用于電消耗和產(chǎn)生檢測的方法和設(shè)備的制作方法

專利名稱：用于電消耗和產(chǎn)生檢測的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在能量管理網(wǎng)中電消耗和產(chǎn)生檢測的方法，所述能量管理網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)能量管理單元并且其中在配電裝置中借助于開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器形式的所分配的部件來連接多個(gè)電消耗器或消耗器組和多個(gè)產(chǎn)生器，所述開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器由能量管理單元影響或分析。本發(fā)明此外還涉及用于在能量管理網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化負(fù)載和 產(chǎn)生的至少一個(gè)能量管理單元形式的能量管理，其中所述設(shè)備為了在至少一個(gè)電消耗器或消耗器組和至少一個(gè)產(chǎn)生器的配電裝置中的連接而具有開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器形式的給所述至少一個(gè)電消耗器或消耗器組和至少一個(gè)產(chǎn)生器所分配的部件，所述開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器可以經(jīng)由至能量管理單元的連接由該能量管理單元影響或分析。
背景技術(shù)：
當(dāng)前在大多情況下家用電器的電消耗利用機(jī)械交變電流計(jì)數(shù)器或者交流電計(jì)數(shù)器按照感應(yīng)原理來測量。所述機(jī)械交變電流計(jì)數(shù)器或者交流電計(jì)數(shù)器確定在時(shí)間上積分的功率(=能量)。在特殊形式下，它們可以利用多個(gè)計(jì)數(shù)值分開地對(duì)白天/夜間消耗或者饋送/消耗進(jìn)行計(jì)數(shù)。并行地已經(jīng)存在電子計(jì)數(shù)器，其通過電流和電壓值的乘積的積分來確定所傳輸?shù)墓β屎蛷亩_定能量。具有用于能量消耗優(yōu)化的相應(yīng)軟件的能量管理系統(tǒng)在此期間對(duì)于適合居住的和工商業(yè)的建筑是已知的。但是，所有在市場的解決方案僅以巨大的安裝耗費(fèi)投入使用。此夕卜，這種系統(tǒng)僅可以受限制地被使用。這種解決方案例如基于能量管理軟件，所述能量管理軟件與所安裝的建筑管理服務(wù)系統(tǒng)(GLT)連接。存在的軟件解決方案利用存在的傳感器有限地能夠檢測建筑服務(wù)系統(tǒng)的能量實(shí)際(1ST)狀態(tài)，其與該GLT連接。但是不存在根據(jù)預(yù)先給定的額定(SOLL)參數(shù)的自動(dòng)控制。在市場上所供應(yīng)的能量管理設(shè)備中，必須與能量管理系統(tǒng)分離地對(duì)負(fù)載和產(chǎn)生器布線，在所述能量管理設(shè)備中例如公司ENN0VATIS的能量管理設(shè)備已經(jīng)達(dá)到高創(chuàng)新水平。此外，定位信息必須耗費(fèi)地被編程。此外僅可以檢測和再現(xiàn)實(shí)際狀態(tài)。因此例如DE 10 2004 055088 Al描述了一種用于檢測和存儲(chǔ)對(duì)于不動(dòng)產(chǎn)的消耗確定和分析所需要的諸如內(nèi)部溫度和外部溫度等的測量數(shù)據(jù)以及用于控制不動(dòng)產(chǎn)的消耗的系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)記錄器、具有數(shù)據(jù)分析器、具有至少一個(gè)對(duì)于測量數(shù)據(jù)檢測所需要的輸入端、具有至少一個(gè)控制輸出端和具有至少一個(gè)用于讀出數(shù)據(jù)的接口。在此規(guī)定，所有組件布置在唯一的、緊湊的電路板上。相應(yīng)的方法在此規(guī)定，在借助于編程單元(PC)對(duì)系統(tǒng)首次編程之后，該系統(tǒng)基于其組件獨(dú)立地工作。申請(qǐng)人:的還沒有公開的具有內(nèi)部文件號(hào)R. 328907的申請(qǐng)描述了一種用于執(zhí)行用于在能量管理網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化負(fù)載和產(chǎn)生的能量管理的方法的方法和設(shè)備，所述能量管理網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)能量管理單元，其中將能量消耗器或能量產(chǎn)生器的實(shí)際狀態(tài)經(jīng)由所組合的能量供應(yīng)/通信線路傳輸給能量管理單元并且從而執(zhí)行能量管理單元的獨(dú)立配置，其中至少一個(gè)額定參數(shù)在能量管理單元處被調(diào)整。如果使用例如用于家用電器電流、熱泵電流、電動(dòng)車輛電流、光伏饋送(PV饋送)、力熱耦合饋送(KWK饋送)的多個(gè)不同的電流費(fèi)率，則當(dāng)前在家庭中實(shí)現(xiàn)與多個(gè)饋送和消耗計(jì)數(shù)器的連接。在研究項(xiàng)目中，開發(fā)所謂的“智能表(Smart Meter)”，其除了檢測所傳輸?shù)碾娔苤庖哺鶕?jù)能量價(jià)格向消耗器再現(xiàn)開關(guān)信息。但是這些基于，家庭是僅一個(gè)電流供應(yīng)商的客戶。DE 20218473 Ul (對(duì)應(yīng)于EP I 339 153 A3)描述了一種用于將具有電能的至少一個(gè)消耗器和/或產(chǎn)生器的建筑等連接到電低壓網(wǎng)絡(luò)的這種裝置，所述電低壓網(wǎng)絡(luò)具有至少各一個(gè)分配給消耗器或產(chǎn)生器的以開關(guān)和/或測量元件為形式的部件和信息處理單元，所述信息處理單元能夠?qū)崿F(xiàn)在外部電力網(wǎng)控制中心與消耗器或產(chǎn)生器和/或部件之間的雙向通信。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種方法，所述方法能夠?qū)㈦姺?wù)或電能對(duì)于不同消耗 器和必要時(shí)白天時(shí)間從不同供應(yīng)商以獨(dú)立的費(fèi)率購進(jìn)，甚至將所產(chǎn)生的電能從不同的產(chǎn)生器和必要時(shí)在不同的白天時(shí)間以獨(dú)立的費(fèi)率發(fā)給不同的供應(yīng)商并且在此必要時(shí)甚至就此而言有意義地甚至盡可能經(jīng)濟(jì)地消耗所產(chǎn)生的電能。此外，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種與該方法的執(zhí)行對(duì)應(yīng)的設(shè)備。涉及所述設(shè)備的任務(wù)通過以下方式來解決布置以開關(guān)矩陣形式的開關(guān)元件并且從而可以根據(jù)由能量管理單元從不同的能量服務(wù)商接收的相應(yīng)的當(dāng)前饋送或消耗費(fèi)率而串聯(lián)或并聯(lián)地開關(guān)用于產(chǎn)生器和消耗器或消耗器組的能量計(jì)數(shù)器，其中以集成在開關(guān)矩陣中的方式給每個(gè)產(chǎn)生器和每個(gè)消耗器或每個(gè)消耗器組分配一個(gè)能量計(jì)數(shù)器和一個(gè)或多個(gè)能量流向測量器用于結(jié)算。涉及所述方法的任務(wù)通過以下方式來解決借助于開關(guān)算法從當(dāng)前最高購進(jìn)價(jià)格開始指示消耗器或消耗器組并且從最低饋送償付開始指示產(chǎn)生器并且借助于開關(guān)元件這樣耦合產(chǎn)生器和消耗器或消耗器組，使得具有高購進(jìn)價(jià)格的消耗器或消耗器組與具有低饋送償付的產(chǎn)生器的耦合的數(shù)量最大化，使得可以直接由產(chǎn)生器對(duì)盡可能多的消耗器或消耗器組進(jìn)行供應(yīng)。利用所述方法和所述設(shè)備，尤其是可以提供用于居住和商業(yè)建筑的高效能量管理系統(tǒng)，其中實(shí)現(xiàn)對(duì)便宜地產(chǎn)生的電能的最佳充分利用以便覆蓋具有高成本的消耗，其中可以考慮不同服務(wù)商的當(dāng)前的饋送和消耗費(fèi)率。該能量管理尤其是對(duì)能量消耗和能量提供的計(jì)數(shù)和均衡。這尤其是在將來的能量方案方面對(duì)于私有的、開放的或者還有工商業(yè)的建筑或者裝置是重要的，其中將來除了從電網(wǎng)的純能量購進(jìn)之外也高效地利用自己的產(chǎn)生器例如光伏饋送(PV饋送)、力熱耦合饋送(KWK饋送)。在消耗器側(cè)，例如可以列舉家用電器(洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、灶臺(tái)等)、熱泵、電動(dòng)加熱裝置或?qū)砀_切地還有用于電動(dòng)車輛或所謂的PHEV (plug in hybrid electric vehicle (插入式混合電動(dòng)車))的充電站。對(duì)此還有存儲(chǔ)器方案，例如光伏中間存儲(chǔ)器、電池存儲(chǔ)器或者電池充電站。如當(dāng)今已經(jīng)常見的那樣，產(chǎn)生器、消耗器和存儲(chǔ)器以不同的價(jià)格購進(jìn)或者饋送其能量，其中價(jià)格差異在產(chǎn)生器側(cè)例如由于為了促進(jìn)減少CO2排出物例如在根據(jù)EEG (可更新能量定律)或者KWKG (力熱耦合定律)的征稅方法中、由于用于在確定的時(shí)間的饋送或者中央可控的饋送的不同的利息支付或者由于政府或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的其他市場激勵(lì)而得出。在消耗器側(cè)，差異由于對(duì)于能量供應(yīng)器(例如對(duì)于加熱電流、熱泵電流或者PHEV電流)的收入增長的可能性、由于在確定的時(shí)間的消耗或者中央可控的消耗(例如用于運(yùn)行熱泵的確定的禁止用電時(shí)間表(Sperrzeiten))的利潤調(diào)節(jié)以及由于政府或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的市場激勵(lì)而得出。對(duì)于兩側(cè)，在不同的提供商處的購進(jìn)或饋送可能導(dǎo)致時(shí)間上變換的費(fèi)率，所述費(fèi)率可以在根據(jù)本發(fā)明的方案情況下被考慮。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，對(duì)于每個(gè)消耗器或?qū)τ诿總€(gè)消耗器組并且對(duì)于每個(gè)產(chǎn)生器，分別分配三個(gè)開關(guān)元件mA、mB、m?；騨D、nE、nF、一個(gè)能量計(jì)數(shù)器和一個(gè)或兩個(gè)能量流向測量器Rm。、RmA或RnD、RnF，其中能量流向測量器之一可以集成在能量計(jì)數(shù)器之一中。這可以類似于多開關(guān)布置地實(shí)現(xiàn)開關(guān)矩陣，利用所述開關(guān)矩陣可以將單獨(dú)地分配給產(chǎn)生器和消耗器的能量計(jì)數(shù)器為了電流的自利用而被串聯(lián)并且為了直接饋送到網(wǎng)絡(luò)中和從網(wǎng)絡(luò)中直接購進(jìn)(Bezug)電流而被并聯(lián)。此外，電流方向的測量導(dǎo)致每個(gè)消耗器和每個(gè)產(chǎn)生器僅以也分配給其的能量計(jì)數(shù)器來結(jié)算能量。有利的實(shí)施變型方案規(guī)定，用于每個(gè)消耗器或用于每個(gè)消耗器組和每個(gè)產(chǎn)生器的分別三個(gè)開關(guān)元件mA、mB、mc或nD、nE、nF、該能量計(jì)數(shù)器和所述一個(gè)或兩個(gè)能量流向測量器·Rmc> RmA或RnD、Rnp被組合在模塊中，其中給消耗器或消耗器組和產(chǎn)生器分配兩個(gè)不同的模塊類型I和2。鑒于簡單的和也成本低的安裝，可以利用該模塊化方案實(shí)現(xiàn)具有不同數(shù)量的消耗器或消耗器組和產(chǎn)生器的不同的配電系統(tǒng)。用附加的消耗器和/或產(chǎn)生器來稍后擴(kuò)展設(shè)備因此也是可能的。鑒于在配電方面的簡化的安裝，有利的是，用于相應(yīng)的消耗器或相應(yīng)的消耗器組并且用于相應(yīng)的產(chǎn)生器的模塊類型I和2可彼此相接并且具有用于連接在前面和連接在后面的模塊的端子?？商娲兀糜谙鄳?yīng)的消耗器或相應(yīng)的消耗器組和用于相應(yīng)的產(chǎn)生器的模塊類型I和2可以具有在配電裝置內(nèi)共同的耦合點(diǎn)I和2的端子，這同樣簡化在配電裝置中的安裝。模塊的替換在上述情況下在功能上是對(duì)應(yīng)的，但是其中應(yīng)該考慮在被替換時(shí)，計(jì)數(shù)箭頭改變。在一種特別優(yōu)選的實(shí)施變型方案中規(guī)定，能量計(jì)數(shù)器、能量流向測量器以及開關(guān)元件被實(shí)施為電子部件并且用于操縱開關(guān)元件的分析和開關(guān)算法作為軟件在能量管理單元中實(shí)現(xiàn)。在此，開關(guān)元件不僅可以被構(gòu)造為半導(dǎo)體開關(guān)或者也可以被構(gòu)造為電磁接觸器。在被構(gòu)造為中央計(jì)算機(jī)的能量管理單元內(nèi)可以分析、中間存儲(chǔ)和為了操縱開關(guān)元件而處理不同的饋送或消耗費(fèi)率，其中饋送或消耗費(fèi)率可以經(jīng)由如在開頭所述的現(xiàn)有技術(shù)中所述的相應(yīng)的信息通道來提供。一種優(yōu)選的方法變型方案規(guī)定，在詢問中確定，根據(jù)各個(gè)消耗器或消耗器組以及產(chǎn)生器的當(dāng)前消耗價(jià)格和饋送償付和/或根據(jù)能量流向，接入其他消耗器或產(chǎn)生器用于與之耦合是否是經(jīng)濟(jì)的，或者是否由于以太低的費(fèi)率計(jì)數(shù)而必須將消耗器或產(chǎn)生器從耦合分離。此外，鑒于便宜地產(chǎn)生的能量的最佳充分利用或鑒于避免在購進(jìn)時(shí)交規(guī)的能量可以規(guī)定，在用于產(chǎn)生器的相應(yīng)的饋送償付改變時(shí)和/或在用于消耗器或消耗器組的相應(yīng)的消耗價(jià)格改變時(shí)對(duì)于消耗器或消耗器組和產(chǎn)生器執(zhí)行重新的指示并且相應(yīng)地更新耦合和其數(shù)量。如果所有饋送和購進(jìn)價(jià)格的列表中的順序改變，則存在相關(guān)的價(jià)格改變，其中在列表中錄入具有正符號(hào)的所有價(jià)格。在此可以預(yù)先給定詢問的時(shí)刻。尤其是當(dāng)自消耗不再有意義時(shí)，存在相關(guān)的價(jià)格改變。因此可以規(guī)定，在費(fèi)率改變時(shí)(其中最低的饋送償付>最高消耗價(jià)格)，禁止自消耗并且直接將由該或這些產(chǎn)生器產(chǎn)生的能量饋送到網(wǎng)絡(luò)中。為避免太大數(shù)目的開關(guān)過程，在一種方法變型方案中可以規(guī)定，在減少所耦合的產(chǎn)生器和消耗器的數(shù)量之后，在確定的時(shí)間中禁止數(shù)量的重新提高。因此也可以確保，不以錯(cuò)誤的消耗費(fèi)率、也即太低的費(fèi)率消耗或者以錯(cuò)誤的饋送費(fèi)率、也即在該情況下太高的費(fèi)率饋送。如果消耗器或產(chǎn)生器非耦合地被運(yùn)行，則雖然將其耦合到分配裝置上是更經(jīng)濟(jì)的，于是避免自利用，但是每個(gè)消耗器正確地結(jié)算。通過以下方式對(duì)于用戶產(chǎn)生“損失”，即電流花少量的錢被賣出并且花過多的錢被買回。但是沒有什么經(jīng)由錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)器被結(jié)算。因此，該狀態(tài)是非關(guān)鍵的。但是如果產(chǎn)生器或消耗器很多地耦合，則可能發(fā)生，例如家用電流消耗器被供應(yīng)熱泵電流，這違反熱泵電流協(xié)議。因此該狀態(tài)應(yīng)該被避免。
在一種方法變型方案中可以規(guī)定，一個(gè)或多個(gè)當(dāng)前所確定的饋送或消耗價(jià)格、也即正在有效地計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的償付或價(jià)格被傳送給可控的產(chǎn)生器或消耗器，所述可控的產(chǎn)生器或消耗器于是可以相應(yīng)地進(jìn)行反應(yīng)。在此，例如可以適配消耗器的耗用功率或產(chǎn)生器功率，具有以下目的避免耦合的轉(zhuǎn)換。因此，該信息也可以用于，事先警告具有高功率耗用的消耗器，當(dāng)前消耗費(fèi)率提高有待處理，并且消耗器相應(yīng)地減小功率耗用或者消耗器完全關(guān)斷功率耗用，這例如在存儲(chǔ)器(例如電存儲(chǔ)器加熱、充電站等)運(yùn)行時(shí)可以是特別成本有效的。為了避免至網(wǎng)絡(luò)的連接中斷，在每個(gè)開關(guān)過程時(shí)必須首先執(zhí)行所有閉合過程并且然后執(zhí)行所有打開過程。在閉合和打開之間的時(shí)間必須如此測定，使得在其他開關(guān)元件被打開之前，應(yīng)該閉合的開關(guān)元件可靠地閉合。由此也最小化開關(guān)元件的負(fù)荷，因?yàn)樗鲩_關(guān)元件從來不必在負(fù)載下開關(guān)。


下面根據(jù)在圖中所示的實(shí)施例更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。其中
圖I示出按照現(xiàn)有技術(shù)的用于產(chǎn)生器和消耗器的配電裝置，
圖2示出在根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)展方案中用于一個(gè)產(chǎn)生器和兩個(gè)消耗器的靈活配電裝置， 圖3示出在圖2中所示的裝置的不同應(yīng)用情況的值表，
圖4示出按照消耗器的模塊類型I的模塊的示意性結(jié)構(gòu)，
圖5示出按照產(chǎn)生器的模塊類型2的模塊的示意性結(jié)構(gòu)，
圖6示出在模塊化結(jié)構(gòu)中配電裝置的示意圖，和 圖7示出方法算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I示意性地示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的能量管理網(wǎng)絡(luò)I的配電裝置10。配電裝置10在輸入側(cè)經(jīng)由主開關(guān)15或主存儲(chǔ)裝置與用于低壓(230V交變電流或者400V交流電)的網(wǎng)絡(luò)30連接。在輸出側(cè)，以家用消耗器41或消耗器組(例如插座、房間照明)形式的不同的消耗器40經(jīng)由能量計(jì)數(shù)器(I相交變電流計(jì)數(shù)器或3相交流電計(jì)數(shù)器)以及經(jīng)由線路保護(hù)開關(guān)12 (熔斷器或微型自動(dòng)開關(guān))根據(jù)消耗器或電路的數(shù)量與網(wǎng)絡(luò)30連接。此外，在所示的例子中，熱泵42以及用于電動(dòng)車輛71或用于電動(dòng)車輛71的電池72的充電站70作為消耗器40單獨(dú)地經(jīng)由兩個(gè)其他能量計(jì)數(shù)器11和線路保護(hù)開關(guān)12連接在網(wǎng)絡(luò)上。附加地，作為產(chǎn)生器示意性地示出了光伏設(shè)備60，所述光伏設(shè)備將所產(chǎn)生的電能經(jīng)由逆變器61和分離點(diǎn)62同樣饋送到配電裝置10中，其中為了對(duì)能量進(jìn)行計(jì)數(shù)而設(shè)置單獨(dú)的能量計(jì)數(shù)器11并且在至網(wǎng)絡(luò)30的流向A上設(shè)置電流方向13。此外，示出了力熱耦合50，其將所產(chǎn)生的電能經(jīng)由逆變器51和自己的產(chǎn)生計(jì)數(shù)器52饋送到配電裝置10中。這里這樣進(jìn)行饋送，使得在流向B中實(shí)現(xiàn)電流方向13并且從而可以實(shí)現(xiàn)該能量的直接自消耗。為了防護(hù)這里同樣設(shè)置線路保護(hù)開關(guān)12。
為了確定產(chǎn)生器和消耗器40的邏輯連接點(diǎn)，需要知道，所饋送的電流的償付是否高于或低于所消耗的電流的價(jià)格。在所示的例子中，將光伏設(shè)備60的電流直接饋送到網(wǎng)絡(luò)30中是有意義的，因?yàn)樵诖饲闆r下支付高償付費(fèi)率(電流流動(dòng)A)。而在該例子中，給力熱耦合50僅償付比較低的饋送費(fèi)率，使得通過消耗器40、尤其是家用消耗器41的直接消耗是經(jīng)濟(jì)的。如果當(dāng)前不消耗電流，則該電流可以經(jīng)由另一能量計(jì)數(shù)器11同樣被饋送到網(wǎng)絡(luò)30中，其中所述另一能量計(jì)數(shù)器與用于消耗器40的能量計(jì)數(shù)器11串聯(lián)，但是僅允許與該用于消耗器40的能量計(jì)數(shù)器相反設(shè)置的計(jì)數(shù)方向。在圖I中所示的裝置是剛性方案，其鑒于在產(chǎn)生器或消耗器40情況下的改變的配置或者也在費(fèi)率適配時(shí)必須費(fèi)事地被新配置或者在硬件側(cè)必須被新安裝。用于能量管理網(wǎng)絡(luò)I的根據(jù)本發(fā)明的配電裝置10的下一簡化的模型在圖2中示出。在所示的例子中，僅示出光伏設(shè)備60形式的產(chǎn)生設(shè)備以及家用消耗器41和熱泵42形式的的兩個(gè)消耗器40。配電裝置10經(jīng)由主保險(xiǎn)裝置形式的主開關(guān)15與用于低壓的網(wǎng)絡(luò)30連接。設(shè)備基本上由具有確定的計(jì)數(shù)方向的具有回程閉鎖的電子電流計(jì)數(shù)器11、用于不同的產(chǎn)生器或消耗器電路的微型自動(dòng)開關(guān)形式的線路保護(hù)開關(guān)12、各種的機(jī)械的或者作為半導(dǎo)體接觸器構(gòu)造的開關(guān)元件16以及由能量流向測量器14組成，所述開關(guān)元件的開關(guān)位置可以由在該視圖中未示出的能量管理單元影響。對(duì)于兩個(gè)消耗器40設(shè)置兩個(gè)同樣構(gòu)建的模塊20，所述模塊分別具有三個(gè)開關(guān)元件16 1A、1B、1C*2A、2B、2C、一個(gè)能量計(jì)數(shù)器11以及兩個(gè)能量流向測量器14 R1C、R1A*R2C、R2a。在此可以規(guī)定，能量流向測量器14 (RIa *R2A)之一可以分別集成在相應(yīng)的能量計(jì)數(shù)器11中，因?yàn)殡娮佑?jì)數(shù)器可以自動(dòng)地一起確定流向。對(duì)于產(chǎn)生器，在該簡化的例子中首先設(shè)置僅一個(gè)開關(guān)元件16 (編號(hào)3)和一個(gè)能量計(jì)數(shù)器11。在接著描述的應(yīng)用情況下指出，當(dāng)基于用于光伏設(shè)備60和家用消耗器41和熱泵42的不同的饋送和消耗費(fèi)率時(shí)，開關(guān)元件16具有哪種狀態(tài)。圖3在相應(yīng)的表中示出不同開關(guān)元件的開關(guān)狀態(tài)。情況I
在圖2中所示的情況下，用于光伏設(shè)備60的饋送償付高于用于家用消耗器41和熱泵42的消耗費(fèi)率，使得全部PV電流被賣給網(wǎng)絡(luò)30并且所消耗的電流從網(wǎng)絡(luò)30購進(jìn)。開關(guān)元件16 1、24和3是閉合的。這也對(duì)應(yīng)于在圖I中所示的情形。情況2
如果現(xiàn)在由于在時(shí)間上改變的費(fèi)率，用于光伏設(shè)備60的饋送償付下降到家用電流的價(jià)格之下，則經(jīng)濟(jì)上有意義的是，用來自光伏設(shè)備60的電流覆蓋用于家用消耗器41的家用電流。為此，用于光伏設(shè)備60和用于家用消耗器41的能量計(jì)數(shù)器11必須串聯(lián)，使得來自光伏設(shè)備60的多余的電流和附加地需要的家用電流根據(jù)功率之比正確地被記賬(verbuchen)。因此在該情況下相對(duì)于情況I而言，開關(guān)元件16 2B和2。是閉合的以及2A和3是打開的。情況3
如果用于光伏設(shè)備60的饋送償付繼續(xù)下降，使得也還不超過用于熱泵42的消耗費(fèi)率，則有意義的是，光伏設(shè)備60除了家用消耗器41之外也還給熱泵42供應(yīng)電流，但是其中應(yīng) 該首要地給家用消耗器41供應(yīng)光伏電流。因此，在該情況下開關(guān)狀態(tài)保持與對(duì)于情況2那樣(參見圖3)。在該情況下僅僅規(guī)定，監(jiān)控利用能量流向測量器14 R2A的方向測量。只要電流被購進(jìn)，則家用消耗器41的消耗就高于光伏設(shè)備60的產(chǎn)生，使得必須從網(wǎng)絡(luò)30對(duì)熱泵42進(jìn)行供應(yīng)。這根據(jù)以下被識(shí)別利用能量流向測量器14 1 24的方向測量確定在家用消耗器41的方向上的功率流動(dòng)。情況4
在該情況下，光伏設(shè)備60的產(chǎn)生器功率大于家用消耗器41的消耗。這里通過閉合開關(guān)元件16 I。和2。使兩個(gè)消耗器并聯(lián)。通過閉合開關(guān)元件16 Ib負(fù)責(zé)附加地從網(wǎng)絡(luò)30購進(jìn)的電流作為熱泵電流被計(jì)數(shù)。超過家用消耗器41和熱泵42的消耗的多余的PV電流此外經(jīng)由用于光伏設(shè)備60的能量計(jì)數(shù)器11被檢測。在家用消耗器41的產(chǎn)生功率下降或者消耗升高時(shí)，在此情況下必須監(jiān)控作為熱泵電流由用于熱泵42的能量計(jì)數(shù)器11計(jì)數(shù)了的電流不用于經(jīng)由開關(guān)元件16 1。和2C對(duì)家用消耗器41進(jìn)行供應(yīng)。這通過在能量流向測量器14 Rlc中的流向翻轉(zhuǎn)來識(shí)別。這里如果電流遠(yuǎn)離用于熱泵42的能量計(jì)數(shù)器11流動(dòng)，則必須切換回上述情況3。類似于情況2、3和4，也可以設(shè)計(jì)用于高于家用費(fèi)率的熱泵費(fèi)率的情況。為此開關(guān)元件16 IaUbUc分別可以通過開關(guān)元件16 2A、2B、2C代替并且相應(yīng)地替換能量流向測量器14。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商不希望熱泵42運(yùn)行時(shí)，該情況例如可以在白天出現(xiàn)。圖4示出模塊20，其被設(shè)計(jì)為用于消耗器40 (家用消耗器41、熱泵42等)的模塊類型I 21，所述消耗器經(jīng)由線路保護(hù)開關(guān)12 (微型自動(dòng)開關(guān))連接到模塊20上。在輸入偵牝模塊20連接在用于網(wǎng)絡(luò)30 (這里未示出)的匯流線上。除了在圖2中已經(jīng)示出的開關(guān)元件16、能量計(jì)數(shù)器11和能量流向測量器14之外，模塊類型I 21的這里所示的模塊20具有用于相同類型的連接在前面和連接在后面的模塊20的端子25、26，使得這些模塊可彼此相接。端子25和26可以被實(shí)施為一相的或三相的。圖5示出可通用的模塊20，其被設(shè)計(jì)為用于產(chǎn)生器50、60的模塊類型2 22，所述產(chǎn)生器經(jīng)由線路保護(hù)開關(guān)12 (微型自動(dòng)開關(guān))連接到模塊20上。在輸入側(cè)，模塊20連接在用于網(wǎng)絡(luò)30 (這里未示出)的匯流線上。三個(gè)開關(guān)元件16 1D、1E、1F以及一個(gè)能量計(jì)數(shù)器
11和兩個(gè)能量流向測量器14 R1D、RIf集成在該模塊20中。如果所述類型的多個(gè)模塊20并聯(lián)并且各個(gè)產(chǎn)生器彼此獨(dú)立地被連接用于自供應(yīng)或者網(wǎng)絡(luò)饋送，則相對(duì)于在圖2中所示的開關(guān)元件16 3 (對(duì)應(yīng)于在圖5中的開關(guān)元件16 Id)附加的開關(guān)元件16 1卩1可以被使用。模塊類型2 22在該方面以這里所示的形式具有圖I中的配電裝置10內(nèi)的共同的耦合點(diǎn)(例如以一相或三相匯流排的形式)的端子23、24。在圖6中是具有兩個(gè)產(chǎn)生器50、60和三個(gè)消耗器40的能量管理網(wǎng)絡(luò)I的配電裝置10，其中附加于在圖2中所示的配電裝置10，示例性地添加作為附加的消耗器40的用于電動(dòng)車輛70的充電站和作為附加的產(chǎn)生器的力熱耦合50。如在圖4中示例性地對(duì)于模塊類型I 21所示的那樣，用于不同的消耗器40、41、42、70的模塊類型I 21的模塊和用于不同的產(chǎn)生器50、60的模塊類型2 22的模塊配備有用于前置的和后置的模塊的端子25或26。在分別最外部的模塊情況下，端子26保持打開用于稍后擴(kuò)展。所有模塊21、22經(jīng)由匯流排和主開關(guān)15與網(wǎng)絡(luò)30連接。產(chǎn)生器和消耗器40經(jīng)由線路保護(hù)開關(guān)12與模塊21、22連接。用于饋送器(模塊類型2 22)和消耗器(模塊類型I 21)的模塊也可以混合地被安裝。就此而言已經(jīng)提及，如果在多相網(wǎng)絡(luò)的情況下在一相上進(jìn)行饋送賓格在另一相上進(jìn)行消耗，則也存在自消耗。因此，在使用于例如在德國常見的三相用戶引入線時(shí)所有的可以被實(shí)施為三相。在一相用戶引入線的情況下相應(yīng)地僅需要一相實(shí)施。 在模塊20、21、22內(nèi)的能量計(jì)數(shù)器11、能量流向測量器14以及開關(guān)元件16優(yōu)選地被實(shí)施為電子部件。用于操縱開關(guān)元件16的分析以及開關(guān)算法作為軟件在能量管理單元中來實(shí)現(xiàn)。在另一實(shí)施形式中，可以完全借助于軟件進(jìn)行均衡。至消耗器40、41、42、70和產(chǎn)生器50、60的各個(gè)出口于是分別具有自己的物理能量計(jì)數(shù)器11，其將相應(yīng)的當(dāng)前功率轉(zhuǎn)交給中央計(jì)算機(jī)。開關(guān)設(shè)立和功率方向測量以及用于結(jié)算的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)于是在軟件中實(shí)現(xiàn)。為此要應(yīng)用的開關(guān)算法示例性地在圖7中作為流程圖100示出。在開始101時(shí)，在功能塊I 102中首先使所有消耗器和產(chǎn)生器退耦，其中所有開關(guān)元件16 !!^和叫是閉合的并且開關(guān)元件16 mB、mc*nE、nF是打開的，其中m代表用于消耗器40的模塊類型I 21的第m個(gè)模塊并且η代表用于產(chǎn)生器的模塊類型2 22的第η個(gè)模塊。在功能塊II 103中進(jìn)行分類，其中消耗器40或消耗器組件從當(dāng)前最高購進(jìn)價(jià)格開始被指示并且產(chǎn)生器從最低饋送償付開始被指示。在詢問I 104中確定，最低償付是否小于最高購進(jìn)價(jià)格。如果情況并非如此，則在詢問II 105中確定，是否存在價(jià)格改變。如果情況如此，則流程分支到功能塊I 102，以便進(jìn)行重新的指示。如果作為詢問I 104的結(jié)果是最低償付大于或等于最高購進(jìn)價(jià)格，則在功能塊
III106中設(shè)置變量V和e分別等于I并且根據(jù)接著的功能塊IV 107相應(yīng)地設(shè)置模塊20的開關(guān)元件16 (參見功能塊IV 107的內(nèi)容，圖7)，其中V說明消耗器或消耗器組的數(shù)量并且e說明產(chǎn)生器的數(shù)量，其分別與耦合點(diǎn)連接。剩余的產(chǎn)生器和消耗器或消耗器組分開地在網(wǎng)絡(luò)處被運(yùn)行。在接著的詢問IV、V、VI、VII、VIII、IX 109、110、111、112、113、114 中確定，根據(jù)各
個(gè)消耗器40或消耗器組以及產(chǎn)生器的當(dāng)前消耗價(jià)格和饋送償付，將其他消耗器或產(chǎn)生器接入用于與之耦合(提高V或e)或者從耦合分開(減小V或e)是否是經(jīng)濟(jì)的，其中消耗器的接入在計(jì)數(shù)器I 115中進(jìn)行，產(chǎn)生器的接入在計(jì)數(shù)器II 116中進(jìn)行。對(duì)每個(gè)相關(guān)的價(jià)格改變時(shí)跳回的替代方案是下面的詢問(與詢問VIII 113并且與計(jì)數(shù)器I 115并行或者與詢問IX 114并且與計(jì)數(shù)器II 116并行)
-消耗器費(fèi)率低于饋送？如果是，則在計(jì)數(shù)器III 117中減小V。-消耗器費(fèi)率高于饋送？如果是，則在計(jì)數(shù)器IV 118中減小e?？傊?，利用該算法和借助于開關(guān)元件16這樣耦合產(chǎn)生器和消耗器40或消耗器組，使得使具有高購進(jìn)價(jià)格的盡可能多的消耗器40或消耗器組與具有低饋送償付的產(chǎn)生器連接。開關(guān)算法的該次序經(jīng)由路徑A 119以詢問III 108結(jié)束，其中檢查，在此期間是否存在相關(guān)的價(jià)格改變。如果情況如此，則流程分支到功能塊I 102，以便進(jìn)行重新的指示。如果情況并非如此，則流程分支到功能塊IV 107。從而在用于產(chǎn)生器的相應(yīng)的饋送償付改變時(shí)和/或在用于消耗器40或消耗器組的相應(yīng)的消耗價(jià)格改變時(shí)，執(zhí)行用于消耗器40或消耗器組和產(chǎn)生器的重新的指示并且相應(yīng)地更新耦合和其數(shù)量。此外規(guī)定，在費(fèi)率改變時(shí)(其中最低的饋送償付>最高的消耗價(jià)格)，禁止自消耗并且直接將由一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生器產(chǎn)生的能量饋送到網(wǎng)絡(luò)30中(參見詢問104)。在最后的步驟之后，多個(gè)算法變型方案是可能的，其對(duì)結(jié)果不具有影響。因此例如 可以規(guī)定，在一個(gè)方法變型方案中開關(guān)算法經(jīng)由路徑B 120結(jié)束。利用前述方法和用于執(zhí)行該方法的相應(yīng)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)便宜地產(chǎn)生的能量的最佳充分利用以便覆蓋具有高成本的消耗，其中可以考慮不同的服務(wù)商的當(dāng)前的饋送和消耗費(fèi)率，這支持在建筑等中的用于低壓網(wǎng)絡(luò)的將來的智能能量管理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.用于在能量管理網(wǎng)絡(luò)(I)中優(yōu)化負(fù)載和產(chǎn)生的至少一個(gè)能量管理單元形式的用于能量管理的設(shè)備，其中所述設(shè)備為了在至少一個(gè)電消耗器(40)或消耗器組和至少一個(gè)產(chǎn)生器的配電裝置(10 )中的連接而具有開關(guān)元件(16 )和能量計(jì)數(shù)器(11)形式的分配給所述至少一個(gè)電消耗器(40)或消耗器組和至少一個(gè)產(chǎn)生器的部件，所述開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器可以經(jīng)由至能量管理單元的連接由該能量管理單元影響或分析，其特征在于，所述開關(guān)元件(16)以開關(guān)矩陣形式被布置并且從而可以根據(jù)由能量管理單元從不同的能量服務(wù)商接收的相應(yīng)的當(dāng)前饋送或消耗費(fèi)率而串聯(lián)或并聯(lián)地開關(guān)用于產(chǎn)生器和消耗器(40)或消耗器組的能量計(jì)數(shù)器(11)，其中以集成在開關(guān)矩陣中的方式給每個(gè)產(chǎn)生器和每個(gè)消耗器(40)或每個(gè)消耗器組分配一個(gè)能量計(jì)數(shù)器(11)和一個(gè)或多個(gè)能量流向測量器(14)用于結(jié)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述設(shè)備，其特征在于，對(duì)于每個(gè)消耗器(40)m或?qū)τ诿總€(gè)消耗器組m并且對(duì)于每個(gè)產(chǎn)生器n,分別分配三個(gè)開關(guān)元件(16) mA、mB、或nD、nE、nF、一個(gè)能量計(jì)數(shù)器(11)和一個(gè)或兩個(gè)能量流向測量器，其中能量流向測量器(14)之一可以集成在能量計(jì)數(shù)器(11)之一中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的設(shè)備，其特征在于，用于每個(gè)消耗器(40)m或用于每個(gè)消耗器組m和每個(gè)產(chǎn)生器n的相應(yīng)三個(gè)開關(guān)元件(16) mA、mB、mc或nD、nE、nF、該能量計(jì)數(shù)器(11)和一個(gè)或兩個(gè)能量流向測量器(14) Rmc, RmA或RnD、RnF被組合在模塊(20)中，其中給消耗器(40)或消耗器組和產(chǎn)生器分配兩個(gè)不同的模塊類型I和2 (21,22).
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的設(shè)備，其特征在于，用于相應(yīng)的消耗器(40)m或相應(yīng)的消耗器組m并且用于相應(yīng)的產(chǎn)生器n的模塊類型I (21)和模塊類型2 (22)可彼此相接并且具有用于連接在前面和連接在后面的模塊(20 )的端子(25，26 )。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求I至4之一所述的設(shè)備，其特征在于，用于相應(yīng)的消耗器(40)m或相應(yīng)的消耗器組m和用于相應(yīng)的產(chǎn)生器n的模塊類型I (21)和模塊類型2 (22)具有在配電裝置(10)內(nèi)共同的耦合點(diǎn)I和2的端子(23，24)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求I至5之一所述的設(shè)備，其特征在于，能量計(jì)數(shù)器(11)、能量流向測量器(14)以及開關(guān)元件(16)被實(shí)施為電子部件并且用于操縱開關(guān)元件(16)的分析和開關(guān)算法作為軟件在能量管理單元中實(shí)現(xiàn)。
7.用于在能量管理網(wǎng)(I)中電消耗和產(chǎn)生檢測的方法，所述能量管理網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)能量管理單元并且其中在配電裝置(10)中借助于開關(guān)元件(16)和能量計(jì)數(shù)器(11)形式的所分配的部件來連接多個(gè)電消耗器(40)或消耗器組和多個(gè)產(chǎn)生器，所述開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器由能量管理單元影響或分析，其特征在于，借助于開關(guān)算法從當(dāng)前最高購進(jìn)價(jià)格開始指示消耗器(40)或消耗器組并且從最低饋送償付開始指示產(chǎn)生器并且借助于開關(guān)元件(16)這樣耦合產(chǎn)生器和消耗器(40)或消耗器組，使得具有高購進(jìn)價(jià)格的消耗器(40)或消耗器組與具有低饋送償付的產(chǎn)生器的耦合的數(shù)量最大化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在詢問(109、110、111、112、113、114)中確定根據(jù)各個(gè)消耗器(40)或消耗器組以及產(chǎn)生器的當(dāng)前消耗價(jià)格和饋送償付和/或根據(jù)能量流向，是否將其他消耗器或產(chǎn)生器連接用于與之耦合，或者從耦合分開。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，在用于產(chǎn)生器的相應(yīng)的饋送償付改變時(shí)和/或在用于消耗器(40)或消耗器組的相應(yīng)的消耗價(jià)格改變時(shí)對(duì)于消耗器(40)或消耗器組和產(chǎn)生器執(zhí)行重新的指示并且相應(yīng)地更新耦合和其數(shù)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在費(fèi)率改變時(shí)，其中最低的饋送償付>最高消耗價(jià)格，禁止自消耗并且直接將由該或這些產(chǎn)生器產(chǎn)生的能量饋送到網(wǎng)絡(luò)(30)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10之一所述的方法，其特征在于，在減少所耦合的產(chǎn)生器和消耗器(40 )的數(shù)量之后，在確定的時(shí)間中禁止數(shù)量的重新提高。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11之一所述的方法，其特征在于，該或這些當(dāng)前所確定的饋送或消耗價(jià)格被傳送給可控的產(chǎn)生器或消耗器(40)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12之一所述的方法，其特征在于，在每個(gè)開關(guān)過程時(shí)首先執(zhí)行所有閉合過程并且然后執(zhí)行所有打開過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在能量管理網(wǎng)絡(luò)中電消耗和產(chǎn)生檢測的方法和設(shè)備，所述能量管理網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)能量管理單元并且其中在配電裝置中根據(jù)購進(jìn)價(jià)格和饋送償付通過開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器形式的所分配的部件來連接多個(gè)電消耗器或消耗器組和多個(gè)產(chǎn)生器，所述開關(guān)元件和能量計(jì)數(shù)器由能量管理單元影響或分析。
文檔編號(hào)H02J3/00GK102812608SQ201180013952
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者W.弗里德, P.達(dá)西爾瓦 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司