用於運行自主能源供應網絡的方法和系統與流程

2023-05-05 18:04:46

本發明涉及一種用於運行自主能量供應網絡的方法，該自主能量供應網絡包括多個能量產生器和多個能量消耗器。本發明還涉及一種用於運行這種自主能量供應網絡的系統。

背景技術：

響應於與能量供應網絡的供應可靠性和再生能量生產商(例如風力發電廠，光伏電站)的增加的比例有關的問題，最近已經使用了自主能量供應網絡(以下也稱為「微電網」)。這種微電網是包括能量產生器和能量消耗器的相對小的能量供應網絡。除此之外，這種微電網還可以包括電能存儲單元。這種能量存儲單元將在下面被視為能量產生器(能量存儲單元傳遞電力)或能量消耗器(能量存儲單元汲取電力)，這取決於它們的運行模式。通常，微電網根據存在的能量產生器和能量消耗器的容量來配置，使得電能的產生和消耗至少近似彼此平衡，使得可以使用術語自主的，即自供電的運行。

此外，微電網並不連接到其它能量供應網絡(例如島上的微電網或在遠程區域中)，或者它們在網絡連接點處耦合到上級能量供應網絡(配電網絡)並且可以從其汲取電力或向其輸送電力。在後一種變型的情況下，存在藉助上級能量供應網絡進行功率補償的可能性，同時在上級能源供應網絡的故障時確保微電網的內部電力供應可以通過其自身的能量產生器來維持。

微電網的運行可以根據各種參數來優化。例如，微電網可以以最低可能成本或最低可能的co2排放運行。在這種情況下，常規能量產生器(例如柴油發電機)和再生能量產生器(從可再生能源(例如太陽，風)產生電能的能量產生器)和任何能量存儲單元都要被考慮、建模和控制。具體地，為了使網絡運行儘可能高效，一個重要方面在於預測微網絡中網絡內部的未來能量產生以及網絡內的未來能量消耗，其中兩個量通常至少部分地依賴於天氣，以及優化投資組合，即綜合使用各個能源生產商。

當前可用於微電網中的能量自動化的解決方案基本上基於常規管理系統，例如也用於站自動化(例如，西門子sicam系列)或網絡管理技術(例如西門子spectrumpower系列)。原則上，這些系統非常適合於微電網的控制和調節。然而，它們的運行和建模概念主要涉及技術培訓的專業人員，他們通常不能用於上述應用情況，並且其使用還需要相對高的成本。此外，這種自動化解決方案的成本/效益比對於微電網的數量級是不利的，微電網通常僅具有幾mw的生產功率。這不僅涉及系統成本(即相應自動化解決方案的組件和軟體)，而且還涉及參數化和調試所需的費用。具體地，在這種情況下，建立通常所需的數學建模函數特別導致高的手動分析和參數化花費。此外，已知的自動化解決方案通常假設微電網和管理中心之間的恆定通信。這已經是有問題的，特別是當微電網用於確保在偏遠地區的安全電力供應時，或者在上級能量供應網絡故障(通常還涉及長距離通信的故障)的情況下。

此外，美國專利申請us2010/0023174a1公開了一種微電網的控制系統，其中微電網由相應的各個本地控制裝置控制，並且微電網的本地控制裝置彼此交換控制數據，以便使上級能源供應網絡的運行進入優化。在該解決方案中，對於各個本地控制裝置存在高配置費用。

技術實現要素：

本發明的目的是減少自主能量供應網絡(微電網)的運行所需的參數化開銷。

該目的通過根據本發明的方法來實現。因此，提供了構建為用於控制能量產生器和/或能量消耗器的本地控制裝置；在所述方法中執行以下步驟：在對於所述本地控制裝置上級布置的計算裝置的數據存儲器中提供自主能量供應網絡的模型數據，其中所述模型數據說明了所述微電網的相應設施，特別是可用的能量產生器，以及能量消耗器和/或存儲器，以及它們的運行參數；通過使用所述模型數據，利用所述計算裝置確定所述自主能量供應網絡的運行計劃，其中所述運行計劃規定了所述自主能量供應網絡在特定時間間隔期間的運行狀態；所述運行計劃被發送到所述本地控制裝置；並且能量產生器和/或能量消耗器由本地控制裝置根據運行計劃的規定來控制。

根據本發明的方法的特別的優點是，本地控制裝置的幾乎所有的參數化都不是現場地而是藉助計算裝置來執行。這避免了微電網的運營商在現場使用受過訓練的人員的需要。此外，可以使用相對簡單的裝置作為本地控制裝置，在該裝置上不必對其計算能力提出嚴格的要求，因為計算密集的過程，特別是數學運算優化通過計算裝置來執行。

藉助於計算裝置提供的模型數據尤其包括例如相應能量產生器的類型和安裝位置、空間取向、名稱、能量產生器的最小和最大生產功率、效率特性、可能使用的燃料的燃料價格或電池容量。

在根據本發明的方法的一個有利的改進方案中，為了藉助計算裝置確定相應的時間間隔中的運行計劃，確定相應的能量產生器的預期饋送功率，並且預期饋送功率使用相應的能量產生器以便確定運行計劃。

在該實施方式中，相應能量產生器的運行預測有利地用作運行優化的基礎。以這種方式，每個能量產生器的預期饋送功率可以本身被預測，使得例如對於所討論的時間間隔，可以計劃是否需要從任何上級分配網絡提取電功率或者可以遞送到其中，例如以便優化貨幣收益。

在此，在根據本發明的方法的一個有利的實施方式中，此外，藉助於計算裝置為相應的時間間隔確定自主能量供應網絡的區域的天氣預報，並且對於那些其饋送功率取決於相應能量產生器的區域中的當前天氣條件的能量產生器，通過使用與相應能量產生器的運行相關的天氣預報的信息以及至少一些模型數據來確定相應時間間隔的預期饋送功率。

特別地，從短期可再生能源(風力，太陽輻射)產生電能的那些能量產生器在特定程度上取決於相應能量產生器的區域中的相應天氣情況。根據最後提及的實施方式，計算裝置然後確定各個能量產生器的區域的天氣預報。由於微電網通常僅具有小的空間範圍，在這種情況下，僅僅為微電網的區域確定天氣情況就足夠了，並且對於所有可用的能量產生器使用這種天氣情況。基於天氣情況或與相應能量產生器的電能生產相關的信息(例如風強度、雲量、日光長度和太陽光的入射角)，在特定模型數據的知識的基礎上對於相應的能量產生器(例如效率、安裝地點、取向)，計算裝置可以確定所討論的時間間隔的預期饋送功率。因此也可以藉助計算裝置對這樣的能量產生器進行假設，而不需要使用本地控制裝置。

在根據本發明的方法的另一有利實施方式中，通過由計算裝置提供或連接到計算裝置的數據編輯器獲取模型數據作為用戶輸入，並且將模型數據存儲在計算裝置的數據存儲器中。

這提供了由計算裝置獲取模型數據的簡單可能性。也不需要在本地控制裝置之一處手動輸入。

此外，在根據本發明的方法的另一有利實施方式中，計算裝置由配置為雲計算機系統的數據處理設備構成。

在該實施方式中，以特別靈活的方式配置計算裝置。雲計算機系統在這種情況下旨在表示具有一個或多個數據存儲設備和一個或多個數據處理設備的裝置，其可以通過適當的編程來配置以便執行任何期望的數據處理運行。在這種情況下，數據處理設備通常構成通用數據處理設備(例如伺服器)，其最初在其設計和其編程方面沒有特定配置。只有通過已經執行的編程，通用數據處理設備才被設置為執行特定功能。如果雲計算機系統包括多個單獨的組件，則這些將以適於數據通信的合適方式(例如通過通信網絡)彼此連接。可以向雲計算機系統提供用於數據存儲和/或處理的任何期望的數據。雲計算機系統本身使得存儲的數據和/或執行的數據處理的結果又可用於其他設備，例如微電網的本地控制裝置和連接到雲計算機系統的計算機工作站。雲計算機系統可以例如由一個計算中心或多個聯網的計算中心提供。通常，雲計算機系統被配置為在空間上遠離微電網。

雲計算機系統可以例如由與微電網相同的運營商運行。例如，在這種情況下，它可以是相同運營商的伺服器系統或計算中心。然而，還可以規定雲計算機系統被分配給除微電網的運營商之外的運營商。對於微電網的運營商，這可以具有這樣的優點，即它們本身不必注意雲計算機系統的運行和維護，而是將這些任務轉移給雲計算機系統的運營商，雲計算機系統提供這種服務。

在根據本發明的方法的另一個有利的實施方式中，此外，相應時間間隔的運行計劃可以包括總體運行計劃，其規定自主能量供應網絡的網絡連接點處的電功率，以及部分運行計劃，用於自主能量供應網絡的能量產生器和/或能量消耗器。

以這種方式，不僅可以控制微電網的各個能量產生器和/或消耗器進行運行，而且可以通過總體運行計劃規定網絡連接點處的電功率。以這種方式，例如，可以確定微電網在該時間間隔內應當吸取或發出預定電功率，或者應該在孤島運行中完全自主地運行。在那些沒有任何耦合到分配網絡的微電網的情況下，每次在(在這種情況下不存在的)網絡連接點處的電功率被設置為零。

關於部分運行計劃，還可以特別地規定，它們至少分別包括關於相應能量產生器或能量消耗器的功率輸出或功率需求的開關狀態和額定值的規定。

根據另一實施方式，關於部分運行計劃，還可以包括關於在相應能量產生器或能量消耗器的能量產生或能量消耗期間產生的成本的規定。在能量生產期間產生的成本特別是相應設備的運行成本(包括任何燃料成本)和採購成本。在能量消耗期間發生的成本例如是能量存儲單元的運行和採購成本，但是也可以是這樣的支出，其在超過已經(例如與配電網絡的運營商)合同約定的功率限制時必須支付。當微電網的運營商與上級分配網絡的運營商具有供應合同時，消耗成本更為重要。

關於微電網的運行，根據一個有利的實施方式，可以進一步規定，在自主能量供應網絡由本地控制裝置運行期間，自主能量供應網絡的當前功率結餘形成為傳輸到自主能量供應網絡的功率和從其獲取的功率之差，由本地控制裝置確定自主能量供應網絡的正儲備功率和負儲備功率，將當前功率結餘與正和負儲備功率相比較，並且將比較的結果用於控制能量產生器。

在這種情況下，正儲備功率被確定為所有活動的(被接通的)能量產生器的最大可能功率輸出和實際當前功率輸出之間的差。相應地，負儲備功率被確定為實際當前功率輸出和所有活動的能量產生器的最小可能功率輸出之間的差。

最後提到的有利實施方式允許藉助於僅少量測量量和簡單計算來調節微電網的運行。這些也可以用相對簡單的控制裝置來執行，而不必在後者上設置過高的計算能力需求。

在上下文中，在根據本發明的方法的另一有利實施方式中，可以具體地規定，在功率結餘小於或等於正的或負的儲備功率的情況下，相應地控制所接通的能量產生器以便適配其待饋送的功率，並且在功率結餘大於正的或負的儲備功率的情況下，修改至少一個能量產生器的開關狀態。

在該實施方式中，通過相對簡單的調節規則運行微電網成為可能。只要能夠通過在儲備功率內控制主動能量產生器來實現功率結餘的均衡，就這樣做。當正儲備功率不再足夠時，其它(先前關閉的)能量產生器被投入運行。當負儲備功率不再足夠時(太多功率饋送到微電網中)，主動能量產生器被關閉。執行這些步驟直到存在平衡的功率結餘。

接通或斷開能量產生器的順序可以由優化參數確定。例如，可以首先接通其運行涉及最低成本的那些產生器，從而始終接通需要最低生產成本的那些不活動能量產生器。在相反的情況下，當關閉時，具有最高能量生產成本的那些能量產生器首先停止運行等。進一步優化可以例如是相應能量產生器的co2排放。

此外，根據另一個有利的實施方式，對於在功率結餘大於正的或負的儲備功率的情況下不存在可以修改開關狀態的另外的能量產生器的情況，改變至少一個能量消耗器的開關狀態。

在該實施方式中，如果不可能通過接通或斷開能量產生器進行進一步調節，則對微電網的負載側採取影響。因此，當需要時，負載被接通或斷開，以便實現微電網中的平衡的功率結餘。

在根據本發明的方法的另一有利的實施方式中，此外，藉助本地控制裝置在自主能量供應網絡的運行期間採集測量值,這些測量值說明了在網絡連接點處能量產生器和/或能量消耗器和/或整個自主能量供應網絡的運行狀態，將至少一些測量值和/或從其導出的值傳輸到計算裝置，並且計算裝置通過使用所傳輸的測量值和/或從其導出的值確定當前時間間隔或者其後的時間間隔的更新的運行計劃。

以這種方式，微電網的運行可以適應性地適應當前變化。例如，可以平衡預期傳送的功率的預測中的不確定性，或者可以補償規劃到微電網的運行中的能量產生器的故障。通過計算裝置執行運行計劃的相對計算密集的適配，其中優化的重新計算至少部分地進行，從而減輕了本地控制裝置的負擔。

此外，在根據本發明的方法的另一個有利的實施方式中，多個自主能量供應網絡的相應運行計劃由計算裝置確定，並且多個自主能量供應網絡的相應能量產生器和/或能量消耗器由相應的本地控制裝置根據相應運行計劃的規定來控制。

使用該解決方案，因此由計算裝置提供用於多個微電網的服務。這些微電網可以被分配給相同或不同的網絡運營商。在後一種情況下，將注意通過適當的措施來確保計算裝置上的數據安全性。

上述目的還通過用於運行自主能量供應網絡的系統來實現，該自主能量供應網絡包括多個能量產生器和多個能量消耗器。

根據本發明，提供了構建為用於控制能量產生器和/或能量消耗器的本地控制裝置，以及對於本地控制裝置上級布置的計算裝置，該計算裝置具有數據存儲器，用於提供自主能量供應網絡的模型數據，其說明相應的能量產生器及其運行參數。在這種情況下，計算裝置構建為用於通過使用模型數據來確定自主能量供應網絡的運行計劃，並且將運行計劃傳輸到本地控制裝置，其中運行計劃規定特定時間間隔期間自主能量供應網絡的運行狀態。本地控制裝置構建為用於根據運行計劃的規定控制能量產生器和/或能量消耗器。

具體地，關於根據本發明的系統，可以規定，該系統構建為用於運行多個自主能量供應網絡，並且相應的自主能量供應網絡分別被分配有它們自己的本地控制裝置，其連接到計算裝置。

關於根據本發明的系統，上下文關於根據本發明的方法做出的所有評論以相應的方式應用，反之亦然，特別地，根據本發明的系統構建為用於執行按照任何期望的實施方案或按照任何期望的實施方案的組合的根據本發明的方法。關於根據本發明的系統的優點，參考針對根據本發明的方法描述的優點。

附圖說明

下面藉助實施例詳細解釋本發明。實施例的具體配置應理解為不以任何方式限制根據本發明的方法和根據本發明的系統的一般配置；而是實施例的各個配置特徵可以以任何期望的方式彼此自由地和與上述特徵自由地組合。附圖中:

圖1示出了具有連接到配電網絡的多個自主能量供應網絡(微電網)的能量供應系統的示意圖；

圖2示出了兩個微電網的示意圖，其藉助本地控制裝置和上級計算裝置運行；

圖3示出了本地控制裝置的示意圖；

圖4示出了計算裝置的示意圖；

圖5示出了用於解釋具有本地控制裝置的微電網的運行模式的第一條形圖；

圖6示出了用於解釋具有本地控制裝置的微電網的運行模式的第二條形圖；和

圖7示出了用於解釋具有本地控制裝置的微電網的運行模式的第三條形圖。

具體實施方式

圖1示出了能量供應系統10的非常高度示意性的圖示，其中多個自主能量供應網絡(微網)11a-c在相應的網絡連接位置12a-c處耦合到分配網絡13。與分配網絡13連接有發電廠14形式的能量生產器，其確保電能的基本供給。

微電網本身包括多個能量產生器15a-c和能量消耗器16a-c，其在圖1中僅通過示例的方式示出。具體地，例如，可以是光伏電站形式的能量產生器(能量產生器15a)，小型發電廠，例如聯合熱電廠，沼氣發電廠，微型渦輪機等(能量產生器15b)或風力發電廠(能量產生器15c)以及辦公室或商業建築形式的能量消耗器(能量消耗器16a)或房屋(能量消耗器16b)。此外，還可以存在根據運行模式可以產生和汲取電能的所謂的「發電機」17a-c(生產者和消費者的合併)。這些包括例如具有其自己的發電模塊的建築物，例如具有光伏模塊的房屋(消費者17a)，具有電能存儲單元的電動車輛(消費者17b)和靜態電能存儲單元，例如電池系統(消費者17c)。在本說明書的上下文中，取決於其運行模式，這樣的消費者被視為能量生成器或能量消耗器。例如，靜態存儲單元在其輸送電能時被認為是能量產生器，並且在其正在汲取電能時被視為能量消耗器。

在圖1中示出的能量產生器和能量消耗器僅僅通過示例的方式來理解。當然可以是具有任何所需數量和組合的能量產生器和能量消耗器的微電網。

與圖1中所示不同，自主能量供應網絡/微電網也可以在不耦合到配電網絡的情況下運行。例如，對於島嶼或偏遠地區就是這種情況。

為了控制微電網的運行，提供了局部控制裝置18a-c，它們在圖1中同樣僅僅象徵性地指示。利用這些局部控制裝置，根據對於特定的時間間隔(例如持續15分鐘)分別規定微電網的運行狀態的運行計劃，存在於微電網中的能量產生器和/或能量消耗器被控制為使得微電網的運行對應於特定調節策略。例如，調節策略可以包括建立微電網的成本優化的運行模式。為此，必須考慮與各個能量產生器相關聯的相應能量生產成本(例如當前燃料價格，風力發電廠的運行成本等)，以及在向配電網13饋電或取電時考慮可能的電價。另一調節策略可基於具有最低可能的co2排放的運行模式或完全自主運行模式(島運行)。

為了計劃和優化微電網的運行，需要預測在微電網中分別在所討論的時間間隔中產生的並且從微電網提取的電功率。為此，必須進行規劃和參數化以及分別存在的能量產生器和能量消耗器的建模。這些過程需要高水平的技術理解和具有高計算能力的數據處理設備。就成本/效益比而言，兩者對於單個微電網的單個局部運行也不是有效的。

在這種情況下，為了運行微電網，因此提出了將自動化解決方案劃分為兩個，如在圖2中示意性地示出的。在這方面，圖2示出了圖1的能量供應系統10的子區域，具有微網絡11a和11b，其在網絡連接位置12a，b處耦合到分配網絡(在圖2中未進一步示出)。相應微電網11a，b的本地控制裝置18a，b一方面適當地連接到相應微電網11a，b的能量產生器或能量消耗器，另一方面連接到上級計算裝置20。

與能量產生器和能量消耗器的連接用於向相應的能量產生器和能量消耗器發送控制信號，以便根據相應時間間隔的運行計劃調整其運行狀態。此外，相應的本地控制裝置18a，b連接到測量傳感器，該測量傳感器用於測量由相應的能量產生器或能量消耗器以及在網絡連接位置12a，b的區域中的電能的輸送或需求。以這種方式，本地控制裝置分別被提供微電網的當前運行數據。為了確保清楚，僅僅通過示例的方式僅僅示出了本地控制裝置18a，b到能量產生器15a的連接，並且代表圖2中的所有其他連接。在這種情況下，連接包括到能量產生器21的控制模塊21的第一連接，以便通過控制信號影響能量產生器的運行狀態，以及到用於記錄由能量產生器15a傳送的功率的測量傳感器22(僅示意性地示出)的第二連接，(例如通過適當地測量測量傳感器的測量位置處的電流和電壓)。還示出了到另一測量傳感器23的連接，利用該測量傳感器測量網絡連接位置12a，b的區域中的功率。相應的本地控制裝置18a，b與各個能量產生器或能量消耗器之間的連接可以以任何期望的合適形式(例如無線地或有線地)配置，並且基於一個或多個通信協議(例如根據iec61850，iec61870-5-104，dnp3(i)，xmpp，modbustcp/rtu)。

計算密集型功能以及相應微電網的調度和參數化集中在計算裝置20中，計算裝置20例如可以是雲計算機系統。為了輸入參數和模型數據，計算裝置20連接到數據編輯器24，數據編輯器24可以被配置為單獨的數據處理設備(例如工作站)或者被配置為計算裝置20本身的集成的組成部分。

通過將自動化系統劃分為兩個，需要高水平的專家知識、大的人工費用和/或高計算能力的過程從相應的本地控制裝置18a，b重新定位到計算裝置20，並且提升總體系統的效率。以這種方式，更簡單且因此更經濟的裝置可以用作本地控制裝置18a，b；此外，對於相應微電網的配置和運行引起了更少的本地人員支出。各個控制裝置18a，b和計算裝置20之間的連接可以以任何期望的適當形式配置，例如作為有線乙太網連接。可以使用任何期望的通信協議，例如按照標準iec61850定義的協議。

計算裝置20同樣可以分配給一個或所有微電網11a，b的運營商。作為替代方案，計算裝置20還可以由具有微電網控制領域的專業知識的服務提供商運行，並且提供相應優化的運行計劃的參數化和計算，作為用於微電網的相應運營商的服務。

具體地，用於運行微電網的系統構造如下，並且如下運行：

如上所述，本地控制裝置18a，b一方面與相應的能量產生器和能量消耗器進行通信，另一方面與計算裝置20進行通信。

為此，如圖3所示，本地控制裝置18包括用於與計算裝置20通信的第一通信接口31和用於將控制信號傳輸到相應的能量產生器和能量消耗器的第二通信接口32。此外，輸入/輸出接口33用於獲取相應測量傳感器的測量值。在這種情況下，測量值可以通過固定布線傳輸到控制裝置18的輸入/輸出接口33，或者可以在中間過程中轉換為報文，並作為報文內容提交到輸入/輸出接口33。輸入/輸出接口33相應地配置為測量值採集裝置或通信裝置。此外，控制裝置18包括控制器模塊，該控制器模塊執行用於控制能量產生器和能量消耗器所必需的功能。控制器模塊可以例如是微處理器、asic或fpga等。

基於試探法或數學優化方法，計算裝置20包括用於相應微電網的能量產生器和能量消耗器的運行計劃，其確保微電網的穩定的系統狀態。計算裝置20被配置為如圖4所示。根據圖4，計算裝置20包括用於與數據編輯器24(參見圖2)進行數據交換的接口41和用於連接到一個或多個本地控制裝置18的通信接口42。該計算裝置還包括控制器43，其構建為用於執行功能模塊44a-d。

圖4中的計算裝置20的示圖被認為是純功能性的；如上所述，計算裝置可以是單獨的數據處理設備或例如以雲計算機系統的形式的計算機設施，其提供圖2所示的元件和功能。

通過連接到接口41的數據編輯器，可以參數化能量產生器和能量消耗器的主要模型數據。這些模型數據包括能量產生器和能量消耗器以及說明其運行參數的數據，例如能量產生器的最小和最大生產能力、效率特徵、燃料價格或電池容量。這些模型數據存儲在作為計算裝置20的數據存儲模塊的功能模塊44a中；與相應本地控制裝置相關的子集被轉發到本地控制裝置18並存儲在本地數據存儲模塊35(參見圖3)中。

功能模塊44b是用於提供天氣預報的模塊，其根據微電網的安裝地點詢問適當的天氣服務，以便獲得諸如風速、風向、日照等的天氣參數的本地預測。詢問的氣象服務可以由計算裝置20自身或由外部提供商(氣象服務提供商)提供。

功能模塊44c是用於計算其能量產生功率取決於相應的當前天氣情況(例如光伏電站，風力發電站等)的那些能量產生器的預期饋送功率的模塊。為了計算預期饋送功率，至少使用由功能模塊44b提供的天氣信息的相關部分和存儲在功能模塊44a中的模型數據的至少部分(例如效率特性)。

功能模塊44d是用於計算各個微電網的運行計劃的模塊。在這種情況下，相應時間間隔的運行計劃一方面包括各個能量產生器的部分運行計劃，另一方面包括指示網絡連接點處的功率流的總體運行計劃。功能模塊44d使用例如基於混合整數線性編程的數學運算優化，並且關於預定參數(例如微電網與配電網的功率交換，運行成本或者co2排放)優化微電網的運行。

相應微電網的計算裝置20和本地控制裝置18如下協作。

在微電網的投入運行之前，執行用於相應微電網的調度和參數化的數據輸入。為此，用戶首先藉助於數據編輯器24輸入微電網的模型數據。數據編輯器24從輸入的數據中產生用於數學運算優化的數據模型。模型數據和從其導出的數據模型存儲在功能模塊44a中。

此外，計算裝置20將相關模型數據發送到相應的本地控制裝置。這樣的模型數據被認為是相關的，所述模型數據對於控制裝置18運行相應微電網11是必需的或有利的，並且涉及存在於相應微電網11中的能量產生器或能量消耗器。

在運行期間，計算裝置20以周期性間隔(例如每天一次)詢問氣象服務的當前天氣預報，並將它們存儲在功能模塊44b中。藉助於這些天氣預報，功能模塊44c計算在要考慮的時間間隔內的每個能量產生器的預期能量輸送，並且將該信息發送到功能模塊44d，該功能模塊44d通過使用這些信息來計算相應微電網的運行計劃,和/或將其直接發送到本地控制單元。為此，根據優化規則執行微電網的運行的相應優化。利用功能組件44d，在這種情況下分別針對連續的時間間隔計算運行計劃，例如持續15分鐘。

最後，計算裝置20將相應時間間隔的運行計劃發送到相應的本地控制裝置。運行計劃包括總體運行計劃(在網絡連接點處的功率流；在純島網絡的情況下，這總是為零)和相應能量產生器的部分運行計劃。

這些部分運行計劃對於每個時間間隔包含以下信息：

-能量產生器的開關狀態(開/關)；

-功率輸送的額定值；

-可能還有生產/消費的影子價格。

這些影子價格例如由功能模塊44d如下確定：

-對於生產設備，作為運行成本變化與工作點周圍的功率變化的比率；

-對於能量存儲單元，作為已用於對所述存儲單元充電的電能的平均生產成本；

-對於消耗器，作為假設的虛擬價格，其規定在關閉時的優先次序(具有最高價格的消耗器首先被關閉，並且具有最低價格的消費者最後；價格可以由微電網的運營商根據特定標準，例如消耗器的重要性來規定)。

如下所述，本地控制單元18通過使用所發送的運行計劃對於相應的時間間隔如下控制能量產生器。

如上所述，本地控制單元獲取描述能量產生器的相應功率饋送或能量消耗器的功率需求的測量值，並且從中形成微電網的功率結餘，其形式為饋送和需求之間的差異。作為替代，也可以測量在網絡連接點處的功率流，其對應於功率結餘。

此外，本地控制裝置確定正和負儲備功率。在這種情況下，正儲備功率rpos被確定為所有活動的(被接通的)能量產生器的最大可能功率輸出和實際當前功率輸出之間的差。相應地，負儲備功率rneg被確定為實際當前功率輸出和所有活動能量產生器的最小可能功率輸出之間的差。

藉助於參量「功率結餘」，「正儲備功率」和「負儲備功率」，以及來自運行計劃的規定，執行微電網的實時調節。在這種情況下，可以容易地考慮與運行計劃的偏差，例如由於與預測的氣象數據的偏差和因此的饋送量。

根據運行計劃的規定，當在與當前時間匹配的時間間隔中，當根據運行計劃的相關開關狀態開啟或關閉時，相應的能量產生器打開或關閉；此外，功率輸出的額定值可能地作為調節規定傳送到相應的能量產生器。

如果在根據運行計劃執行的微電網的運行中功率結餘小於正/負儲備功率的大小，則根據所需的網絡頻率來調節能量產生器的功率輸送。這將參考圖5的示例來解釋。圖5示出了條形圖，利用該條形圖，當前接通的能量產生器的功率份額處於兩個不同的調節時間t1，t2。在時間t1，第一子柱51代表第一接通的能量產生器的功率份額，第二子柱52相應地代表第二能量產生器的功率份額。

根據運行計劃設置的兩個能量產生器的當前功率輸送由線53規定。可以看出，第一能量產生器被完全利用，而第二能量產生器被部分利用。功率結餘的測量或計算值由虛線54規定；可以看出，在時間t1，需要比由運行計劃的當前規定饋送的功率更多的功率。在存在與配電網絡的耦合的情況下，例如通過附加的需求來補償該功率。為了儘可能自主和有效地繼續運行微電網，響應於功率結餘和實際輸送之間的差異，由本地控制裝置控制第二能量產生器以輸出更高的功率。這在圖5中由箭頭55指示。在調節時間t2，相應地實現功率輸送(參見線56)，並且微電網可以在該運行狀態下進一步運行，而不使額外的能量產生器運行。這是可能的，因為雖然功率結餘具有與實際狀態的正偏差，但是它仍然小於作為示例在圖5中輸入的正儲備功率rpos(僅作為示例，負儲備功率rneg也在圖5中輸入)。

在圖6中通過示例的方式示出了另一種情況。這裡，功率結餘(線61)位於正儲備功率rpos之上，其由當前運行狀態(線62)和接通的能量產生器的功率份額給出。為了適應，另一能量產生器由控制裝置投入運行，其功率份額在調節時間t2表示為子柱63。當選擇要接通的能量產生器時，例如可以考慮它們的影子價格。因此，具有最低能量生產成本的能量產生器總是首先投入運行，並且具有更昂貴的能量生產成本的能量產生器僅在需要時才投入運行。

在圖7中通過示例的方式示出了另一種情況。這裡，功率結餘(線71)位於負儲存功率rneg之下，其由當前運行狀態(線72)和接通的能量產生器的功率份額給出。為了適應，在時間t1處活動的能量產生器通過控制裝置不工作，使得僅具有在調節時間t2處被表示為子柱73的功率份額的能量產生器保持接通。當選擇要接通的能量產生器時，例如可以考慮它們的影子價格。當選擇待斷開的能量產生器時，它們的影子價格同樣可以例如被考慮。因此，具有更昂貴的能量生產成本的能量產生器總是首先停止運行，並且具有較低能量生產成本的能量產生器僅在需要時才稍後停止運行。

如果最後所確定的功率結餘大於正的或負的儲備功率，並且所計算的生產缺陷不能通過接通或斷開能量產生器來解決，則微電網進入緊急運行。在這種情況下，如果饋送功率和吸取功率之間的差為正，則關閉具有最高陰影價格的生產設備/電池，直到該差值再次處於調節帶內，或者如果可能的話，則接通消耗器。如果饋送功率和吸取功率之間的差為負，則具有最低陰影價格的消耗器/電池被關閉，直到該差再次處於調節帶內。

能量產生器或在網絡連接點處的測量值以循環間隔(例如每小時)發送到計算裝置並在那裡存檔。此外，啟動新的運行優化，其啟動對優化時段和/或其他時間段的剩餘持續時間的重新計算。這樣做的效果是時間和數量積分約束可以更好地遵守。

所提出的用於微電網運行的自動化概念尤其提供以下優點：

-與當前的複雜局部建模相比，單個微電網或單個能量產生器的費用急劇下降，因為不再需要獲取綜合的模型數據。

-本地控制裝置可以保持非常簡單，並且其不需要任何複雜的技術和複雜的調試。

-現場所需的參數化減少到最小量。

-由於減少的建模範圍，工廠可以更快地並且在沒有專業技術人員的條件下投入運行。

-由於簡單的調節概念，該解決方案與用於微電網中的所有形式的能量產生器兼容。

-本地控制裝置僅需要與計算裝置偶爾通信。

儘管以上已經藉助於優選的示例性實施例詳細地示出和描述了本發明，但是本發明不限於所公開的示例，並且本領域技術人員可以從中導出其他變型，而不脫離權利要求的保護範圍。