische Netz durch die Lastenflüsse in einen oder mehreren Bereichen nicht überlas- tet oder nahe seiner Belastungsgrenze, beispielsweise zu mehr als 80 Prozent, betrieben wird. Die Netzrandbedingungen um- fassen die genannten jeweiligen Belastungsgrenzen. Dies er- folgt für jeden durch die Lastenflüsse betroffenen (und be- kannten) Netzknoten, das heißt netzknotenscharf aufgelöst.

In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die an den Netzknoten bestimmte Regelleistung durch ein entsprechendes Reduzieren oder Erhöhen der an diesem Netzkno- ten durch die Energiesysteme maximal bereitstellbaren Leis- tungen berücksichtigt.

Für jeden teilnehmenden beziehungsweise belasteten Netzknoten ist der Steuerungsvorrichtung bekannt, welche Leistung bezie- hungsweise Energiemenge maximal am jeweiligen Netzknoten durch das jeweilige Energiesystem beziehungsweise seine ener- gietechnischen Anlagen bereitstellbar ist. Mit anderen Worten ist bekannt, welches Energiesystem an welchem Netzknoten wel- che Energie/Leistung für die Lastenflüsse beabsichtigt maxi- mal bereitzustellen. Weiterhin ist aus einem der vorangegan- gen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens bekannt, welche Regelleistung am jeweiligen Netzknoten für das Einhalten der Netzrandbedingungen erforderlich ist. Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, die Regelleistung dadurch zu berücksichti- gen, dass dies von den am Netzknoten bereitstellbaren maxima- len Leistungen der Energiesysteme abgezogen wird. Je nach Vorzeichen der Regelleistung und der maximalen bereitstellba- ren Leistung erfolgt somit eine Reduzierung oder Erhöhung der maximal bereitstellbaren Leistung. Mit anderen Worten werden dadurch neue und bezüglich der jeweiligen Regelleistung kor- rigierte maximal bereitstellbare Leistungen ermittelt.

In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorgesehene zweite Leistungen basierend auf den redu- zierten beziehungsweise erhöhten maximal bereitstellbaren Leistungen ermittelt.

Mit anderen Worten wird der erste Schritt des erfindungsgemä- ßen Verfahrens nochmals mit den regelleistungskorrigierten maximal bereitstellbaren Leistungen durchgeführt. Es wird so- mit sinnbildlich fiktiv angenommen, dass die Energiesysteme die regelleistungskorrigierten maximal bereitstellbaren Leis- tungen an die Steuerungsvorrichtung übermittelt hätten. Dadurch werden durch die Steuerungsvorrichtung die Lasten- flüsse zwischen den Energiesystemen möglichst optimal unter Berücksichtig der intern erforderlichen Regelleistung ermit- telt. Das Ermitteln beziehungsweise das Berechnen der zweiten Leistungen kann wiederum als zweite Vorhersage für die Las- tenflüsse beziehungsweise zweite Simulation der Lastenflüsse angesehen werden.

In einem fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens er- folgt das Steuern der Lastflüsse gemäß der ermittelten zwei- ten Leistungen.

Beispielsweise werden hierfür die ermittelten zweiten Leis- tungen im Sinne von Sollwerten durch die Steuerungsvorrich- tung an die jeweiligen Energiesysteme übermittelt. Mit ande- ren Worten wird die Information über die vorgesehenen Leis- tungen (zweite Leistungen) für die Lastenflüsse in Form von Daten an die jeweiligen Energiesysteme übermittelt. Diese können durch ein Edge-Device und/oder einer Steuereinheit ei- ner oder mehrerer energietechnischer Anlagen des jeweiligen Energiesystems empfangen und in Steuersignale der entspre- chenden energietechnischen Anlagen des Energiesystems gewan- delt werden. Die energietechnischen Anlagen stellen die Leis- tung gemäß der ermittelten zweiten Leistungen für das elekt- rische Netz bereit. Dadurch erfolgen entsprechend die Lasten- flüssen, die gemäß der zweiten Leistungen gesteuert werden.

In diesem Sinne kann die bezüglich der Energiesysteme zentra- le Steuerungsvorrichtung die Lastenflüsse steuern. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die dynami- sche Kombination von Energieaustauschen und das Bereitstellen von Reserveleistung. Somit kann das elektrische Netz in die- sem Sinne unabhängiger von einem dem elektrischen Netz über- geordneten Netz betrieben werden, da soweit wie möglich die für den Betrieb des elektrischen Netzes erforderliche Reser- veleistung netzintern bereitgestellt wird. Dies ist besonders bei volatilen Einspeisern oder Erzeugern, beispielsweise für Photovoltaik und/oder Windkraftanlagen, die an das elektri- sche Netz angebunden sind, von Vorteil.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren dynamisch, das heißt in Intervallen von einem Tag, einer Stunde, 15 Minuten und/oder 5 Minuten durchgeführt werden. Das ist deshalb mög- lich, da der Steuerungsvorrichtung durch das Übermitteln der jeweiligen maximal bereitstellbaren Energiemenge (beziehungs- weise die Information darüber) bekannt ist, wann und netz- technisch wo welches Energiesystem eine Leistung beabsichtigt bereitzustellen, das heißt einzuspeisen oder auszuspeisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dem Sinne dynamisch, dass im Gegensatz zu statischen Verfahren nicht eine festge- legte Regelleistung bereitgestellt wird, sondern diese dyna- misch und in Abhängigkeit der übermittelten vorgesehenen ma- ximalen Energiemengen/Leistungen netzknotenscharf bestimmt wird. Mit anderen Worten wird die Regelleistung adaptiv, das heißt in Abhängigkeit der vorgesehenen Einspeisung und Aus- speisung netzknotenscharf ermittelt und berücksichtigt.

Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung zur Steuerung von Lastflüssen zwischen mehreren Energiesystemen über ein elekt- risches Netz umfasst eine Kommunikationseinheit sowie eine Recheneinheit, wobei die Kommunikationseinheit dazu ausgebil- det ist, Daten, die eine Information über eine durch das je- weilige Energiesystem am jeweiligen Netzknoten maximal be- reitstellbare Leistung umfassen, zu empfangen. Die erfin- dungsgemäße Steuerungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit dazu ausgebildet ist - für die Lastflüsse vorgesehenen erste Leistungen basierend auf den empfangenen am jeweiligen Netzknoten maximal bereit- stellbaren Leistungen zu ermitteln;

- eine bezüglich des elektrischen Netzes interne und netzkno- tenaufgelösten Regelleistung basierend auf den ermittelten vorgesehenen ersten Leistungen sowie basierend auf bereitge- stellten Netzrandbedingungen des elektrischen Netzes zu be- stimmen;

- die an den Netzknoten bestimmten Regelleistungen durch ein entsprechendes Reduzieren oder Erhöhen der an diesem Netzkno- ten durch die Energiesysteme maximal bereitstellbaren Leis- tungen zu berücksichtigen;

- vorgesehene zweite Leistungen basierend auf den reduzierten beziehungsweise erhöhten maximal bereitstellbaren Leistungen; zu ermitteln; und

- die Lastflüsse gemäß der ermittelten zweiten Leistungen zu steuern.

Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen der erfin- dungsgemäßen Steuerungsvorrichtung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zusätzlich eine für ein bezüglich des elektrischen Netzes übergeordnetes elektrisches Netz vorgesehene externe Regel- leistung entsprechend der internen Regelleistung berücksich- tigt.

Mit anderen Worten kann das elektrische Netz insgesamt für ein bezüglich diesem übergeordneten Netz Regelleistung (posi- tiv oder negativ) bereitstellen. Dies kann ebenfalls netzkno- tenscharf erfolgen, sodass einer oder mehrere Netzknoten, ge- gebenenfalls verschieden, zur externen Regelleistung beitra- gen.

Weiterhin werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zukünf- tige Anforderungen an elektrische Netze eingehalten (in Deutschland unter dem Begriff Redispatch 2.0 bekannt). Die Bereitstellung von Regelleistung (Flexibilität) aus dem elektrischen Netz für überlagerte Netzebenen beziehungsweise übergeordnete Netze wird sichergestellt, während Flexibili- täts- und Energieeinsatz im internen elektrischen Netz eben- falls, vorliegend durch die Steuerungsvorrichtung, optimiert wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die externe Regelleistung und/oder eine Netztopologie durch eine Steuereinheit des übergeordneten Netzes an die Steuerungsvor- richtung übermittelt.

Mit anderen Worten wird die externe Regelleistung und/oder die Netztopologie, die das elektrische Netz und/oder das die- sem übergeordnete Netz umfassen kann, durch den Netzbetreiber des übergeordneten Netzes an die Steuerungsvorrichtung über- mittelt. Alternativ oder ergänzend kann die Netztopologie des elektrischen Netzes durch den Netzbetreiber des elektrischen Netzes an die Steuerungsplattform übermittelt werden. Dadurch sind vorteilhafterweise die Netzrandbedingungen sowie die Netzknoten der Steuerungsplattform bekannt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ermitteln der ersten Leistungen mittels einem ersten Op- timierungsverfahren basierend auf einer ersten Zielfunktion unter Berücksichtigung der Netzrandbedingungen, wobei die ersten Leistungen die Variablen der ersten Zielfunktion sind.

Mit anderen Worten wird zum Ermitteln der ersten Leistungen eine erste mathematische Optimierung durchgeführt. Hierbei wird die erste Zielfunktion, die eine zu optimierende Eigen- schaft bezüglich der Lastenflüsse quantifiziert, extremali- siert, das heißt minimiert oder maximiert. Die ersten Leis- tungen sind die Variablen der ersten Zielfunktion, sodass diese durch das Extremalisieren der ersten Zielfunktion er- mittelt beziehungsweise ihre Werte berechnet werden. Die ers- te Zielfunktion wird unter Berücksichtigung von Nebenbedin- gungen extremalisiert. Vorliegend umfassen die Nebenbedingun- gen des Optimierungsproblems die Netzrandbedingungen, sodass diese dadurch bei der ersten Optimierung berücksichtigt wer- den. Mit anderen Worten respektiert die Lösung des ersten Op- timierungsproblems, die den ersten Leistungen entspricht, die Nebenbedingungen. Die erste Zielfunktion kann der Gesamtener- gieumsatz, der Primärenergieeinsatz, die Gesamtkohlenstoffdi- oxidemissionen und/oder die Gesamtkosten bezüglich der Last- flüsse sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Reihenfolge der Energiesysteme gemäß welcher Reihenfolge das Reduzieren oder Erhöhen der bereitstellbaren Leistungen an einem der Netzknoten erfolgt basierend auf der ersten Opti- mierung festgelegt.

Mit anderen Worten kann für einen Netzknoten die für diesen Netzknoten ermittelte Reserveleistung typischerweise durch mehrere Energiesysteme bereitgestellt werden. Zur Festlegung, welches Energiesystem zuerst beziehungsweise welche Energie- systeme überhaupt für die Regelleistung herangezogen werden, können die Beiträge bestimmt werden, welches Energiesystem zum Ergebnis (Wert der Zielfunktion) des Optimierungsproblems aufweist. Wird die Zielfunktion minimiert, so wird das Ener- giesystem mit dem niedrigsten Beitrag zuerst für die Regel- leistung herangezogen, das heißt diese wird von der durch dieses übermittelten maximale bereitstellbaren Energiemenge abgezogen. Dann wird das Energiesystems mit dem nächsthöheren Beitrag herangezogen, sodass sich bis zur vollständigen Abde- ckung der erforderlichen Regelleistung eine Reihenfolge der Energiesysteme ausbildet, die der oben genannten Reihenfolge entspricht. Beispielsweise werden die Energiesysteme gemäß ihrer spezifischen Kohlenstoffdioxidemissionen angeordnet. Weiterhin ist einer Anordnung (Reihenfolge) der Energiesyste- me gemäß der mit dem Bereitstellen der Regelleistung verbun- denen spezifischen Entgelte (Flexibilitätskosten) möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ermitteln der zweiten Leistung mittels einem zweiten Op- timierungsverfahren basierend auf einer zweiten Zielfunktion unter Berücksichtigung der Netzrandbedingungen, wobei die zweiten Leistungen die Variablen der zweiten Zielfunktion sind.

Mit anderen Worten werden die zweiten Leistungen, wie bereits bevorzugt die ersten Leistungen, mittels einer Optimierung ermittelt beziehungsweise berechnet. Hierbei können die Opti- mierungen jeweils als Simulationen oder Vorhersagen oder Prognosen bezüglich der Lastenflüsse angesehen werden, da diese jeweils die Lastenflüsse und die zugehörigen ersten be- ziehungsweise zweiten Leistungen für einen zukünftigen Zeit- bereich, innerhalb welchem die Lastenflüsse dann basierend auf den zweiten Leistungen tatsächlich erfolgen, berechnen. Mit anderen Worten sind die Optimierungsverfahren ebenfalls Simulationsverfahren. Der Unterschied zwischen den ersten Leistungen (erste Optimierung) und zweiten Leistungen (zweite Optimierung) ist, dass die zweiten Leistungen die netzknoten- aufgelöste Regelleistung im Sinne der vorliegenden Erfindung berücksichtigt. Die obenstehenden Ausführungen über die erste Optimierung können ebenfalls für die zweite Optimierung her- angezogen werden. Bevorzugt sind die erste und zweite Ziel- funktion gleich. Mit anderen Worten werden dem ersten und zweiten Optimierungsverfahren dieselben Zielfunktionen zu- grunde gelegt. Die Nebenbedingungen sind jedoch grundsätzlich verschieden, da die Nebenbedingungen der zweiten Optimierung, die um die jeweilige Regelleistung reduzierten oder erhöhten maximale bereitstellbaren Energiemengen umfasst.

Die Nebenbedingung der zweiten Optimierung umfassen somit die um die Regelleistung korrigierten maximale bereitstellbaren Energiemengen. Die Nebenbedingung der ersten Optimierung um- fassen die aus den Energiesystemen übermittelten maximale be- reitstellbaren Energiemengen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die Netzrandbedingungen maximale Leitungskapazitäten für ei- nen Lastfluss von einem Netzknoten zu einem weiteren Netzkno- ten.

Diese maximale Leistungskapazitäten (maximale Leistung) be- ziehungsweise die Information über die jeweiligen maximalen Leistungs- und/oder Anschlusskapazitäten (maximale Anschluss- leistung) können durch die Energiesysteme an die Steuerungs- plattform übermittelt und bei den Optimierungen berücksich- tigt werden. Vorteilhafterweise respektieren die erste und zweiten Leistungen als Lösungen der jeweiligen Optimierung dadurch die technischen Randbedingungen, die durch die maxi- malen Leitungs- beziehungsweise Anschlusskapazitäten charak- terisiert sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die an einem Netzknoten erforderliche interne Regelleistung mittels eines Risikofaktors aus der maximalen Leistungskapa- zität ermittelt.

Der Risikofaktor kann ebenfalls als Auslastungsfaktor der je- weiligen Leistung bezeichnet werden. Dadurch kann vorteilhaf- terweise gekennzeichnet beziehungsweise ermittelt werden, wann eine Leitung als belastet gilt. Beispielsweise beträgt der Risikofaktor 80 Prozent der maximalen Leistungskapazität. Je nach Auslastung ist mehr oder weniger Regelleistung an den jeweiligen Netzknoten erforderlich.

Beispielsweise soll an einem Netzknoten i mehr eingespeist als verbraucht werden. Der Netzknoten i versorge den Netzkno- ten j (hoher Verbrauch) somit über die Leitung i → j . Wäre diese Leitung dadurch nahe ihrer maximalen Leistungskapazität (Grenzkapazität), so kann dem gemäß der vorliegenden Erfin- dung dadurch entgegengewirkt werden, indem beispielsweise am Netzknoten j zusätzlich eine Leistung eingespeist wird (Re- gelleistung) und/oder die Last reduziert wird. Es wird somit ermittelt für welchen Knoten ein Bedarf an interner Regel- leistung (Flexibilitätsbedarf) besteht. Diese kann dann durch den genannten Risikofaktor m beispielsweise durch P _k = μ· P _{i,j,t, max} berechnet werden, wobei P _{i,j,t, max} die maximale Leistungs- kapazität der Leitung i → j bezeichnet. Der Risikofaktor kann durch einen Netzbetreiber des elektrischen Netzes festgelegt und beispielsweise an die Steuerungsvorrichtung übermittelt werden. Die durch die Steuerungsvorrichtung ermittelte Regel- leistung kann weiterhin an den Netzbetreiber übermittelt wer- den.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfassen die an die Steuerungsplattform übermittelten Daten eine In- formation über eine maximale Anschlussleistung der jeweiligen Energiesysteme .

Dadurch kann die jeweilige maximale Anschlussleistung (An- schlusskapazität) der Energiesysteme bei den Optimierungen durch die Steuerungsvorrichtung berücksichtigt werden. Die Information über die maximalen Anschlussleitungen können be- vorzugt zusammen mit der Information über die jeweilige maxi- male bereitstellbare Energiemenge an die Steuerungsvorrich- tung übermittelt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die bereitstellbaren Leistungen, die entsprechend der be- stimmten Regelleistung reduziert oder erhöht werden, mit ei- nem zeitlich verschiebbaren Verbrauch, einer zeitlich ver- schiebbaren Erzeugung und/oder mit einer Bereitstellung durch einen Energiespeicher des jeweiligen Energiesystems assozi- iert.

Dadurch kann vorteilhafterweise vermieden werden, dass zeit- lich nicht verschiebbare Leistungen für die Regelleistung herangezogen werden. Übermitteln die jeweiligen Energiesyste- me eine Kennzeichnung ihrer jeweiligen vorgesehenen maximale bereitstellbaren Energiemenge als zeitlich verschiebbar oder zeitlich nicht verschiebbar, so kann die Steuerungsvorrich- tung bevorzugt die zeitlich verschiebbaren Leistungen inner- halb der Optimierungen für das Bereitstellen der Regelleis- tung berücksichtigen. Mit anderen Worten können die Energie- Systeme eine Information über zeitlich verschiebbare, bei- spielsweise innerhalb eines jeweiligen Zeitbereiches, vorge- sehene Leistungen/Energiemengen an die Steuerungsvorrichtung übermitteln. Bevorzugt werden die zeitlich verschiebbaren Leistungen für das Bereitstellen der Reserveleistung berück- sichtigt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Lastflüsse innerhalb eines lokalen Energiemarktes verwendet.

Dadurch wird vorteilhafterweise innerhalb eines lokalen Ener- giemarktes ein vorteilhaftes Berücksichtigen von Regelleis- tung ermöglicht. Die Steuerungsvorrichtung gemäß der vorlie- genden Erfindung und/oder einer ihrer Ausgestaltungen ist be- sonders für den Betrieb von lokalen Energiemärkten geeignet, da diese ein netzinternes Regeln des elektrischen Netzes mit- tels der ermittelten und durch die Energiesysteme bereitge- stellten Regelleistung, im Wesentlichen unabhängig von einem übergeordneten Netz, ermöglicht. Im Rahmen eines lokalen Energiemarktes können die Energiesysteme zusätzlich eine In- formation über ein spezifisches Entgelt (Entgelt pro Kilo- wattstunde) für die vorgesehene bereitstellbare maximale Energiemenge übermitteln. Somit kann im Rahmen eines lokalen Energiemarktes die übermittelten Daten ebenfalls als Angebot oder Gebot bezeichnet beziehungsweise angesehen werden.

Wird die Steuerungsvorrichtung für einen lokalen Energiemarkt verwendet, so sind die Zielfunktionen bevorzugt die mit den Lastflüssen assoziierten Gesamtkosten, die sich aus der ers- ten beziehungsweise zweiten Leistung (Variablen) und dem je- weiligen zugehörigen Entgelt ausbilden.

Besonders bevorzugt bildet die Steuerungsvorrichtung eine lo- kale Energiemarktplattform aus. Die Steuerungsvorrichtung kann bevorzugt cloudbasiert sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren oder das Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für einen kommenden Tag, insbesondere für den nächsten Tag, durchgeführt.

Besonders im Hinblick auf einen lokalen Energiemarkt wird dadurch vorteilhafterweise ein reserveleistungsberücksichti- gender Day-Ahead Handel ermöglicht.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren oder das Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wiederholend in Zeitabschnitten von einem Tag, einer Stunden, 15 Minuten und/oder 5 Minuten durchgeführt.

Besonders im Hinblick auf einen lokalen Energiemarkt wird dadurch vorteilhafterweise ein reserveleistungsberücksichti- gender Intra-Day Handel ermöglicht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei- spielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schemati- siert:

Figur 1 eine Übersicht eines der vorliegenden Erfindung o- der eines ihrer Ausgestaltungen zugrundliegenden Gesamtsystems; und

Figur 2 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Steuern von Lastflüssen gemäß einer Ausgestaltung der vorlie- genden Erfindung.

Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente kön- nen in einer der Figuren oder in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figur 1 zeigt schematisiert ein mögliches Gesamtsystem, welches einem Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der vorlie- genden Erfindung zugrunde liegen kann.

Das dargestellte Gesamtsystem umfasst wenigstens zwei Ener- giesysteme 2, beispielsweise zwei Gebäude, eine bezüglich der Energiesysteme 2 zentrale Steuerungsvorrichtung 1 sowie eine Steuereinheit 3 eines elektrischen Netzes.

Die Energiesysteme 2 können über das elektrische Netz Energie beziehungsweise Leistung austauschen. Diese Lastflüsse werden zwischen den Energiesystemen 2 durch die Steuerungsvorrich- tung 1 gesteuert. Hierzu können Daten beziehungsweise Infor- mationen zwischen den Energiesystemen 2 und der Steuerungs- vorrichtung 1, zwischen der Steuerungsvorrichtung 1 und der Steuereinheit 3 des elektrischen Netzes sowie zwischen den Energiesystemen 2 und der Steuereinheit 3 des elektrischen Netzes ausgetauscht werden. Diese Datenaustausche sind in der Figur 1 durch die jeweiligen Pfeile symbolisiert.

Die Energiesysteme 2 umfassen jeweils ein Edge-Device, wel- ches den Datenaustausch und somit die Kommunikation mit der Steuerungsvorrichtung 1 ermöglicht. Weiterhin können die Edge-Devices für die Kommunikation mit der Steuereinheit des elektrischen Netzes 4 und somit mit dem Netzbetreiber ausge- bildet sein.

Die Edge-Devices sind dazu ausgebildet, Daten bezüglich des Steuerns von energietechnischen Anlagen 23 des jeweiligen Energiesystems von der Steuerungsvorrichtung 1 zu empfangen und ergänzend zu bearbeiten. Die Edge-Devices 21 geben diese empfangenen und gegebenenfalls bearbeiteten Daten an die Steuerungseinheit 22 der jeweiligen energietechnischen Anla- gen 23 weiter. Dadurch werden die energietechnischen Anlagen 23 entsprechend den durch die Steuerungsvorrichtung 1 an die Edge-Devices 21 übermittelten Daten gesteuert. Da schließlich die energietechnischen Anlagen 23 eine Leistung für das elektrische Netz über den Netzanschlusspunkt des zugehörigen Energiesystems 2 bereitstellen, werden somit die Lastenflüsse zwischen den Energiesystemen 2 durch die zentrale Steuerungs- vorrichtung 1 gesteuert. Beispielsweise sind die Edge-Devices 23 als Energiemanagementvorrichtung ausgebildet. Die Edge- Devices 23 bilden weiterhin eine Kommunikationsschnittstelle zur Steuerungsvorrichtung 1 aus.

Die Steuerungsvorrichtung 1 ist besonders bevorzugt als loka- le Energiemarktplattform ausgebildet. Im Rahmen eines lokalen Energiemarktes werden Angebote beziehungsweise Gebote für die Leistungen/Energiemengen, die das jeweilige Energiesystem zu einem oder mehreren der Lastenflüsse beabsichtigt beizutra- gen, durch die Edge-Devices 23 an die lokale Energiemarkt- plattform 1 übermittelt. Zum Steuern der Lastenflüsse sammelt somit die Steuerungsvorrichtung 1 beziehungsweise die lokale Energiemarktplattform 1 die Gebote aller teilnehmenden Ener- giesysteme 2 sinnbildlich ein. In diesem Sinne können die Energiesysteme 2 ebenfalls als Teilnehmer bezeichnet werden.

Weiterhin werden Netzrandbedingungen und weitere Anforderun- gen des elektrischen Netzes, beispielsweise seine Netztopolo- gie sowie bezüglich des elektrischen Netzes externe Reserve- leistungsanforderungen (externe Flexibilitätsbedarfe bezie- hungsweise Anforderungen übergeordneter Netze beziehungsweise höheren Netzebenen), durch die Steuereinheit 3 an die Steue- rungsvorrichtung 1 übermittelt.

Die Energiesysteme 2 können Energiesubsysteme umfassen, die dann im Sinne der vorliegenden Erfindung beziehungsweise ei- ner ihrer Ausgestaltungen als Energiesysteme behandelt wer- den.

Die Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.

In dem folgenden Ausführungsbeispiel wird das Verfahren be- ziehungsweise die Steuerungsvorrichtung 1 für das Steuern von Lastenflüssen zwischen mehreren Energiesystemen 2 im Rahmen eines lokalen Energiemarktes verwendet. Hierbei kann die Steuerungsvorrichtung 1 als lokale Energiemarktplattform aus- gestaltet sein.

Die Energiesysteme 2 bilden im Sinne eines lokalen Energie- marktes die Teilnehmer aus, das heißt diese beabsichtigen an einem der Lastenflüsse teilzunehmen. Die Lastenflüsse werden wieder über ein elektrisches Netz, an welchem die Energiesys- teme 2 angebunden sind, ausgetauscht.

Weiterhin ist eine Steuereinheit 3 eines Netzbetreibers des elektrischen Netzes im Verfahren eingebunden, sodass die Steuereinheit Daten beziehungsweise Informationen mit der Steuerungsvorrichtung 1 und den Energiesystemen 2 austauschen kann. Die Datenaustausche beziehungsweise Informationsaustau- sche sind durch die Pfeile 101,...,105 gekennzeichnet.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausgestaltungen weist wenigstens fünf Schritte S1,...,S5 auf. Vorliegend werden die Schritte S1,...,S5 durch die Steuerungsvorrichtung 1 durchge- führt. Mit anderen Worten ist die Steuerungsvorrichtung 1 zur Durchführung der Schritte S1,...,S5 ausgebildet.

In einem den Schritten S1,...,S5 zeitlich vorgelagerten Schritt übermitteln die Energiesysteme 2 eine Information über ihre maximal bereitstellbare Energiemenge [kWh] beziehungs- weise Leistung, eine Information über ein damit assoziiertes minimale oder maximales Entgelt [Entgelt/kWh] sowie ergänzend eine zugehörige maximale Anschlussleistung an die Steuerungsvorrichtung 1. Dies kann für einen vorgesehenen Zeitpunkt beziehungsweise Zeitbereich t erfolgen. Für einen Verbrauch wird ein maximales Entgelt und für eine Erzeugung ein minimales Entgelt übermittelt. Weiterhin können ver- schiebbare Erzeugungs- und Verbrauchsarten als verschiebbar gekennzeichnet beziehungsweise übermittelt werden. Zusammen- fassend können diese an die Steuerungsvorrichtung 1 übermit- telten Daten/Informationen als Gebot oder Angebot für die Teilnahme des jeweiligen Energiesystems 2 an einem der Las- tenflüsse angesehen werden.

Insbesondere bezüglich zeitlich verschiebbarer Leistungen können drei Angebote (Flexibilitätsangebote) unterschieden werden.

Ein erstes Flexibilitätsangebot ist durch einen zeitlich ver- schiebbaren Verbrauch für einen Zeitbereich gekennzeichnet. Hierbei werden für den genannten Zeitbereich eine maximal zu beziehende Energiemenge, eine gegebenenfalls zeitabhängige Anschlussleistung sowie ein maximales Entgelt für den Ver- brauch an die Steuerungsvorrichtung 1 in Form von Daten/In- formation übermittelt.

Ein zweites Flexibilitätsangebot ist durch eine zeitlich ver- schiebbare Erzeugung für einen Zeitbereich gekennzeichnet. Hierbei werden für den genannten Zeitbereich eine maximal zu erzeugende Energiemenge, eine gegebenenfalls zeitabhängige Anschlussleistung sowie ein minimales Entgelt für die Erzeu- gung an die Steuerungsvorrichtung 1 in Form von Da- ten/Information übermittelt.

Ein drittes Flexibilitätsangebot ist durch die Verwendung ei- nes Energiespeichers eines der Energiesysteme 2 für einen Zeitbereich gekennzeichnet. Hierbei werden für den genannten Zeitbereich eine maximale Speicherkapazität, eine maximale Lade- und minimale Entladeleistung des Energiespeichers (ge- gebenenfalls zeitabhängig), ein Lade- und Entladewirkungsgrad (gegebenenfalls zeitabhängig) sowie ein minimales Entgelt für die Verwendung des Energiespeichers an die Steuerungsvorrich- tung 1 in Form von Daten/Information übermittelt.

Zusammenfassend wird wenigstens durch jedes teilnehmende Energiesystem eine maximale bereitstellbare Leistung/Energie- menge an die Steuerungsvorrichtung 1 für einen vorgesehenen Zeitbereich übermittelt. In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens werden durch die Steuerungsvorrichtung 1 für die Lastflüsse vorgesehenen ers- ten Leistungen basierend auf aus den Energiesystemen 2 an die Steuerungsvorrichtung 1 übermittelten Daten/Angeboten, die die Information über eine durch das jeweilige Energiesystem 2 am jeweiligen Netzknoten maximal bereitstellbare Leistung um- fassen, ermittelt. Das Übermitteln der genannten Daten ist mit dem Peil 101 gekennzeichnet.

Das Ermitteln der vorgesehenen ersten Leistungen erfolgt mit- tels einer mathematischen Optimierung. Die Optimierung bezie- hungsweise das Optimierungsproblem basiert bevorzugt auf ei- ner Zielfunktion der Form wobei die zu ermittelnde erste Leistung (Variable) für einen vorgesehenen übermittelten Verbrauch (englisch: Bid) und ein zugehöriges übermitteltes minimales Entgelt, die zu ermittelnde erste Leistung (Variable) für einen vorgesehenen übermittelten Verbrauch (englisch: Ask) und das zugehörige maximale Entgelt, (englisch: discharge/charge; abgekürzt dch/ch) die erste Leistung (Vari- able) für eine vorgesehene und übermittelte Verwendung eines Energiespeichers und ein zugehöriges minimales Ent- gelt für die Verwendung des Energiespeichers, insbesondere eines Batteriespeichers. Die über eine Leitung i → j vorgese- hene fließende Leistung ist mit bezeichnet, wobei hierfür ebenfalls ein Entgelt (Netzentgelt) vorgesehen sein kann.

Mit anderen Worten sind die die Entscheidungsvariab- len (Variablen), die mittels der ersten Optimierung bestimmt werden. Die Variablen entsprechen den vorgesehenen ersten Leistungen des Teilnehmers k, am Netzknoten n zum Zeitpunkt t beziehungsweise innerhalb des mit t gekennzeichneten Zeitbe- reichs. Weiterhin wird vorliegend eine mit einer Erzeugung assoziierte Leistung positiv und eine mit einem Verbrauch as- soziierte Leistung negativ innerhalb der Zielfunktion bewer- tet, wobei vorliegend die Zielfunktion beziehungsweise deren

Wert minimiert wird. Dadurch werden die Variablen beziehungsweise deren Werte, die den ersten Leistungen ent- sprechen, bestimmt.

Weiterhin weist das Optimierungsproblem die folgenden Neben- bedingungen auf: für alle Netzknoten n und Zeitpunkte t innerhalb eines Zeit- bereiches T.

Ferner werden die Nebenbedingungen und verwendet. Hierbei entsprechen den aus den Energiesystemen 2 an die Steuerungsvorrichtung 1 übermittel- ten jeweiligen maximal bereitstellbaren Leistungen bezie- hungsweise innerhalb eines Zeitintervalls Δt den übermittel- ten jeweiligen maximal bereitstellbaren Energien. Dadurch werden diese übermittelten Daten bei der Optimierung berück- sichtigt.

Für Energiespeicher (Flexibilität erster Art) wird die weite- re Nebenbedingung verwendet, wobei diese aus Übersichtsgründen ohne Indices für Netzknoten und Teilnehmer dargestellt ist.

Für verschiebbare Lasten (Flexibilität zweiter Art für ver- schiebbaren Verbrauch oder verschiebbare Erzeugung) sind durch die Nebenbedingung gekennzeichnet. Für einen Leitungsfluss beziehungsweise Lastfluss von einem Netzknoten i zu einem weiteren Netzknoten j des elektrischen Netzes werden die Netzrandbedingungen P _i,j = — P _j,i sowie P _i,j ≤

P _{i,j,t, max} gefordert. Hierbei kann P _{i,j,t, max} durch die Energiesyste- me 2 und/oder durch einen Netzbetreiber des elektrischen Net- zes 4, beispielsweise durch eine Steuereinheit 3 des elektri- schen Netzes 4, an die Steuerungsvorrichtung 1 übermittelt werden und/oder durch ein der Steuerungsvorrichtung 1 bekann- tes Netzmodell ermittelt werden. Das Übermitteln der Netz- randbedingungen des elektrischen Netzes 4 durch die Steuer- einheit 3 des elektrischen Netzes 4 ist durch den Pfeil 102 symbolisiert .

In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird eine bezüg- lich des elektrischen Netzes interne und netzknotenaufgelöste Regelleistung basierend auf den ermittelten vorgesehenen ers- ten Leistungen sowie basierend auf bereitgestellten Netzrand- bedingungen des elektrischen Netzes 4 bestimmt.

Mit anderen Worten wird durch den zweiten Schritt 2 der Fle- xibilitätsbedarf des elektrischen Netzes 4 für die vorgesehe- nen ersten Leistungen für jeden der Netzknoten ermittelt. Mit anderen Worten steht nach dem ersten Schritt Sl, mittels wel- chem basierend auf den übermittelten Daten/Geboten die ersten Leistungen berechnet wurden, welche Leistung über welche Lei- tung und welche Netzknoten fließen sollte, sodass durch die Kenntnis der Netzrandbedingungen (maximale Leistungskapazi- tät) feststeht, ob eine Leitung durch den vorgesehenen Las- tenfluss, der der zugehörigen ersten Leistung entspricht, überlastet ist. Hierbei kann eine Leitung bereits ab 80 Pro- zent ihrer Maximalauslastung als überlastet gekennzeichnet werden.

Mit anderen Worten wird innerhalb des zweiten Schrittes S2 berechnet, welche Netzknoten beziehungsweise welche Leitungen voraussichtlich nahe an ihrer Kapazitätsgrenze betrieben wer- den. Da das Ergebnis des ersten Optimierungsproblems (erste Leistungen) auf Vorhersagen der einzelnen Energiesysteme 2 beziehungsweise Teilnehmer basieren (übermittelte maximal be- reitstellbare Energiemenge/Leistung), ist nicht sicherge- stellt, ob die Kapazitätsgrenzen zur tatsächlichen Leistungs- erbringung ausreichend sind. Stark ausgelastete Leitungen, beispielsweise P _{i,j, t} ≥ α * P _{i,j,t, max} mit 0 ≤ α ≤ 1, deuten auf einen internen Flexibilitätsbedarf innerhalb des elektrischen Net- zes 4 betrachteten Netzgebietes hin. Der interne Flexibili- tätsbedarf (Regelleistung) kann durch die Steuerungsvorrich- tung 1 und/oder der Steuereinheit 3 des elektrischen Netzes 4, das heißt durch den Netzbetreiber, erfolgen.

Weiterhin kann ein Risikofaktor m für das Bestimmen der Re- gelleistung beziehungsweise des Flexibilitätsbedarfs vorgese- hen sein, das heißt diese Regelleistung P _Flex,k wird gemäß P _Flex,k = μ · P _{i,j,t, max} bestimmt, beispielsweise mit μ = 0.2.

In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird die an den Netzknoten bestimmte Regelleistung durch ein entsprechendes Reduzieren oder Erhöhen der an diesem Netzknoten durch die Energiesysteme 2 maximal bereitstellbaren Leistungen berück- sichtigt.

Mit anderen Worten werden die maximale bereitstellbaren Leis- tungen/Energien, die aus den Energiesystemen 2 an die Steue- rungsvorrichtung 1 übermittelt wurden und dem ersten Optimie- rungsproblem zugrunde lagen, durch die im zweiten Schritt S3 ermittelte und erforderliche Reserveleistung korrigiert. Ein Teil der durch die Energiesysteme 2 maximale bereitstellbaren Leistungen wird somit als Reserveleistung vorgesehen. Bei- spielsweise wird ein vorgesehener Verbrauch an einem Netzkno- ten reduziert und/oder an einem Netzknoten vorgesehene Ein- speisung erhöht. Diese sinnbildlich fiktiven und um die Re- gelleistung korrigierten maximale bereitstellbaren Leistungen werden anschließend für eine zweite Optimierung verwendet.

Mit anderen Worten werden anstatt der übermittelten maximal bereitstellbaren Leistungen, die bei der ersten Optimierung zum Bestimmen der erforderlichen Regelleistung verwendet wur- de, bei der zweiten Optimierung die um die erforderliche Re- gelleistung korrigierten maximale bereitstellbaren Leistungen verwenden.

Die bestimmte Regelleistung kann gemäß einer festgelegten und/oder ermittelten Reihenfolge 42 im obengenannten Sinne auf die Energiesysteme 2 umgelegt werden. Mit anderen Worten wird ermittelt, welches Energiesystem 2 welchen Beitrag zu einer an einem Netzknoten erforderlichen und bestimmten Re- gelleistung leistet. Diese Reihenfolge ist in der Figur durch das Diagramm des Schrittes S3 symbolisiert, wobei beispiels- weise an der Abszisse des Diagramms die Regelleistung in Ki- lowattstunden (kWh) und an der Ordinate die mit der Bereit- stellung der jeweiligen Regelleistung verbundenen Entgelte der Energiesysteme 2 verbunden sind. Mit anderen Worten kön- nen die Energiesysteme 2 bezüglich ihrer Entgelte für das Be- reitstellen der Regelleistung oder bezüglich ihrer Kohlendi- oxidemissionen für das Bereitstellen der Regelleistung ange- ordnet werden (Reihenfolge 42). Im Rahmen eines lokalen Ener- giemarktes kann somit basierend auf Kenntnis der übermittelte Daten, beispielsweise in Form von Geboten, von der Steue- rungsvorrichtung 1 des lokalen Energiemarktes eine netzkno- tenscharfe beziehungsweise netzknotenaufgelöste Entgeltfunk- tion oder Kohlenstoffdioxidemissionsfunktion für das Bereit- stellen der Regelleistung ermittelt werden, wobei die Ener- giesysteme 2 beziehungsweise ihre zugehörigen energietechni- schen Anlagen aufsteigend nach ihren Entgelten oder ihrer Kohlenstoffdioxidemission für das Bereitstellen der Regel- leistung beziehungsweise des Flexibilitätsbedarfs geordnet werden (Reihenfolge 42). Der bestimmte Flexibilitätsbedarf sowie gegebenenfalls die Entgeltfunktion oder die Kohlen- stoffdioxidemissionsfunktion können von der Steuerungsvor- richtung 1 an die Steuereinheit 3 des elektrischen Netzes 4 übermittelt werden. Dies ist durch den Pfeil 103 gekennzeich- net.

In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens werden vorgesehene zweiten Leistungen basierend auf den reduzierten beziehungs- weise erhöhten maximal bereitstellbaren Leistungen mittels der zweiten Optimierung ermittelt. Hierbei wird dieselbe Zielfunktion für die erste Optimierung verwendet. Allerdings werden für die zweite Optimierung nicht die übermittelten ma- ximal bereitstellbaren Leistungen/Energiemengen bezie- hungsweise als Nebenbedingung der Form verwendet, sondern die um die Regelleistung korrigierten be- reitstellbaren Leistungen/Energiemengen beziehungswei- se · Dadurch wird der interne Regelleistungsbedarf bei der zweiten Optimierung berücksichtigt. Weiterhin kann zu- sätzlich ein externer Regelleistungsbedarf eines dem elektri- schen Netz 4 übergeordneten Netzes berücksichtigt werden. Die Steuereinheit 3 des elektrischen Netzes 4 kann hierbei fest- legen, welcher interne und/oder externe Regelleistungsbedarf tatsächlich berücksichtigt wird. Insbesondere wird der exter- ne Regelleistungsbedarf durch die Steuereinheit 3 des elektrischen Netzes festgelegt und an die Steuerungsvorrich- tung 1 zum Berücksichtigen übermittelt werden. Dies ist durch den Pfeil 104 symbolisiert.

In einem fünften Schritt S5 des Verfahrens werden die Last- flüsse zwischen den Energiesysteme 2 beziehungsweise zwischen den energietechnischen Anlagen der Energiesysteme 2 gemäß der ermittelten zweiten Leistungen gesteuert. Dadurch wird si- chergestellt, dass der ermittelte interne Regelleistungsbe- darf sowie gegebenenfalls zusätzlich der externe Regelleis- tungsbedarf durch die tatsächlichen Lastenflüsse, beispiels- weise am nächsten Tag, bereitgestellt wird (symbolisiert durch den Pfeil 105). Hierbei kann zunächst überprüft werden, welche energietechnische Anlage an welchen Netzknoten ange- schlossen ist. Anschließend kann festgestellt werden, ob die jeweilige energietechnische Anlage einsatzbereit beziehungs- weise verfügbar ist. Dann werden die einsatzbereiten bezie- hungsweise verfügbaren energietechnischen Anlagen nach der ermittelten Reihenfolge 42 priorisiert und derart durch loka- le Steuereinheiten angesteuert, dass diese im vorgesehenen Zeitbereich die Leistung gemäß ihrer zugehörigen und ermit- telten zweiten Leistung erbringen. Wird ein Fehler innerhalb des genannten Vorgehens festgestellt, so kann das Verfahren, gegebenenfalls unter Berücksichtigung aktueller Messwerte o- der bereits bereitgestellter Energiemengen (Echtzeitoptimie- rung) wiederholt werden. Durch das vorliegende Verfahren wird im Rahmen eines lokalen Energiemarktes somit ein um die technisch erforderliche Re- serveleistung korrigierter Handel von elektrischer Energie ermöglicht. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hie- raus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Steuerungsvorrichtung

2 Energiesystem 3 Steuereinheit

4 elektrisches Netz

21 Edge-Device

22 Steuergerät

23 Anlage 42 Reihenfolge

101 Pfeil 102 Pfeil

103 Pfeil

104 Pfeil 105 Pfeil

S1 erster Schritt

S2 zweiter Schritt

S3 dritter Schritt

S4 vierter Schritt S5 fünfter Schritt