用于控制能量系统的功率消耗和/或功率输出的控制设备和方法以及低压电网技术方案

提出了一种控制设备(42)，其用于控制能量系统(6)经由低压电网(2)的电网连接点(4)的功率消耗和/或功率输出，其中，借助控制设备(42)能够采集电网连接点(4)处的电网电压。根据本发明专利技术，控制设备(42)被构建为：在电网电压低于第一阈值(421)的情况下，降低功率消耗和/或增加功率输出；和/或在电网电压高于第二阈值(422)的情况下，增加功率消耗和/或降低功率输出，第二阈值大于第一阈值(421)。此外，本发明专利技术涉及一种用于控制能量系统(6)的功率消耗和/或功率输出的方法以及一种低压电网(2)。或功率输出的方法以及一种低压电网(2)。或功率输出的方法以及一种低压电网(2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制能量系统的功率消耗和/或功率输出的控制设备和方法以及低压电网


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的控制设备、一种根据权利要求4的前序部分的方法以及一种根据权利要求8的前序部分的低压电网。

技术介绍

[0002]能量供应系统通常具有连接参与者，其经由电网接头(英语：Point of Common Coupling(公共连接点)，缩写：PCC)连接到能量供应系统的配电网。连接参与者通常是能量系统，例如工业设施、私人和/或商业公寓楼。在电网连接点之后，每个能量系统具有用于产生、消耗和/或储存电能的不同的能量设施。例如，能量系统是带有光伏设施的私人公寓楼。
[0003]如果在能量系统内消耗和/或产生电功率或能量，则电网连接点处的电压会发生变化。然而，配电网的运营商有义务将电网电压保持在特定的公差内。例如，在德国，低压电网(单相)的电网电压必须具有介于207V与253V之间的值(VDE AR
‑
N 4100)。在此，标准电压，即电网电压的额定值为230V。此外，不得超过低压电网的运行装置的最大允许热极限电流。特别是关于可再生能量及其通过多个能量系统的馈入，在没有其他方法协调能量系统的馈入或消耗的情况下，可能违反提到的限制。
[0004]按照现有技术，在低压电网的情况下，通过直接对相应能量系统的组件施加影响、通过电网连接条件和/或使用对应的技术上的运行装置来确保保持在电网电压的限制内。例如，如果电网电压显著下降，则可以借助脉动控制信号关闭能量系统的各个组件，例如热泵。增加的电网电压通常可归因于可再生能量的馈入。在此，迄今通过电网连接条件来限制相关设施、例如光伏设施的额定功率，和/或例如通过固定的相移角预先给定有功功率与无功功率之间的固定比率。
[0005]解决提到的关于低压电网的电网电压的问题的另一种可能性是，使用技术上的运行装置，例如可调的地方供电网变电站，其可以动态地调整到线路上的相应的电网电压。然而，这些运行装置与高的开销和成本相关联。提到的方法的共同点是，低压电网的运营商必须始终采取措施以维持电网电压。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种对低压电网的电网电压的改进的控制。
[0007]该技术问题通过具有独立权利要求1的特征的控制设备、通过具有独立权利要求4的特征的方法以及通过具有独立权利要求8的特征的低压电网来解决。在从属权利要求中给出了本专利技术的有利的设计方案和扩展方案。
[0008]借助根据本专利技术的用于控制能量系统经由低压电网的电网连接点的功率消耗和/或功率输出的控制设备，可以在电网连接点处采集电网电压。根据本专利技术，控制设备被构建为
[0009]在电网电压低于第一阈值的情况下，降低功率消耗和/或增加功率输出；和/或
[0010]在电网电压高于第二阈值的情况下，增加功率消耗和/或降低功率输出，第二阈值大于第一阈值。
[0011]通过时间范围内的功率消耗和/或功率输出，得到了在该时间范围内的对应的消耗的能量量或输出的能量量。在这个意义上，术语功率和能量在本专利技术中是等效的。
[0012]根据本专利技术，电网电压是时间相关的并且由此被当前地、例如连续地或以离散的时间步长地采集。依据所采集的电网电压的当前值进行根据本专利技术的控制。在此，控制包括调节。经由能量系统的功率消耗和/或功率输出来控制电网电压是可能的，因为根据本专利技术，其是低压电网，其中电网电压主要由所交换的有功功率来确定。
[0013]电网连接点是如下的区域(PCC)，在该区域内能量系统与低压电网耦合以进行功率交换和/或能量交换。电网连接点也可以被称为链接点。
[0014]此外，可以为多个能量系统设置根据本专利技术的控制，其中能量系统中的每一个借助电网连接点连接到低压电网以进行功率交换(功率消耗和/或功率输出)。
[0015]电网电压的正常范围由第一和第二阈值表征或限制。换言之，正常范围由电压范围[u1，u2]表征，其中u1表示电网电压的第一阈值并且u2表示电网电压的第二阈值，其中u1＜u2。电网电压的额定值，例如230V，可以用u0表示并且布置在正常范围[u1，u2]内。优选地，在此u1＝u0‑
Δu并且u2＝u0+Δu，由此构建了关于电网电压的额定值对称的电网电压的正常范围。该正常范围具有2Δu的大小。例如，根据VDE AR
‑
N 4100，电网电压的额定值为u0＝230V，其中Δu＝23V，因此在此，电网电压的正常范围从207V延伸到253V。
[0016]根据本专利技术，能量系统的功率消耗和/或功率输出因此，至少在特定时间段内，依据电网电压动态地改变，即增加或减少。
[0017]根据本专利技术，在电网电压低于第一阈值的情况下，降低能量系统的功率消耗。换言之，低压电网的负载如此之重，以至于电网电压下降到低于第一阈值。通过根据本专利技术的对功率消耗的降低，可以有利地减轻低压电网的负载。由此，可以抵抗电网电压的进一步下降。
[0018]此外，根据本专利技术，在电网电压低于第一阈值的情况下，增加能量系统的功率输出。由此，同样可以有利地支持低压电网，使得可以至少减少并且在最好的情况下停止或防止电网电压的下降。
[0019]根据本专利技术，在电网电压高于第二阈值的情况下，增加能量系统的功率消耗，第二阈值大于第一阈值。换言之，低压电网的负载如此之低，以至于电网电压上升到第二阈值以上。通过根据本专利技术的对功率消耗的增加，可以有利地加重低压电网的负载。由此，可以抵抗电网电压的进一步增加。
[0020]此外，根据本专利技术，在电网电压高于第二阈值的情况下，降低能量系统的功率输出。由此，同样可以有利地支持低压电网，使得可以至少减少并且在最好的情况下停止或防止电网电压的上升。
[0021]有利地，根据本专利技术，可以有利地抵抗电网电压相对于其额定值的变化。由此，电网电压在最好的情况下返回到其正常范围内。为此，根据本专利技术的控制设备构建了用于采集(当前)电网电压的测量设备，以及关于能量系统的功率消耗和/或功率输出的控制设备和/或调节设备。
[0022]本专利技术的优点是，整体地控制能量系统或者其功率消耗和/或功率输出。因此，有利地不需要在组件级别进行控制，例如关闭热泵或关闭光伏设施。然而，可以附加地设置对各个组件的这种控制。此外，由此可以改进地使用能量系统内的灵活性，例如存储和/或临时存储能量。
[0023]此外，由于根据本专利技术的本地控制，可以省去用于控制/调节其电网电压的低压电网的技术上复杂且昂贵的运行装置。特别地，不需要在一个或多个能量系统与低压电网的控制/调节之间的附加的通信接口。然而，可以附加地设置这些通信接口。
[0024]本专利技术的另外的优点是，可以遵守关于消耗和/或馈入特定能量量的供应合同。这是因为能量量由时间上被积分的功率消耗和/或功率输出得出。由此，只要对功率消耗和/或功率输出的积分是恒定的并且等于待消耗或待供应的能量量，则可以任意地调整或改变功率消耗和/或功率输出。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制能量系统(6)经由低压电网(2)的电网连接点(4)的功率消耗和/或功率输出的控制设备(42)，其中，借助所述控制设备(42)能够采集电网连接点(4)处的电网电压，其特征在于，所述控制设备(42)被构建为在所述电网电压低于第一阈值(421)的情况下，降低功率消耗和/或增加功率输出；和/或在所述电网电压高于第二阈值(422)的情况下，增加功率消耗和/或降低功率输出，所述第二阈值大于所述第一阈值(421)。2.根据权利要求1所述的控制设备(42)，其特征在于，功率消耗能够根据来改变，其中u(t)表示所采集的电网电压，u0表示电网电压的额定值，表示平均功率消耗(420)，以及f
in
表示控制的特性曲线(423)，并且在所述电网电压低于第一阈值(421)的情况下，f
in
(u(t)
‑
u0)＜0，并且在所述电网电压高于第二阈值(422)的情况下，f
in
(u(t)
‑
u0)＞0。3.根据权利要求1或2所述的控制设备(42)，其特征在于，功率输出能够根据来改变，其中u(t)表示所采集的电网电压，u0表示电网电压的额定值，表示平均功率输出，以及f
out
表示控制的特性曲线(423)，并且在所述电网电压低于第一阈值(421)的情况下，f
out
(u(t)
‑
u0)＜0，并且在所述电网电压高于第二阈值(422)的情况下，f
out
(u(t)
‑
u0)＞0。4.根据上述权利要求中任一项所述的控制设备(42)，其特征在于，功率消耗和/或功率输出能够根据输出能够根据来改变，其中u(t)表示所采集的电网电压，u0表示电网电压的额定值，表示平均功率消耗(420)，并且f
in/out
表示控制的相应的特性曲线(423)，其中，分别是f
in/out
(u(t)
‑
u0)＝
‑
F1Θ(u1‑
u(t))+F2Θ(u(t)
‑
u2)，并且F1和F2是恒定的并且大于零。5.一种用于控制能量系统(6)经由低压电网(2)的电网连接点(4)的功率消耗和/或功率输出的方法，其中，在电网连接点(4)处采集低压电网(2)的电网电压，其特征在于步骤：
‑
在所述电网电压低于第一阈值(421)的情况下，降低功率消耗和/或增加功率输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：A阿姆索尔，M梅茨格，S尼森，S施雷克，S蒂姆，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：