DE102011055249A1

DE102011055249A1 - Method of providing control power to stabilize an AC grid

Info

Publication number: DE102011055249A1
Application number: DE102011055249A
Authority: DE
Inventors: Dr. Markowz Georg; Wolfgang Schweissthal; Carsten Kolligs; Holger Brezski; Wolfgang Deis; Prof. Michael Igel; Dr. Anna Flemming; Dennis Gamrad; Dr. Sébastien Cochet; Prof. Stefan Winternheimer
Original assignee: Evonik Degussa GmbH; Evonik Industries AG; Steag Power Saar GmbH
Current assignee: Steag Power Saar GmbH; Evonik Operations GmbH
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-16
Also published as: WO2013068233A2; WO2013068233A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erbringung von Regelleistung zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes, wobei das Wechselstromnetz bei einer Vorgabefrequenz arbeitet und ein Frequenzband um die Vorgabefrequenz definiert ist, umfassend einen Energiespeicher, der elektrische Energie aufnehmen und abgeben kann, wobei bei einer dauerhaften Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes über einen festgelegten Zeitraum die Bereitstellung der Regelleistung mit dem Energiespeicher geändert wird, wobei diese Änderung eine Umstellung von der Vorgabefrequenz auf eine variable Regelfrequenz umfasst.The present invention relates to a method for providing control power for stabilizing an AC grid, wherein the AC grid operates at a default frequency and a frequency band is defined around the default frequency, comprising an energy storage that can receive and deliver electrical energy, wherein at a permanent frequency deviation outside the Frequency band over a fixed period of time, the provision of the control power is changed with the energy storage, this change comprises a changeover from the default frequency to a variable control frequency.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erbringung von Regelleistung zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens. The present invention relates to a method for the provision of control power for stabilizing an AC network and to an apparatus for carrying out such a method.

Stromnetze werden verwendet, um Strom von meist mehreren Energieerzeugern in großen Gebieten auf viele Nutzer zu verteilen und Haushalte und Industrie mit Energie zu versorgen. Energieerzeuger, meist in Form von Kraftwerken, stellen dazu die benötigte Energie bereit. In der Regel wird die Stromerzeugung auf den prognostizierten Verbrauch hin geplant und bereitgestellt. Electricity grids are used to distribute electricity from many energy generators in large areas to many users and to supply households and industry with energy. Energy producers, usually in the form of power plants, provide the required energy. As a rule, power generation is planned and provided based on the forecasted consumption.

Sowohl beim Erzeugen als auch dem Verbrauchen von Energie kann es jedoch zu ungeplanten Schwankungen kommen. Diese können auf der Energieerzeugerseite beispielsweise dadurch entstehen, dass ein Kraftwerk oder ein Teil des Stromnetzes ausfällt oder zum Beispiel im Fall Erneuerbarer Energien wie Wind, dass die Energieerzeugung höher ausfällt als prognostiziert. Auch bezüglich der Verbraucher kann es zu unerwartet hohen oder niedrigen Verbräuchen kommen. Der Ausfall eines Teils des Stromnetzes beispielsweise, der einige Verbraucher von der Energieversorgung abschneidet, kann zu einer plötzlichen Reduzierung des Stromverbrauchs führen. Both the generation and the consumption of energy can lead to unplanned fluctuations. These can arise on the energy producer side, for example, in that a power plant or part of the power grid fails or, for example, in the case of renewable energies such as wind, that the energy production is higher than predicted. Consumers may also experience unexpectedly high or low consumption. For example, the failure of a portion of the grid, which cuts off some consumers from the power supply, can lead to a sudden reduction in power consumption.

Dies führt im Allgemeinen dazu, dass es in Stromnetzen durch ungeplante und/oder kurzfristige Abweichungen von Leistungserzeugung und/oder -verbrauch zu Schwankungen der Netzfrequenz kommt. Die gewünschte Wechselstromfrequenz beträgt beispielsweise in Europa 50 Hz. Eine Verringerung des Verbrauchs gegenüber dem Plan führt zu einer Erhöhung der Frequenz bei planmäßig eingespeister Leistung durch die Energieerzeuger, gleiches gilt für eine Erhöhung der Stromproduktion gegenüber dem Plan bei planmäßigem Verbrauch. Eine Verringerung der Leistung der Energieerzeuger gegenüber dem Plan führt dagegen zu einer Verringerung der Netzfrequenz bei plangemäßem Verbrauch, gleiches gilt für eine Erhöhung des Verbrauchs gegenüber dem Plan bei plangemäßer Erzeugung. This generally results in power network fluctuations due to unplanned and / or short-term variations in power generation and / or consumption. The desired AC frequency is, for example, 50 Hz in Europe. A reduction in consumption compared to the plan leads to an increase in the frequency at scheduled power fed in by the energy producers, as well as an increase in electricity production compared to the planned consumption plan. On the other hand, a reduction in the output of the energy producers compared to the plan leads to a reduction of the network frequency at scheduled consumption, as well as to an increase in consumption compared to the plan at scheduled production.

Aus Gründen der Netzstabilität ist es erforderlich, diese Abweichungen in einem definierten Rahmen zu halten. Dazu muss je nach Höhe und Richtung der Abweichung gezielt positive Regelleistung durch Zuschalten von zusätzlichen Erzeugern oder Abschalten von Verbrauchern oder negative Regelleistung durch Abschalten von Erzeugern oder Hinzuschalten von Verbrauchern bereitgestellt werden. Es besteht allgemein der Bedarf an einer wirtschaftlichen und effizienten Bereitstellung dieser Regelleistungen, wobei die Anforderungen an die bereitzuhaltenden Kapazitäten und die Dynamik der Regelleistungsquellen beziehungsweise -senken je nach Charakteristik des Stromnetzes variieren können. For reasons of network stability, it is necessary to keep these deviations within a defined range. For this purpose, depending on the amount and direction of the deviation, it is necessary to provide specifically positive control power by connecting additional generators or switching off consumers, or negative balancing power by shutting down generators or adding consumers. There is a general need for economical and efficient provision of these control powers, where the requirements for the capacities to be kept and the dynamics of the control power sources or sinks can vary depending on the characteristics of the power grid.

In Europa gibt es beispielsweise ein Regelwerk (UCTE Handbook), das drei verschiedene Kategorien an Regelleistung beschreibt. Darin sind auch die jeweiligen Anforderungen and die Regelleistungsarten festgelegt. Die Regelleistungsarten unterscheiden sich unter anderem in den Anforderungen an die Dynamik und die Dauer der Leistungserbringung. Außerdem werden sie unterschiedlich hinsichtlich der Randbedingungen eingesetzt. Primärregelleistung (PRL) ist unabhängig vom Ort der Verursachung der Störung europaweit von allen eingebundenen Quellen zu erbringen, und zwar im Wesentlichen proportional zur aktuellen Frequenzabweichung. Die absolut maximale Leistung ist bei Frequenzabweichungen von minus 200 mHz und (absolut) darunter zu erbringen, die absolut minimale Leistung ist bei Frequenzabweichungen von plus 200 mHz und darüber zu erbringen. Hinsichtlich der Dynamik gilt, dass aus dem Ruhezustand die jeweils (betragsmäßig) maximale Leistung innerhalb von 30 Sekunden bereitgestellt werden muss. Demgegenüber sind Sekundärregelleistung (SRL) und Minutenreserveleistung (MRL) in den Bilanzräumen zu erbringen, in denen die Störung aufgetreten ist. Ihre Aufgabe ist es, die Störung möglichst schnell zu kompensieren und somit dafür zu sorgen, dass die Frequenz wieder möglichst schnell, vorzugsweise spätestens nach 15 Minuten wieder im Sollbereich liegt. Hinsichtlich der Dynamik werden an die SRL und die MRL geringere Anforderungen gestellt (5 bzw. 15 Minuten bis zur vollen Leistungserbringung nach Aktivierung), gleichzeitig sind diese Leistungen auch über längere Zeiträume bereitzustellen als Primärregelleistung. In Europe, for example, there is a set of rules (UCTE Handbook) that describes three different categories of control power. This also defines the respective requirements and the control power types. The types of balancing power differ, among other things, in the demands on the dynamics and the duration of the service provision. In addition, they are used differently with respect to the boundary conditions. Primary control power (PRL) is to be provided by all integrated sources throughout Europe, regardless of the location of the disturbance, substantially in proportion to the actual frequency deviation. The absolute maximum power is to be provided at frequency deviations of minus 200 mHz and (absolute) below, the absolute minimum power is to be provided at frequency deviations of plus 200 mHz and above. With regard to dynamics, it is necessary to provide the (maximum) performance within 30 seconds from hibernation. In contrast, secondary control power (SRL) and minute reserve power (MRL) are to be provided in the balancing rooms in which the fault has occurred. Their task is to compensate for the disturbance as quickly as possible and thus to ensure that the frequency is back within the desired range as quickly as possible, preferably at the latest after 15 minutes. In terms of dynamics, the SRLs and the MRLs have lower requirements (5 or 15 minutes to full service delivery after activation), and at the same time these services must be provided for longer periods than primary control capacity.

In den bisher betriebenen Stromnetzen wird ein Großteil der Regelleistung von konventionellen Kraftwerken, insbesondere Kohle- und Atomkraftwerken bereitgestellt. Zwei grundsätzliche Problemstellungen resultieren hieraus. Zum einen werden die konventionellen, Regelleistung bereitstellenden Kraftwerke nicht bei Volllast und damit maximalen Wirkungsgraden, sondern leicht unterhalb derselben betrieben, um bei Bedarf positive Regelleistung bereitstellen zu können, ggfs. über einen theoretisch unbegrenzten Zeitraum. Zum anderen sind mit zunehmendem Ausbau und zunehmender bevorzugter Nutzung der Erneuerbaren Energien immer weniger konventionelle Kraftwerke in Betrieb, was aber oftmals die Grundvoraussetzung für die Erbringung von Regelleistungen ist. In the power grids operated so far, a large part of the control power is provided by conventional power plants, in particular coal and nuclear power plants. Two fundamental problems result from this. On the one hand, the conventional power plants providing control power are not operated at full load and thus maximum efficiencies, but slightly below them in order to be able to provide positive control power if required, if necessary over a theoretically unlimited period of time. On the other hand, with increasing expansion and increasing preferential use of renewable energies, fewer and fewer conventional power plants are in operation, which is often the prerequisite for the provision of balancing services.

Aus diesem Grund wurden Ansätze entwickelt, vermehrt Speicher einzusetzen, um negative Regelleistung zu speichern und bei Bedarf als positive Regelleistung bereitzustellen. For this reason, approaches have been developed to use more memory to store negative control power and provide it as a positive control power when needed.

Der Einsatz von Hydro-Pumpspeicherwerken zur Erbringung von Regelleistung ist Stand der Technik. In Europa werden alle oben genannten drei Regelleistungsarten von Pumpspeichern erbracht. Hydropumpspeicher werden jedoch auch immer wieder genannt als gegenwärtig wirtschaftlichste Technologie zur Ein- und Ausspeicherung von bevorzugt Erneuerbaren Energien, um Energieangebot und -bedarf zeitlich besser aufeinander anpassen zu können. Das Potenzial zum Ausbau der Speicherkapazitäten – insbesondere in Norwegen – wird kontrovers diskutiert, da für die Nutzung beträchtliche Kapazitäten in Stromleitungen genehmigt und installiert werden müssen. Folglich steht die Nutzung für das energiewirtschaftliche Lastmanagement in Konkurrenz zur Bereitstellung von Regelleistung. The use of hydro pumped storage plants to provide control power is state of the art. In Europe, all of the above three types of control are provided by pumped storage. However, hydropump storage systems are also often referred to as the currently most economical technology for storing and removing preferably renewable energies in order to be able to better match the energy supply and demand in terms of time. The potential for expanding storage capacity - especially in Norway - is a matter of controversy, as significant capacity in power lines needs to be approved and installed for use. Consequently, the use for the energy management of load management is in competition with the provision of control power.

Vor diesem Hintergrund wurden im Bereich der Primärregelleistung in der jüngeren Vergangenheit immer wieder Ansätze untersucht und beschrieben, auch andere Speichertechnologien wie beispielsweise Schwungmassen- und Batteriespeicher für die Bereitstellung von Regelleistung einzusetzen. Against this background, in the area of primary control power in the recent past, approaches have repeatedly been explored and described for the use of other storage technologies, such as flywheel mass and battery storage, for the provision of control power.

Aus der US 2006/122738 A1 ist ein Energiemanagementsystem bekannt, das einen Energieerzeuger und einen Energiespeicher umfasst, wobei der Energiespeicher durch den Energieerzeuger aufladbar ist. Dadurch soll ein Energieerzeuger, der im normalen Betrieb keine gleichmäßige Energieerzeugung gewährleistet, wie zum Beispiel die zunehmend favorisierten erneuerbaren Energien, wie Windkraft- oder Photovoltaikkraftwerke, in die Lage versetzt werden, ihre Energie gleichmäßiger ins Stromnetz abzugeben. Nachteilig ist hieran, dass hierdurch zwar ein einzelnes Kraftwerk stabilisiert werden kann, alle anderen Störungen und Schwankungen des Stromnetzes aber nicht oder nur sehr begrenzt abgefangen werden können. From the US 2006/122738 A1 an energy management system is known, which comprises a power generator and an energy storage, wherein the energy storage is rechargeable by the power generator. This is intended to enable an energy producer, who in normal operation does not guarantee uniform energy production, such as the increasingly favored renewable energies, such as wind power or photovoltaic power plants, to distribute their energy more evenly into the power grid. The disadvantage of this is that in this way a single power plant can be stabilized, but all other disturbances and fluctuations in the power network can not be intercepted or only to a very limited extent.

Es ist aus der WO 2010 042 190 A2 und der JP 2008 178 215 A bekannt, Energiespeicher zur Bereitstellung von positiver und negativer Regelleistung zu verwenden. Wenn die Netzfrequenz einen Toleranzbereich um die gewünschte Netzfrequenz verlässt, wird entweder Energie aus dem Energiespeicher bereitgestellt oder in den Energiespeicher aufgenommen, um die Netzfrequenz zu regulieren. Auch die DE 10 2008 046 747 A1 schlägt vor, einen Energiespeicher in einem Inselstromnetz derart zu betreiben, dass der Energiespeicher zur Kompensation von Verbrauchsspitzen und Verbrauchsminima eingesetzt wird. Nachteilig ist hieran, dass die Energiespeicher nicht die notwendige Kapazität haben, um eine längere Störung oder mehrere, hinsichtlich der Frequenzabweichung gleichgerichtete Störungen hintereinander zu kompensieren. It is from the WO 2010 042 190 A2 and the JP 2008 178 215 A known to use energy storage to provide positive and negative control power. When the grid frequency leaves a tolerance range around the desired grid frequency, either energy is provided from the energy store or added to the energy store to regulate the grid frequency. Also the DE 10 2008 046 747 A1 proposes to operate an energy storage in an island power network such that the energy storage is used to compensate for consumption peaks and consumption minima. The disadvantage hereof is that the energy stores do not have the necessary capacity to compensate for a longer disturbance or a plurality of disturbances rectified with respect to the frequency deviation one after the other.

In dem Artikel „Optimizing a Battery Energy Storage System for Primary Frequency Control“ von Oudalov et al., in IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 22, No. 3, August 2007 , wird die Abhängigkeit der Kapazität eines Akkumulators von technischen und betrieblichen Randbedingungen bestimmt, damit dieser nach den europäischen Normen (UCTE Handbook) Primärregelleistung bereitstellen kann. Es zeigt sich, dass auf Grund der Ein- und Ausspeicherverluste langfristig in unterschiedlichen Zeitabständen immer wieder ein Aufladen oder Entladen des Speichers unvermeidbar ist. Die Autoren schlagen dazu die Zeiträume vor, in denen sich die Frequenz im Totband (d. h. in dem Frequenzbereich, in dem keine Regelleistung zu erbringen ist) befindet. Trotzdem kann es kurzfristig bzw. vorübergehend dazu kommen, dass der Speicher überladen wird. Die Autoren schlagen für solche Fälle den (begrenzten Einsatz) von Verlust erzeugenden Widerständen vor, die extremal die komplette negative Nenn-Regelleistung aufnehmen, also hierauf ausgelegt werden müssen. Neben dem zusätzlichen Investitionsbedarf für die Widerstände und deren Kühlung führt dies jedoch, wie von den Autoren selbst schon genannt, zu einer mehr oder weniger unerwünschten Energieentwertung, wobei die entstehende Abwärme in der Regel nicht genutzt werden kann. Die Autoren zeigen auf, dass eine geringere Inanspruchnahme der Verlusterzeugung nur durch eine höhere Speicherkapazität, verbunden mit höheren Investitionskosten, möglich ist. In the article "Optimizing a Battery Energy Storage System for Primary Frequency Control" by Oudalov et al., In IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 3, August 2007 , the dependency of the capacity of a rechargeable battery is determined by technical and operational constraints so that it can provide primary control power according to the European standards (UCTE Handbook). It turns out that due to the injection and Ausspeicherverluste in the long term at different intervals again and again a recharging or unloading of the memory is unavoidable. The authors propose the periods in which the frequency is in the deadband (ie in the frequency range in which no control power is to be provided). Nevertheless, it may happen temporarily or temporarily that the memory is overloaded. The authors suggest for such cases the (limited use) of loss-generating resistors that extremal the complete negative nominal control power record, so it must be interpreted. In addition to the additional investment required for the resistors and their cooling, however, this leads, as already mentioned by the authors, to a more or less undesirable energy depreciation, with the resulting waste heat usually can not be used. The authors point out that a lower utilization of loss production is only possible through a higher storage capacity, combined with higher investment costs.

In Anbetracht des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein technisch verbessertes Verfahren zur Erbringung von Regelleistung zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes zur Verfügung zu stellen, das nicht mit den Nachteilen herkömmlicher Verfahren behaftet ist. In view of the prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a technically improved method for providing control power for stabilizing an AC network, which is free from the disadvantages of conventional methods.

Insbesondere sollte das Verfahren möglichst einfach und kostengünstig durchgeführt werden können. Insbesondere sollten die Anlagen, mit denen das Verfahren durchgeführt werden kann, in Bezug auf die bereitgestellte Regelleistung mit möglichst geringen Investitionen verbunden sein. In particular, the process should be as simple and inexpensive as possible. In particular, the installations with which the procedure can be carried out should be associated with the least possible investment in terms of the provision of control power.

Hierbei soll es ermöglicht werden, Regelleistung bei einem hohen Wirkungsgrad der eingesetzten Komponenten bereitzustellen. It should be possible to provide control power at a high efficiency of the components used.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Kapazität des Energiespeichers möglichst gering sein soll, um die erforderliche Regelleistung bereitzustellen. Another object of the invention is to be seen in that the capacity of the energy storage device should be as low as possible in order to provide the required control power.

Ferner sollen die Energieerzeuger und Energieverbraucher eine möglichst effiziente Energieausbeute als Regelleistungslieferanten aufweisen. Furthermore, the energy producers and energy consumers should have the most efficient possible energy yield as control power suppliers.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll außerdem dazu geeignet sein, die notwendige Regelleistung bei Bedarf möglichst schnell bereitstellen zu können. The inventive method should also be suitable to the necessary If necessary, it is possible to provide control power as quickly as possible.

Darüber hinaus sollte das Verfahren mit möglichst wenigen Verfahrensschritten durchgeführt werden können, wobei dieselben einfach und reproduzierbar sein sollten. In addition, the process should be able to be carried out with as few process steps as possible, whereby they should be simple and reproducible.

Weitere nicht explizit genannte Aufgaben ergeben sich aus dem Gesamtzusammenhang der nachfolgenden Beschreibung und der Ansprüche. Other tasks not explicitly mentioned emerge from the overall context of the following description and the claims.

Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch ein Verfahren mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahren zur Bereitstellung von Regelleistung für ein Stromnetz, bei dem Regelleistung bereitgestellt wird, werden in den Unteransprüchen 2 bis 12 unter Schutz gestellt. Ferner hat Patentanspruch 13 eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens zum Gegenstand. These and other non-explicitly stated objects, which, however, are readily derivable or deducible from the contexts discussed hereinabove, are solved by a method having all the features of claim 1. Advantageous modifications of the inventive method for providing control power for a power network, in which Control power is provided are provided in the dependent claims 2 to 12 under protection. Furthermore, claim 13 has an apparatus for performing such a method to the subject.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Erbringung von Regelleistung zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes, wobei das Wechselstromnetz bei einer Vorgabefrequenz arbeitet und ein Frequenzband um die Vorgabefrequenz definiert ist, umfassend einen Energiespeicher, der elektrische Energie aufnehmen und abgeben kann, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einer dauerhaften Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes über einen festgelegten Zeitraum die Bereitstellung der Regelleistung mit dem Energiespeicher geändert wird, wobei diese Änderung eine Umstellung von der Vorgabefrequenz auf eine variable Regelfrequenz umfasst. The subject of the present invention is accordingly a method for the provision of control power for stabilizing an AC network, wherein the AC mains operates at a default frequency and a frequency band is defined around the default frequency, comprising an energy store which can receive and deliver electrical energy, characterized in the case of a permanent frequency deviation outside the frequency band over a defined period of time, the provision of the control power to the energy store is changed, this change comprising a changeover from the default frequency to a variable control frequency.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können des Weiteren unter anderem die folgenden Vorteile erzielt werden:
Hierdurch gelingt es auf nicht vorhersehbare Weise, ein Verfahren zur Erbringung von Regelleistung zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes bereitzustellen, das nicht mit den Nachteilen herkömmlicher Verfahren behaftet ist. By the method according to the invention, among others, the following advantages can be achieved:
This makes it possible in an unpredictable manner to provide a method for providing control power for stabilizing an AC network, which does not suffer from the disadvantages of conventional methods.

Insbesondere ermöglicht die vorliegende Erfindung, Regelleistung bei einem hohen Wirkungsgrad der eingesetzten Komponenten bereitzustellen. In particular, the present invention allows to provide control power with a high efficiency of the components used.

Weiterhin kann bei einer Verwendung von galvanischen Elementen, wie Akkumulatoren, die Kapazität des Energiespeichers sehr gering gehalten werden, um eine erforderliche Regelleistung bereitzustellen. Furthermore, with the use of galvanic elements, such as accumulators, the capacity of the energy storage can be kept very low in order to provide a required control power.

Ferner weisen die Energieerzeuger und Energieverbraucher eine sehr effiziente Energieausbeute als Regelleistungslieferanten auf. Furthermore, the energy producers and energy consumers have a very efficient energy yield as a control power suppliers.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem dazu geeignet, die notwendige Regelleistung sehr schnell bereitzustellen. The inventive method is also suitable to provide the necessary control power very quickly.

Insbesondere kann das Verfahren möglichst einfach und kostengünstig durchgeführt werden, da die für die volle Verfügbarkeit erforderliche Speicherkapazität verringert werden kann oder die Zahl der Lade- und Entladevorgänge, die zur Einstellung des Ladezustandes des Energiespeichers mit externen Energiequellen vorgenommen werden müssen, verringert werden kann. Hierbei ist festzuhalten, dass der Energiespeicher über das Stromnetz durch Energiehandel Leistung beziehen kann. Diese Leistung muss eingekauft und zu einem spezifischen Zeitpunkt abgerufen werden, da andernfalls eine Störung des Systems vorliegt. Die tatsächliche Netzfrequenz ist für diesen Vorgang unerheblich, da bei einer geplanten, gleichzeitigen Einspeisung und Entnahme einer Leistung die Frequenz des Stromnetzes nicht beeinflusst wird. Wichtig ist vielmehr, dass die Einspeisung und die Entnahme dieser Leistung möglichst synchron erfolgen. Bei einer konstanten Kapazität des Energiespeichers kann in Folge der verminderten Lade-/Entladezyklen die betriebliche Lebensdauer des Speichers vergrößert werden, wobei dies insbesondere für Akkumulatoren ein wichtiger Gesichtspunkt darstellt, der durch die vorliegende Erfindung überraschend verbessert werden kann. In particular, the method can be carried out as simply and inexpensively as the storage capacity required for full availability can be reduced or the number of charging and discharging that must be made to adjust the state of charge of the energy storage with external energy sources can be reduced. It should be noted that the energy storage can draw power through the power network through energy trading. This service must be purchased and recalled at a specific time, otherwise the system will malfunction. Actual grid frequency is insignificant for this process as it does not affect the frequency of the grid in the case of a planned, simultaneous feed-in and take-out of a power. Rather, it is important that the feed-in and the removal of this power take place as synchronously as possible. With a constant capacity of the energy storage, as a result of the reduced charging / discharging cycles, the operational life of the storage can be increased, this being an important consideration, in particular for accumulators, which can be surprisingly improved by the present invention.

Weiterhin können die Regelleistungslieferanten, insbesondere die Energieerzeuger und/oder Energieverbraucher, unabhängig von der Höhe und Richtung der Abweichung der Netzfrequenz gezielt eine ausreichende Menge an positiver oder negativer Regelleistung bereitstellen. Furthermore, the control power suppliers, in particular the energy producers and / or energy consumers, selectively provide a sufficient amount of positive or negative control power regardless of the amount and direction of the deviation of the grid frequency.

Darüber hinaus kann das Verfahren mit sehr wenigen Verfahrensschritten durchgeführt werden, wobei dieselben einfach und reproduzierbar sind. Moreover, the process can be carried out with very few process steps, the same being simple and reproducible.

Das vorliegende Verfahren dient zur Bereitstellung von Regelleistung zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes. Wie in der Einleitung bereits dargelegt, verändert sich in einem Wechselstromnetz die Frequenz, falls das Gleichgewicht zwischen Energieverbrauch und Energiebereitstellung nicht eingehalten wird. The present method serves to provide control power for stabilizing an AC network. As already explained in the introduction, the frequency changes in an AC grid if the balance between energy consumption and energy supply is not maintained.

Die Regelenergie oder Regelleistung wird an das Stromnetz abgegeben (positive Regelenergie oder positive Regelleistung) oder aus dem Stromnetz aufgenommen (negative Regelenergie oder negative Regelleistung). Positive Regelleistung kann durch Energieeinspeisung, beispielsweise Energieeintrag eines Energiespeichers oder durch Zuschalten eines Kraftwerks, oder durch Drosselung eines Verbrauchers in das Netz zugeführt werden. Negative Regelleistung kann dem Netz durch Energieaufnahme eines Energiespeichers, Drosselung einer Energiequelle, beispielsweise eines Kraftwerks, oder durch Zuschalten eines Verbrauchers in das Netz eingespeist werden. Weitere wichtige Informationen hierzu finden sich im Stand der Technik, wobei insbesondere auf die in der Einleitung diskutierten Dokumente Bezug genommen wird. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass die Begriffe Regelleistung und Regelenergie für die Zwecke dieser Erfindung einen ähnlichen Bedeutungsgehalt aufweisen. The control energy or control power is delivered to the power grid (positive control energy or positive control power) or taken from the mains (negative control energy or negative control power). Positive control power can be through energy supply, such as energy input of an energy storage or by Connecting a power plant, or be fed by throttling a consumer into the grid. Negative control power may be supplied to the grid by absorbing energy from an energy store, throttling an energy source, such as a power plant, or by connecting a load to the grid. Further important information on this can be found in the prior art, reference being made in particular to the documents discussed in the introduction. In this context, it should be noted that the terms control power and control power have similar meaning for purposes of this invention.

Üblich wird Regelleistung für eine bestimmte Nennleistung vom Anbieter dem Netzbetreiber zur Verfügung gestellt. Unter der Nennleistung ist vorliegend die Leistung zu verstehen, mit der die Regelleistungsquelle mindestens präqualifiziert ist, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Allerdings kann die Präqualifikationsleistung höher sein als die Nennleistung, die dem Netzbetreiber maximal zur Verfügung gestellt wird. Diese Nennleistung kann auch als kontrahierte Höchstleistung bezeichnet werden, da diese Leistung dem Netz maximal bereitgestellt wird. Normally, control power for a given nominal power is provided by the provider to the network operator. In this case, the nominal power is to be understood as meaning the power with which the control power source, which is operated by a method according to the invention, is at least prequalified. However, the prequalification performance may be higher than the nominal power provided to the network operator at maximum. This nominal power can also be referred to as contracted maximum power, as this power is provided to the grid at maximum.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Stabilisierung eines Wechselstromnetzes. Wechselstromnetze zeichnen sich durch eine Änderung der Polung des elektrischen Stromes aus, wobei sich positive und negative Augenblickswerte so ergänzen, dass der Strom im zeitlichen Mittel null ist. Diese Netze werden im Allgemeinen zur Übertragung von elektrischer Energie eingesetzt. The method according to the invention serves to stabilize an AC network. AC grids are characterized by a change in the polarity of the electrical current, with positive and negative instantaneous values complementing each other so that the current is zero on average over time. These networks are generally used for the transmission of electrical energy.

Üblich werden die Wechselstromnetze mit einer Vorgabefrequenz betrieben, die in Europa, insbesondere in Deutschland, bei 50 Hz liegt. Im nordamerikanischen Raum beträgt die Vorgabefrequenz hingegen 60 Hz. Diese Vorgabefrequenz wird vielfach auch als Sollfrequenz bezeichnet. Usually, the AC grids are operated at a default frequency, which is in Europe, especially in Germany, at 50 Hz. In contrast, in North America, the default frequency is 60 Hz. This default frequency is often referred to as the desired frequency.

Um diese Vorgabefrequenz werden vom Netzbetreiber üblich Frequenzbereiche definiert, außerhalb derer positive oder negative Regelleistung erbracht werden muss. Genaue Angaben hierzu finden sich in europäischen Normen (Handbook), die zum Betreiben des europäischen Verbundsystems UCTE (Union for the Coordination of Transmission of Electricity) erarbeitet wurden und in nationalen Richtlinien (z.B. Transmission Code für Deutschland) umgesetzt werden. Frequency bands are usually defined by the network operator around this default frequency outside of which positive or negative control power must be provided. Exact details can be found in European standards (Handbook), which were developed to operate the European network system UCTE (Union for the Coordination of Transmission of Electricity) and are implemented in national guidelines (eg Transmission Code for Germany).

Gegenwärtig gibt es für die Quellen zur Bereitstellung von Primärregelleistung zwei Toleranzen, die hinsichtlich der Frequenzabweichungen relevant sind. Zum einen ist dies die Frequenzmessgenauigkeit. Diese darf maximal +/–10 mHz betragen. Zudem gibt es einen sogenannten Unempfindlichkeitsbereich von maximal +/–10 mHz, der den Primärregelleistung erbringenden Quellen zugestanden wird. Um ein Agieren der Regelleistungsquellen entgegen der erwünschten Richtung in jedem Fall zu vermeiden, haben die Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland in ihren Rahmenverträgen beispielsweise ein Band von +/–10 mHz um den Sollwert von 50 Hz festgelegt, in dem keine Primärregelleistung zu erbringen ist. Selbst bei maximaler Frequenzmessgenauigkeit von +10 mHz oder –10 mHz ist so ein Erbringen von Regelleistung entgegen der erwünschten Richtung ausgeschlossen. Außerhalb dieser Grenzen muss gemäß den Vertragsbedingungen Regelleistung bereitgestellt werden. At present, there are two tolerances for sources of primary control power that are relevant to frequency deviations. First, this is the frequency measurement accuracy. This must not exceed +/- 10 mHz. In addition, there is a so-called insensitivity range of a maximum of +/- 10 mHz, which is granted to the primary control power sources. In order to avoid operating the control power sources in any case contrary to the desired direction, the transmission system operators in Germany have specified in their framework contracts, for example, a band of +/- 10 mHz around the setpoint of 50 Hz, in which no primary control power is to be provided. Even with maximum frequency accuracy of +10 mHz or -10 mHz, the provision of control power against the desired direction is excluded. Outside these limits, reserve power must be provided in accordance with the terms of the contract.

Die Bandbreite des Frequenzbandes, welches zur Beurteilung einer dauerhaften Frequenzabweichung herangezogen wird, ist für die vorliegende Erfindung nicht kritisch und kann demgemäß an die Vorgaben der Netzbetreiber angepasst werden. Hierbei kann sich das erfindungsgemäß zur Festlegung der Regelleistungserbringung gemäß einem geänderten Modus verwendete Frequenzband von dem Frequenzbereich unterscheiden, welches dazu dient, die Erbringung von Regelleistung gemäß den Standardvorgaben zu beschreiben. So wird im Weiteren der Begriff Totband dazu verwendet die Erbringung einer Regelleistung gemäß den Standardvorgaben darzulegen, wohingegen der Begriff Frequenzband ein Bereich von Frequenzen beschreibt, der dazu dient festzulegen, ob eine Regelung auf eine variable Regelfrequenz erfolgen kann, wie dies nachfolgend beschrieben ist. The bandwidth of the frequency band, which is used to assess a permanent frequency deviation is not critical to the present invention and can be adapted accordingly to the requirements of the network operator. Here, the frequency band used according to the invention for determining the control power supply according to a changed mode may differ from the frequency range which serves to describe the provision of control power according to the standard specifications. Thus, the term deadband is used hereinafter to indicate the provision of a control power according to the standard specifications, whereas the term frequency band describes a range of frequencies, which serves to determine whether a control can be made to a variable control frequency, as described below.

Hierbei kann das Frequenzband, welches um die Vorgabefrequenz definiert ist, dem Totband entsprechen. Gemäß einer weiteren Alternativen kann das Frequenzband größer sein als das Totband. Weiterhin kann das Totband größer sein als das Frequenzband. Here, the frequency band, which is defined by the default frequency, correspond to the dead band. According to another alternative, the frequency band may be larger than the deadband. Furthermore, the deadband may be larger than the frequency band.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei einer dauerhaften Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes über einen festgelegten Zeitraum die Bereitstellung der Regelleistung mit dem Energiespeicher geändert. Demgemäß wird überprüft, ob die Netzfrequenz dauerhaft außerhalb des um die Vorgabefrequenz definierten Frequenzbandes liegt. Bei einer dauerhaften Abweichung der Netzfrequenz über einen festgelegten Zeitraum wird die Bereitstellung der Regelleistung geändert. According to the present invention, the provision of the control power is changed with the energy storage at a permanent frequency deviation outside the frequency band over a specified period. Accordingly, it is checked whether the network frequency is permanently outside the frequency band defined by the default frequency. In the event of a permanent deviation of the mains frequency over a defined period, the provision of the control power is changed.

Der festgelegte Zeitraum richtet sich nach den Erfordernissen des Netzbetreibers und kann demgemäß variabel sein. Gemäß den gegenwärtig in Europa gültigen Regularien muss eine Primärregelleistungsquelle die Primärregelleistung in Europa mindestens für einen Zeitraum von 15 Minuten erbringen können. In Amerika gelten andere Regelungen, wobei die vorliegende Erfindung grundsätzlich nicht auf eine bestimmte Region oder ein bestimmtes Regelwerk eingeschränkt werden soll. Vorteilhaft kann der festgelegte Zeitraum beispielsweise im Bereich von 0 Minuten bis 24 Stunden, bevorzugt 1 Minute bis 8 Stunden, vorzugsweise 2 Minuten bis 1 Stunde und besonders bevorzugt 5 Minuten bis 30 Minuten liegen. Vorzugsweise sind solche Zeiträume zu wählen, innerhalb derer es den anderen Regelleistungsarten (beispielsweise SRL und ggfs. MRL) möglich sein sollte, etwaige Störungen zu kompensieren. The specified period of time depends on the requirements of the network operator and can accordingly be variable. According to the regulations currently in force in Europe, a primary balancing power source must be able to provide the primary balancing power in Europe for a minimum of 15 minutes. In America, other regulations apply, In principle, the present invention should not be restricted to a specific region or a specific set of rules. Advantageously, the specified period may for example be in the range of 0 minutes to 24 hours, preferably 1 minute to 8 hours, preferably 2 minutes to 1 hour and more preferably 5 minutes to 30 minutes. Preferably, such time periods should be chosen within which the other types of control power (for example SRL and if necessary MRL) should be able to compensate for any disturbances.

Eine dauerhafte Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes ist gegeben, falls über den zuvor dargelegten festgelegten Zeitraum die Netzfrequenz zumindest zu 60 %, vorzugsweise mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 90 %, speziell bevorzugt mindestens 95 % und besonders bevorzugt mindestens 99 % einseitig oberhalb oder unterhalb des Frequenzbandes liegt, innerhalb dessen keine Regelung erforderlich ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung bedeutet eine dauerhafte Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes, dass die Frequenz über den gesamten Zeitraum außerhalb des Frequenzbandes liegt. A permanent frequency deviation outside the frequency band is given if, over the predetermined period of time set out above, the network frequency is at least 60%, preferably at least 80%, preferably at least 90%, especially preferably at least 95% and particularly preferably at least 99% on one side above or below the frequency band within which no regulation is required. According to a particularly preferred embodiment, a permanent frequency deviation outside the frequency band means that the frequency is outside the frequency band over the entire period.

Falls eine dauerhafte Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes über einen festgelegten Zeitraum vorliegt, erfolgt nach diesem festgelegten Zeitraum eine Änderung der Vorgabefrequenz des Energiespeichers auf eine variable Regelfrequenz. Demgemäß wird die feste Vorgabefrequenz durch eine änderbare Regelfrequenz ersetzt. Hierbei kann auf eine zuvor festgelegte Frequenz geregelt werden, die, je nach Abweichung, oberhalb oder unterhalb des vorgegebenen Frequenzbandes liegen kann. Beispielsweise kann bei einem Eintreten der zuvor definierten Voraussetzungen eine Regelfrequenz festgelegt werden, die beispielsweise um 10 mHz, 20 mHz, 30 mHz höher oder tiefer liegt, als die Vorgabefrequenz, je nach Art der zuvor festgestellten dauerhaften Abweichung der Netzfrequenz. Bei einer Abweichung der Netzfrequenz zu geringeren Werten, also beispielsweise bei einem Durchschnittswert von 49,95 Hz, kann – ebenfalls beispielsweise – eine Regelfrequenz von 49,98 Hz eingestellt werden. Hierbei können bei einer fortgesetzten einseitigen Frequenzabweichung in Stufen weitere Änderungen vorgenommen werden, so dass beispielsweise bei einer dauerhaften Frequenzabweichung nach 5 Minuten auf eine Regelfrequenz von 49,99 Hz und nach weiteren 5 Minuten auf 49,98 Hz geregelt wird. If there is a permanent frequency deviation outside the frequency band over a specified period of time, a change in the preset frequency of the energy store to a variable control frequency takes place after this specified period of time. Accordingly, the fixed preset frequency is replaced by a variable frequency control. In this case, it is possible to control to a previously defined frequency which, depending on the deviation, can be above or below the predetermined frequency band. For example, upon entering the previously defined conditions, a control frequency can be set, for example, 10 mHz, 20 mHz, 30 mHz higher or lower than the default frequency, depending on the nature of the previously determined permanent deviation of the network frequency. In the case of a deviation of the mains frequency to lower values, that is to say for example with an average value of 49.95 Hz, a control frequency of 49.98 Hz can likewise be set. Here, in a continued unilateral frequency deviation in stages further changes can be made so that, for example, in a permanent frequency deviation after 5 minutes to a control frequency of 49.99 Hz and after another 5 minutes to 49.98 Hz is regulated.

Hierbei kann die Änderung der Vorgabefrequenz auf eine änderbare Regelfrequenz sehr klein ausfallen, so dass gegebenenfalls der Frequenzwert der Vorgabefrequenz beibehalten wird, jedoch eine gegenüber den Standardvorgaben geänderte Regelleistung erbracht wird. In this case, the change in the default frequency to a changeable control frequency can be very small, so that, if appropriate, the frequency value of the default frequency is maintained, but a comparison with the standard specifications modified control power is provided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die variable Regelfrequenz durch eine gleitende Mittelwertbildung der gemessenen Frequenz bestimmt werden. According to a preferred embodiment, the variable control frequency can be determined by a sliding averaging of the measured frequency.

Geleitende Mittelwertbildung bedeutet, dass nicht sämtliche Datenpunkte zur Berechnung des Mittelwerts herangezogen werden, sondern lediglich ein Teil derselben. Vorzugsweise werden zur Berechnung des gleitenden Mittelwerts die Daten berücksichtigt, die über einen Zeitraum bestimmt wurden, der höchstens dem dreifachen, vorzugsweise höchstens dem doppelten des zuvor definierten festgelegten Zeitraums entspricht. Es kann sich insbesondere auch nur um einen Teil des zuvor definierten festgelegten Zeitraums handeln. Beispielsweise kann der Zeitraum, über den die Werte zur Bestimmung des geleitenden Mittelwerts, gesammelt werden, im Bereich von 3 Minuten bis 2 Stunden, vorzugsweise 5 Minuten bis 1 Stunde und besonders bevorzugt 10 Minuten bis 30 Minuten liegen. Guiding averaging means that not all data points are used to calculate the mean, but only part of it. Preferably, the moving average is calculated by taking into account the data determined over a period not exceeding three times, preferably not more than twice that of the previously defined period. In particular, it may also only be part of the defined period of time defined above. For example, the time period over which the values for determining the conducting average are collected may be in the range of 3 minutes to 2 hours, preferably 5 minutes to 1 hour and more preferably 10 minutes to 30 minutes.

Hierbei können die Mittelwerte auf verschiedenste Weisen gebildet werden, wie beispielsweise eine einfache Verschiebung, ohne Gewichtung der Daten (simple moving average (SMA)). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein gewichteter gleitender Mittelwert (weighted moving average (WMA)), bei dem die jüngeren Daten vorzugsweise ein höheres Gewicht aufweisen als die älteren, zur Bestimmung der variablen Frequenz eingesetzt werden. Hierbei kann eine einfache Gewichtung vorgenommen werden oder eine exponentielle Glättung durchgeführt werden. Die Anzahl der Datenpunkte hängt hierbei von der Häufigkeit der Frequenzmessung ab, wobei zur Reduktion des Speicherplatzes auch die Mittelwerte der Daten eingesetzt werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung werden innerhalb eines Zeitraums von 1 Minute mindestens 10 Datenpunkte gebildet, die zur Bestimmung des Mittelwertes eingesetzt werden können. Here, the mean values can be formed in a variety of ways, such as a simple shift, without weighting the data (simple moving average (SMA)). According to a preferred embodiment, a weighted moving average (WMA) in which the younger data is preferably of a higher weight than the older one may be used to determine the variable frequency. Here, a simple weighting can be done or an exponential smoothing can be performed. The number of data points depends on the frequency of the frequency measurement, whereby the average values of the data can be used to reduce the memory space. According to a preferred embodiment, within a period of 1 minute at least 10 data points are formed, which can be used to determine the mean value.

Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die absolute Differenz zwischen der mittleren Netzfrequenz und der Vorgabefrequenz bei der Leistungserbringung durch den Energiespeicher berücksichtigt wird. Die mittlere Netzfrequenz kann beispielsweise aus den Netzfrequenzen über eine Mittelwertbildung erfolgen, die auf zuvor dargelegten Verfahren beruht, die auch zur Bestimmung der variablen Regelfrequenz eingesetzt werden, wobei die erhaltene mittlere Netzfrequenz beispielsweise einer theoretisch einzustellenden variablen Regelfrequenz entsprechen kann. So kann bei einer starken Abweichung der mittleren Netzfrequenz von der Vorgabefrequenz vorgesehen sein, dass eine Regelung auf eine fixierte höhere oder tiefere variable Regelfrequenz erfolgt, wobei diese fixierte höhere oder tiefere Frequenz zwischen der mittleren Netzfrequenz und der Vorgabefrequenz liegt. Hierdurch kann eine unzulässige Verschiebung der Vorgabefrequenz bei einem sehr hohen Anteil an Regelleistung, die durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt wird, vermieden werden. Weiterhin kann eine systemkonforme Regelung sichergestellt werden. It can also be provided according to the invention that the absolute difference between the mean network frequency and the default frequency in the provision of the service by the energy store is taken into account. The mean network frequency can be done, for example, from the network frequencies via an averaging, which is based on previously set out procedures that are also used to determine the variable control frequency, the average power frequency obtained may correspond, for example, a theoretically adjustable variable control frequency. Thus, in the case of a strong deviation of the average network frequency from the predefined frequency, it may be provided that regulation takes place on a fixed higher or lower variable control frequency, this fixed higher or lower frequency between the average network frequency and the default frequency is. In this way, an impermissible shift of the preset frequency can be avoided with a very high proportion of control power provided by the method according to the invention. Furthermore, a system-compliant control can be ensured.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Ladezustand des Energiespeichers bei der Festlegung der variablen Regelfrequenz berücksichtigt werden. Falls der Ladezustand des Energiespeichers zu Beginn einer Phase, bei der positive Regelleistung zu erbringen ist, relativ hoch ist, kann beispielsweise der festgelegte Zeitraum, über den auf die Vorgabefrequenz geregelt wird, verlängert werden. Bei einem relativ tiefen Ladezustand des Energiespeichers kann entsprechend, falls negative Regelleistung zu erbringen ist, dieser Zeitraum ebenfalls vergrößert werden. According to a further embodiment, the state of charge of the energy store can be taken into account in the determination of the variable control frequency. For example, if the state of charge of the energy store is relatively high at the beginning of a phase at which positive control power is to be provided, the fixed period over which the default frequency is controlled may be extended. In the case of a relatively low state of charge of the energy store, if a negative control power is to be provided, this period can likewise be increased.

Ferner kann vorgesehen sein, dass überprüft wird, ob eine Änderung der Regelleistungserbringung auf eine variable Regelfrequenz zu einer Optimierung des Ladezustandes führt. In diesem Zusammenhang kann bei einem entsprechenden Ladezustand auch eine Standardregelung beibehalten werden, gemäß der Regelleistung bei einer Abweichung von der Vorgabefrequenz erbracht wird, obwohl eine Änderung auf eine variable Regelfrequenz möglich wäre. Furthermore, it can be provided that it is checked whether a change in the control power supply to a variable control frequency leads to an optimization of the state of charge. In this context, with a corresponding state of charge and a standard control can be maintained, according to the control power is provided at a deviation from the default frequency, although a change to a variable control frequency would be possible.

Die Regelung auf eine variable Regelfrequenz kann über einen beliebigen Zeitraum beibehalten werden. Eine Rückführung der Bereitstellung von Regelleistung gemäß den Standardvorgaben, bei der auf die Vorgabefrequenz geregelt wird, kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass bei einem vorgegebenen Ladezustand des Energiespeichers die Regelung auf die variable Regelfrequenz beendet wird. Control to a variable control frequency can be maintained for any period of time. A return of the provision of control power according to the standard specifications, in which is controlled to the default frequency, can be achieved, for example, that is terminated at a predetermined state of charge of the energy storage, the control on the variable control frequency.

Weiterhin kann überprüft werden, ob sich die variable Regelfrequenz ohne spezielle Maßnahmen über einen längeren Zeitraum im Frequenzband befindet, welches um die Vorgabefrequenz definiert ist. In dieser Ausführungsform kann die variable Regelfrequenz beispielsweise durch eine gewichtete Mittelwertbildung festgelegt werden. Falls diese Überprüfung dazu führt, dass sich die variable Regelfrequenz über einen längeren Zeitraum im Frequenzband befindet, kann die Regelung auf eine variable Regelfrequenz rückgängig gemacht werden. Furthermore, it can be checked whether the variable control frequency is without special measures over a longer period in the frequency band, which is defined by the default frequency. In this embodiment, the variable control frequency can be determined, for example, by a weighted averaging. If this check results in the variable control frequency being in the frequency band for an extended period of time, the control can be reversed to a variable control frequency.

Dieser längere Zeitraum unterliegt keinen speziellen Bedingungen, so dass dieser beliebig gewählt werden kann. Beispielsweise kann dieser längere Zeitraum identisch zu dem festgelegten Zeitraum sein, der im Bezug auf die dauerhafte Frequenzabweichung bestimmt wurde. Weiterhin kann dieser längere Zeitraum auch wesentlich kürzer sein, so dass dieser Zeitraum beispielsweise im Bereich von 1 Sekunde bis 1 Stunde liegen kann, vorzugsweise 1 Minute bis 30 Minuten. This longer period is not subject to any special conditions, so that it can be chosen arbitrarily. For example, this longer period of time may be identical to the specified period of time determined with respect to the permanent frequency deviation. Furthermore, this longer period may also be significantly shorter, so that this period may for example be in the range of 1 second to 1 hour, preferably 1 minute to 30 minutes.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei einem Eintritt der Frequenz in das zuvor definierte Frequenzband, ein Totband oder einen anderen Frequenzwertbereich die Regelung auf eine variable Regelfrequenz beendet wird. Furthermore, it can be provided that, when the frequency enters the previously defined frequency band, a dead band or another frequency value range, the regulation to a variable control frequency is terminated.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass nach einer vorgegebenen Zeitdauer, über die auf eine variable Regelfrequenz geregelt wurde, diese Ausnahmeregelung rückgängig gemacht wird und gemäß den Regularien auf die Vorgabefrequenz geregelt wird. So kann der Netzbetreiber beispielsweise eine zeitliche Begrenzung der Änderung der Regelfrequenz vorsehen, so dass beispielsweise nach höchstens 2 Tagen, bevorzugt nach höchstens 1 Tag, vorzugsweise nach höchstens 6 Stunden und besonders bevorzugt höchstens 2 Stunden auf die ursprüngliche Vorgabefrequenz geregelt wird. Eine gegebenenfalls notwendige Einstellung des Ladezustandes des Energiespeichers kann über das Stromnetz durch Stromhandel erfolgen, wie dies zuvor dargelegt wurde. Hierbei ist auf eine möglichst synchrone Einspeisung und Entnahme der Energie beziehungsweise Leistung zu achten. Alternatively, it can be provided that after a predetermined period of time, was regulated by a variable control frequency, this exception rule is reversed and regulated according to the rules on the default frequency. For example, the network operator can provide a time limit for the change of the control frequency, so that, for example, after a maximum of 2 days, preferably after a maximum of 1 day, preferably after a maximum of 6 hours and more preferably at most 2 hours, the original default frequency is regulated. Any necessary adjustment of the state of charge of the energy storage device can be done via the power grid by electricity trading, as stated above. It is important to ensure the most synchronous feeding and removal of energy or power.

Allerdings kann dies mit Nachteilen hinsichtlich der Einhaltung der Vorgabefrequenz des Wechselstromnetzes einhergehen, falls sehr viele Einheiten im Stromnetz vorhanden sind, deren Vorgabefrequenz gemäß dem vorliegenden Verfahren nach einem festgelegten Zeitraum durch eine variable Regelfrequenz ersetzt wird. Demgemäß kann in einer bevorzugten Ausführungsform die variable Regelfrequenz solange beibehalten werden, bis der Ladezustand des Energiespeichers eine Regelung auf die Vorgabefrequenz erlaubt. However, this can be associated with disadvantages in terms of compliance with the default frequency of the AC mains, if there are many units in the power grid, the default frequency is replaced according to the present method after a specified period by a variable control frequency. Accordingly, in a preferred embodiment, the variable control frequency can be maintained until the state of charge of the energy store allows control to the default frequency.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung kann die Möglichkeit zur Änderung der Regelfrequenz von der Tageszeit abhängig sein. Hierdurch kann beispielsweise eine hohe Stabilität des Netzes auch bei erwartungsgemäß besonderen Lastverhältnissen im Netz sichergestellt werden. So kann bei Spitzenlasten eine Anpassung der Regelfrequenz, welche zur Regeneration des Energiespeichers aufgrund der Abweichung der Netzfrequenz von der Vorgabefrequenz über einen längeren Zeitraum sinnvoll wäre, ausgeschlossen werden. According to a particular embodiment, the possibility of changing the control frequency may be dependent on the time of day. As a result, for example, a high stability of the network can be ensured even with expected special load conditions in the network. Thus, at peak loads an adjustment of the control frequency, which would be useful for the regeneration of the energy storage due to the deviation of the mains frequency from the default frequency over a longer period, are excluded.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren nur von einem Teil der Primärregelleistungserbringer, insbesondere Speichern, bzw. bis zu einer von diesen Quellen zu erbringenden maximalen Gesamt-Primärregelleistung praktiziert wird. A further preferred embodiment consists in that the method according to the invention is practiced only by a part of the primary control power providers, in particular stores, or up to a maximum total primary control power to be provided by these sources.

In einer weiteren Ausführungsform werden die oben dargelegt festgelegten Zeiträume und die Anpassung der Regelfrequenz für länger andauernde Abweichungen der Frequenz nach oben anders festgelegt als für länger andauernde Abweichungen der Frequenz nach unten. In a further embodiment, the time periods set forth above and the adjustment of the control frequency for longer duration deviations of the frequency are set differently upwards than for longer duration deviations of the frequency.

In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass durch das Verfahren ein Beitrag zur Stabilisierung des Netzes auch bei einer relativ geringen Kapazität des Energiespeichers erreicht werden kann, da eine Bereitstellung von Regelleistung auch stattfinden kann, falls die Netzfrequenz über einen sehr langen Zeitraum außerhalb des Totbandes liegt, innerhalb dessen keine Regelung notwendig ist. In this context, it should be noted that the method can contribute to the stabilization of the network even with a relatively small capacity of the energy store, since provision of control power can also take place if the network frequency is outside the deadband for a very long period of time, within which no regulation is necessary.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung kann eine Regeneration des Energiespeichers auch dann noch erfolgen, wenn die gemessene Frequenz längerfristig einseitig außerhalb eines Totbandes liegt. Insbesondere kann ein Energiespeicher bei einer dauerhaften negativen Abweichung außerhalb eines Totbandes durch einen Übergang auf eine variable Regelfrequenz beispielsweise auch dann Energie aufnehmen, wenn die Frequenz unterhalb der Vorgabefrequenz liegt und eigentlich positive Regelleistung bereitgestellt werden müsste. Diese Ausgestaltung ist insbesondere in Zusammenhang mit der Art und Weise der Ausnutzung von Toleranzen, die beispielsweise hinsichtlich der Höhe der Regelleistungserbringung, der Zeit, innerhalb der die Regelleistung zu erbringen ist, und den Frequenztoleranzen geeignet, den Ladezustand zu optimieren. According to a particular embodiment, a regeneration of the energy storage even then take place when the measured frequency is longer term on one side outside a deadband. In particular, an energy storage in the event of a permanent negative deviation outside a dead band can also absorb energy by transitioning to a variable control frequency, for example, if the frequency is below the preset frequency and actually positive control power would have to be provided. This embodiment is particularly suitable in connection with the manner of exploiting tolerances, which, for example, with regard to the amount of control power delivery, the time within which the control power is to be provided, and the frequency tolerances, are able to optimize the state of charge.

Beispielsweise kann vermehrt negative Regelleistung bereitgestellt werden, falls der Ladezustand des Energiespeichers aufgrund einer Netzfrequenz, die im Mittel über einen längeren Zeitraum unterhalb der Vorgabefrequenz liegt, sehr tief ist. Hierbei können Toleranzen, beispielsweise die dem Regelleistungserbringer vom Netzbetreiber zugestandenen Toleranzen, im Hinblick auf die Netzfrequenz, die Höhe der Regelleistung abhängig von der Frequenzabweichung, die Unempfindlichkeit hinsichtlich der Frequenzänderung, und den Zeitraum, innerhalb der die Regelleistung zu erbringen ist, ausgenutzt werden, um den Ladezustand des Energiespeichers an die Erfordernisse anzupassen. So kann anstatt der vorgesehenen negativen Regelleistung beispielsweise mindestens 105 %, vorzugsweise mindestens 110% und besonders bevorzugt mindestens 115% dieser Regelleistung erbracht werden. Falls bei einem tiefen Ladezustand nun positive Regelleistung bereitgestellt werden muss, so wird in diesem Fall möglichst genau die vertraglich zu erbringende Leistung bereitgestellt. Weiterhin kann die Energieaufnahme bei einem tiefen Ladezustand unmittelbar erfolgen, während die Energieeinspeisung zu einem gemäß den Regularien spätest möglichen Zeitpunkt bzw. mit einem gemäß den Regularien möglichst langsamen Anstieg erfolgt. Weiterhin kann die durch den Netzbetreiber zugestandene Frequenztoleranz verwendet werden, indem eine Messung mit einer höheren Genauigkeit durchgeführt wird, wobei die hierdurch gewonnene Differenz zur zugestandenen Messungenauigkeit gezielt eingesetzt wird, um gemäß den Regularien, d. h. im gegebenen Toleranzrahmen, bei niedrigem Ladezustand möglichst wenig Leistung in das Netz einzuspeisen bzw. möglichst viel Leistung aus dem Netz aufzunehmen. Bei einem hohen Ladezustand kann spiegelverkehrt verfahren werden. So ist beispielsweise eine hohe Energieabgabe bei Bereitstellung einer positiven Regelleistung und eine geringe Energieaufnahme bei Bereitstellung einer negativen Regelleistung möglich bzw. zu realisieren. For example, more negative control power can be provided if the state of charge of the energy storage is very low due to a network frequency, which is on average over a longer period below the default frequency. In this case, tolerances, for example the tolerances granted to the control power provider by the network operator, with regard to the mains frequency, the amount of control power depending on the frequency deviation, the insensitivity to the frequency change, and the period within which the control power is to be provided, can be exploited adjust the state of charge of the energy storage to the requirements. Thus, for example, at least 105%, preferably at least 110% and particularly preferably at least 115% of this control power can be provided instead of the planned negative control power. If, in the case of a low state of charge, positive control power now has to be provided, then the power to be provided by contract is provided as precisely as possible in this case. Furthermore, the energy intake can take place immediately in the case of a low charge state, while the energy is fed in at the latest possible time according to the regulations or with a rise which is as slow as possible according to the regulations. Furthermore, the frequency tolerance granted by the network operator can be used by performing a measurement with a higher accuracy, the difference thus obtained being used specifically for the assigned measurement inaccuracy, in order, in accordance with the regulations, ie. H. in the given tolerance frame, with low charge state as little power as possible to feed into the network or to record as much power from the network. In a high state of charge can be mirrored procedure. For example, a high energy output when providing a positive control power and a low power consumption while providing a negative control power is possible or realized.

Unter der Toleranz bezüglich des Betrags der bereitgestellten Regelleistung und der Toleranz bei der Bestimmung der Frequenzabweichung usw. ist erfindungsgemäß zu verstehen, dass vom Netzbetreiber, aufgrund technischer Rahmenbedingungen, wie der Messgenauigkeit beim Bestimmen der erbrachten Regelleistung oder der Netzfrequenz, gewisse Abweichungen zwischen einer idealen Sollleistung und der tatsächlich erbrachten Regelleistung akzeptiert werden. Die Toleranz kann vom Netzbetreiber gewährt sein, könnte aber auch einer gesetzlichen Vorgabe entsprechen. The tolerance with regard to the amount of the control power provided and the tolerance in determining the frequency deviation, etc., is to be understood by the network operator to be certain deviations between an ideal nominal power due to technical conditions, such as the measurement accuracy in determining the control power supplied or the grid frequency and the actual control power actually delivered. The tolerance may be granted by the network operator, but could also comply with a legal requirement.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung kann die Zuführung von Energie in den Energiespeicher von der Tageszeit abhängig sein. Hierdurch kann eine hohe Stabilität des Netzes auch bei einer hohen Last bei bestimmten Tageszeiten sichergestellt werden. So kann bei Spitzenlasten eine Regeneration des Energiespeichers, die aufgrund der Abweichung der Netzfrequenz von der Vorgabefrequenz über einen längeren Zeitraum sinnvoll wäre, ausgeschlossen werden. According to a particular embodiment, the supply of energy in the energy storage may be dependent on the time of day. As a result, a high stability of the network can be ensured even at a high load at certain times of the day. Thus, at peak loads, a regeneration of the energy storage, which would be useful due to the deviation of the mains frequency from the default frequency over a longer period, are excluded.

Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere Energiespeicher gemäß dem vorliegenden Verfahren eingesetzt werden. In einer besonderen Ausführungsform können hierbei alle oder nur ein Teil dieser Energiespeicher eine an den Ladungszustand der Energiespeicher angepasste Regelleistung erbringen, wie diese zuvor dargelegt wurde. Furthermore, it can be provided that a plurality of energy stores are used in accordance with the present method. In a particular embodiment, in this case, all or only a part of these energy stores can provide a control power adapted to the state of charge of the energy store, as has been explained above.

Die Größe der Energiespeicher innerhalb des Pools kann dabei variieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird bei den verschiedenen Energiespeichern eines Pools bei der Ausnutzung von Toleranzen, insbesondere der Wahl der Bandbreite im Totband, der Wechsel von einer Parametereinstellung auf eine andere nicht synchron, sondern gezielt zeitlich versetzt vorgenommen, um etwaige Störungen im Netz möglichst gering oder zumindest tolerabel zu halten. The size of the energy storage within the pool can vary. In a particularly preferred embodiment, in the various energy stores of a pool in the use of tolerances, in particular the choice of bandwidth in the deadband, the change from one parameter setting to another not synchronously, but deliberately offset in time to minimize any disturbances in the network or at least tolerable.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform variieren die bei den verschiedenen Verfahrensweisen genutzten Toleranzen, insbesondere der Wahl der Bandbreite im Totband abhängig von der Tageszeit, dem Wochentag oder der Jahreszeit. Zum Beispiel können in einem Zeitraum von 5 min vor bis 5 min nach dem Stundenwechsel Toleranzen enger definiert werden. Dies ist darin begründet, dass hier oft sehr rapide Frequenzänderungen stattfinden. Es kann im Interesse der Übertragungsnetzbetreiber liegen, dass hier geringere Toleranzen vorliegen und damit die Regelenergiebereitstellung sicherer im Sinne von schärfer erfolgt. In a further preferred embodiment, the tolerances used in the various methods, in particular the choice of bandwidth in the dead band, vary depending on the time of day, the day of the week or the season. For example, within a period of 5 minutes to 5 minutes after the hour change, tolerances may be more narrowly defined. This is due to the fact that often very rapid frequency changes take place here. It may be in the interest of transmission system operators that there are lower tolerances and thus the control energy supply is more secure in the sense of sharper.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Rahmen der Vorgaben zur Erbringung von Regelleistung vorgesehen sein, dass durch den Energiespeicher durchschnittlich mehr Energie aus dem Netz aufgenommen als eingespeist wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass gemäß den Regularien einschließlich der zuvor dargelegten Verfahrensweise bevorzugt sehr viel negative Regelleistung bereitgestellt wird, wohingegen gemäß den Regularien einschließlich der zuvor dargelegten Vorgehensweise bevorzugt nur die mindestens zugesicherte Leistung an positiver Regelleistung erbracht wird. Vorzugsweise wird durchschnittlich mindestens 0,1 % mehr an Energie aus dem Netz entnommen als eingespeist, insbesondere mindestens 0,2 %, bevorzugt mindestens 0,5 %, besonders bevorzugt mindestens 1,0 %, speziell bevorzugt 5%, wobei diese Werte auf einen Durchschnitt bezogen sind, der über einen Zeitraum von mindestens 15 Minuten, vorzugsweise mindestens 4 Stunden, besonders bevorzugt mindestens 24 Stunden und speziell bevorzugt mindestens 7 Tage gemessen wird, und sich auf die eingespeiste Energie beziehen. According to a further embodiment, it can be provided within the scope of the specifications for the provision of control power that on average more energy is absorbed by the energy store than is fed in by the energy store. This can be done by providing very much negative control power in accordance with the regulations including the procedure outlined above, whereas according to the regulations including the procedure set out above, preferably only the at least guaranteed power is provided at positive control power. Preferably, an average of at least 0.1% more energy is taken from the network than is fed, in particular at least 0.2%, preferably at least 0.5%, more preferably at least 1.0%, especially preferably 5%, these values being based on a Average measured over a period of at least 15 minutes, preferably at least 4 hours, more preferably at least 24 hours and especially preferably at least 7 days, and refer to the energy fed.

Hierbei kann die zuvor dargelegte Regelleistungserbringung eingesetzt werden, um ein Maximum an Energie aus dem Netz zu entnehmen, wobei die maximal mögliche negative Regelleistung bereitgestellt wird, wohingegen nur ein Minimum an positiver Regelleistung erbracht wird. In this case, the control power provision set out above can be used to extract a maximum of energy from the network, whereby the maximum possible negative control power is provided, whereas only a minimum of positive control power is provided.

In den Ausführungsformen zur bevorzugten und speziell zur maximalen Energieaufnahme können die hierdurch aus dem Netz entnommenen Energien über den zuvor beschriebenen Energiehandel verkauft werden, wobei dies vorzugsweise zu Zeitpunkten erfolgt, zu denen ein höchstmöglicher Preis zu erzielen ist. Hierzu können Prognosen über die Preisentwicklung herangezogen werden, die auf historischen Daten beruhen. In the embodiments for the preferred and especially for the maximum energy consumption, the energy thus extracted from the network can be sold via the energy trade described above, preferably at times when the highest possible price is to be achieved. For this purpose, forecasts of the price development based on historical data can be used.

Weiterhin kann der Ladezustand des Energiespeichers zum Zeitpunkt eines geplanten Verkaufs an Energie vorzugsweise mindestens 70 %, besonders bevorzugt mindestens 80 % und besonders bevorzugt mindestens 90 % der Speicherkapazität betragen, wobei der Ladezustand nach dem Verkauf bevorzugt höchstens 80 %, insbesondere höchstens 70 % und besonders bevorzugt höchstens 60 % der Speicherkapazität beträgt. Furthermore, the state of charge of the energy store at the time of a planned sale of energy may preferably be at least 70%, particularly preferably at least 80% and particularly preferably at least 90% of the storage capacity, the state of charge after sale preferably not exceeding 80%, in particular not more than 70% and especially preferably at most 60% of the storage capacity amounts.

Bei einer dauerhaften Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes kann die Regelleistung gemäß den üblichen Regularien erbracht werden, die auch für eine kurzfristige Regelung der Netzfrequenz erbracht werden. In Europa ist gemäß den derzeit gültigen Vorschriften der Betrag der zu erbringenden Leistung weitgehend linear mit zunehmender Frequenzabweichung von der Vorgabefrequenz zu erhöhen. So wird üblich bei einer Abweichung von 100 mHz eine Regelleistung erbracht, die 50% der Maximalleistung beträgt. Diese Maximalleistung wird bei einer Abweichung von 200 mHz erbracht und entspricht der zuvor definierten Nennleistung oder kontrahierten Höchstleistung, für die der Energiespeicher mindestens präqualifiziert ist. Bei einer Abweichung von 50 mHz wird demgemäß 25 % der Nennleistung erbracht. In the case of a permanent frequency deviation outside the frequency band, the control power can be provided in accordance with the usual regulations, which are also provided for a short-term regulation of the network frequency. In Europe, according to current regulations, the amount of the service to be provided is to be increased largely linearly with increasing frequency deviation from the default frequency. Thus, with a deviation of 100 mHz, a control power is usually provided which amounts to 50% of the maximum power. This maximum power is provided at a deviation of 200 mHz and corresponds to the previously defined rated power or contracted maximum power, for which the energy storage is at least prequalified. With a deviation of 50 mHz, accordingly, 25% of the rated power is provided.

Diese Regelung kann, allerdings mit der zuvor dargelegten Änderung der Vorgabefrequenz auf eine variable Regelfrequenz, beibehalten werden. Hierbei können die Frequenzwerte, bei denen die Maximalleistung oder Nennleistung zu erbringen ist, entsprechend verschoben werden. Alternativ können diese Frequenzen beibehalten werden. Beispielsweise kann bei einer variablen Regelfrequenz von 49,90 Hz (Änderung von –100 mHz zur normalen Vorgabefrequenz) und einer Netzfrequenz von 49,80 Hz (Abweichung von –200 mHz zur normalen Vorgabefrequenz) nur 50% der eigentlichen Maximalleistung bereitgestellt werden, da die ursprünglich untere Grenze von 49,80 Hz erreicht wurde, jedoch bei einer Abweichung von 100 mHz nur 50 % der Maximalleistung zu erbringen ist. This regulation can, however, be maintained with the change in the default frequency to a variable control frequency as explained above. In this case, the frequency values at which the maximum power or nominal power is to be provided can be shifted accordingly. Alternatively, these frequencies can be maintained. For example, with a variable control frequency of 49.90 Hz (change from -100 mHz to the normal default frequency) and a power frequency of 49.80 Hz (deviation from -200 mHz to the normal default frequency) only 50% of the actual maximum power can be provided because the originally lower limit of 49.80 Hz was reached, however, with a deviation of 100 mHz only 50% of the maximum power is to be provided.

Alternativ kann beispielsweise bei einer variablen Regelfrequenz von 49,90 Hz (Änderung von –100 mHz zur normalen Vorgabefrequenz) und einer Netzfrequenz von 49,80 Hz (Abweichung von –200 mHz zur normalen Vorgabefrequenz) 100 % der eigentlichen Maximalleistung bereitgestellt werden, obwohl die Abweichung zur variablen Regelfrequenz nur 100 mHz beträgt, jedoch der untere Schwellenwert für die Maximalleistung gemäß der Vorgabefrequenz erreicht wurde. Alternatively, for example, with a variable control frequency of 49.90 Hz (change from -100 mHz to the normal default frequency) and a power frequency of 49.80 Hz (deviation from -200 mHz to the normal default frequency) 100% of the actual maximum power can be provided, although the Deviation from the variable control frequency is only 100 mHz, but the lower threshold for the maximum power has been reached according to the preset frequency.

Gemäß einer weiteren Variante kann eine Regelleistung erbracht werden, die bevorzugt systemunterstützend, keinesfalls aber kontraproduktiv ist. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass beispielsweise bei einer hinreichend großen Abweichung der variablen Regelfrequenz von der Vorgabefrequenz nach unten der Zustand eintreten kann, dass der Energiespeicher aufgrund einer vergleichsweise kleinen positiven Frequenzabweichung zur neuen Regelfrequenz negative Regelleistung bereitstellt, also Energie aus dem Netz aufnimmt, obwohl die Frequenzabweichung zur Vorgabefrequenz negativ ist und gemäß der Standardregelung auf die Vorgabefrequenz eine positive Regelleistung erbracht werden müsste. Beispielsweise kann bei einer variablen Regelfrequenz von 49,90 Hz (Änderung von –100 mHz zur Vorgabefrequenz) und einer aktuellen Netzfrequenz von 49,95 Hz (Abweichung von –50 mHz zur Vorgabefrequenz) gemäß der zuvor dargelegten Abhängigkeit eine negative Regelleistung erbracht werden, da die Netzfrequenz um 50 mHz größer ist als die Frequenz, auf die das System regelt. Diese Art der Regelung ist nicht systemkonform, da entgegen den eigentlichen Vorgaben bzw. den tatsächlichen Systemanforderungen geregelt wird, gemäß denen bei einer Netzfrequenz von 49,95 Hz positive Regelleistung zu erbringen ist. Eine systemkonforme Regelung kann demgemäß vorsehen, dass bei einer Netzfrequenz, die zwischen der Vorgabefrequenz und der variablen Regelfrequenz liegt, keine Regelleistung bereitgestellt wird. Durch diese Maßnahme wird der Energiespeicher zwar nicht regeneriert, jedoch gegenüber einem Betrieb auf Basis der Vorgabefrequenz geschont. In diesem Zusammenhang ist insbesondere festzuhalten, dass bei einer größeren Abweichung der Netzfrequenz eine geringere Regelleistung bereitgestellt wird, als dies der Standard vorsieht, bei dem auf die Vorgabefrequenz geregelt wird. According to another variant, a control power can be provided, which is preferably system-supporting, but by no means counterproductive. In this context, it should be noted that, for example, with a sufficiently large deviation of the variable control frequency from the default frequency down the state may occur that the energy storage due to a relatively small positive frequency deviation to new control frequency provides negative control power, that absorbs energy from the network, although the frequency deviation to the default frequency is negative and according to the standard control on the default frequency, a positive control power would be provided. For example, with a variable control frequency of 49.90 Hz (change from -100 mHz to the default frequency) and a current power frequency of 49.95 Hz (deviation from -50 mHz to default frequency) according to the dependency set out above, a negative control power can be provided the grid frequency is 50 mHz greater than the frequency that the system controls. This type of control is not system-compliant, since it is regulated contrary to the actual specifications or the actual system requirements, according to which positive control power is to be provided at a mains frequency of 49.95 Hz. A system-compliant control can accordingly provide that no control power is provided at a mains frequency which is between the default frequency and the variable control frequency. Although the energy storage device is not regenerated by this measure, it is spared from operation based on the preset frequency. In this context, it should be noted in particular that with a greater deviation of the mains frequency, a lower control power is provided than provided by the standard, which is regulated to the default frequency.

Ferner kann vorgesehen sein, dass bei besonders kräftigen Abweichungen der Netzfrequenz eine höhere Leistung durch den Energiespeicher zumindest kurzzeitig erbracht wird, als dies beispielsweise gemäß einer Regelleistungserbringung mit einer linearen Abhängigkeit vorgesehen ist. So können bei sehr starken Abweichungen oder hohen Zunahmen der Frequenzabweichung mit der Zeit Änderungen der Steigung dieser frequenzabhängigen Leistungserbringungskurve vorgesehen sein. Diese Änderungen der frequenzabhängigen Leistungserbringungskurve können beispielsweise bei einer betragsmäßigen Differenz der Netzfrequenz von der Vorgabefrequenz um mindestens 100 mHz, vorzugsweise um mindestens 150 mHz vorgesehen sein. Hierbei ist die Änderung der Steigung von den Anforderungen der Netzbetreiber abhängig, wobei im Allgemeinen die bei 200 mHz zu erbringende Nennleistung (bezogen auf die Vorgabefrequenz bei einer Standardregelleistungserbringung) bei dieser Frequenz erbracht werden kann. Furthermore, it can be provided that in the case of particularly strong deviations of the grid frequency, a higher power is provided by the energy store at least for a short time than is provided, for example, according to a control power supply with a linear dependency. Thus, for very large deviations or high increases in frequency deviation over time, changes in the slope of this frequency-dependent power delivery curve may be provided. These changes in the frequency-dependent power output curve can be provided, for example, with an absolute difference of the mains frequency from the default frequency by at least 100 MHz, preferably by at least 150 MHz. In this case, the change in the slope is dependent on the requirements of the network operator, wherein in general, the nominal power to be provided at 200 mHz (based on the default frequency in a standard control power delivery) can be provided at this frequency.

Erfindungsgemäß wird ein Energiespeicher zur Durchführung des Verfahrens eingesetzt, der elektrische Energie aufnehmen und abgeben kann. Die Art des Energiespeichers ist für die Durchführung der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich. According to the invention, an energy store is used to carry out the method, which can absorb and deliver electrical energy. The type of energy storage is not essential to the practice of the present invention.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass als Energiespeicher ein Schwungrad, ein Wärmespeicher, ein Wasserstofferzeuger und -speicher mit Brennstoffzelle, ein Erdgaserzeuger mit Gaskraftwerk, ein Pumpspeicherkraftwerk, ein Druckluftspeicherkraftwerk, ein supraleitender magnetischer Energiespeicher, ein Redox-Flow-Element und/oder ein galvanisches Element verwendet wird, vorzugsweise ein Akkumulator oder Kombinationen („Pools“) von Speichern oder von Speichern mit konventionellen Regelleistungsquellen oder von Speichern mit Verbrauchern und/oder Energieerzeugern. Preferably, it can be provided that as energy storage a flywheel, a heat storage, a hydrogen generator and storage with fuel cell, a natural gas generator with gas power plant, a pumped storage power plant, a compressed air storage power plant, a superconducting magnetic energy storage, a redox flow element and / or a galvanic element is preferably used, an accumulator or combinations ("pools") of memories or memories with conventional control power sources or of memories with consumers and / or power generators.

Ein als Energiespeicher betriebener Wärmespeicher muss zusammen mit einer Vorrichtung zur Herstellung von Strom aus der gespeicherten Wärmeenergie betrieben werden. A heat storage device operated as an energy store must be operated together with a device for producing electricity from the stored heat energy.

Zu den Akkumulatoren zählen insbesondere Bleiakkumulatoren, Natrium-Nickelchlorid-Akkumulatoren, Natrium-Schwefel-Akkumulatoren, Nickel-Eisen-Akkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren, Nickel-Wasserstoff-Akkumulatoren, Nickel-Zink-Akkumulatoren, Zinn-Schwefel-Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Natrium-Ionen-Akkumulatoren und Kalium-Ionen-Akkumulatoren. The accumulators include in particular lead-acid batteries, sodium-nickel-chloride accumulators, sodium-sulfur accumulators, nickel-iron accumulators, nickel-cadmium accumulators, nickel-metal hydride accumulators, nickel-hydrogen accumulators, nickel-zinc accumulators, tin Sulfur lithium-ion batteries, sodium ion batteries and potassium ion batteries.

Hierbei sind Akkumulatoren bevorzugt, die einen hohen Wirkungsgrad sowie eine hohe betriebliche und kalendarische Lebensdauer aufweisen. Zu den bevorzugten Akkumulatoren zählen demgemäß insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren (z. B. Lithium-Polymer-Akkumulatoren, Lithium-Titanat-Akkumulatoren, Lithium-Mangan-Akkumulatoren, Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren, Lithium-Eisen-Mangan-Phosphat-Akkumulatoren, Lithium-Eisen-Yttrium-Phosphat-Akkumulatoren) sowie Weiterentwicklungen dieser, wie zum Beispiel Lithium-Luft-Akkumulatoren, Lithium-Schwefel-Akkumulatoren und Zinn-Schwefel-Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Here, accumulators are preferred, which have a high efficiency and a high operational and calendar life. The preferred accumulators accordingly include, in particular, lithium-ion accumulators (for example lithium-polymer accumulators, lithium-titanate accumulators, lithium-manganese accumulators, lithium-iron-phosphate accumulators, lithium-iron-manganese-phosphate Accumulators, lithium-iron-yttrium-phosphate accumulators) and developments thereof, such as lithium-air accumulators, lithium-sulfur accumulators and tin-sulfur lithium-ion accumulators.

Insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind aufgrund ihrer schnellen Reaktionszeit, das heißt, sowohl hinsichtlich der Ansprechzeit als auch der Rate, mit der die Leistung gesteigert oder reduziert werden kann, für erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet. Zudem ist auch der Wirkungsgrad insbesondere bei Li-Ionen-Akkumulatoren gut. Ferner zeigen bevorzugte Akkumulatoren ein hohes Verhältnis von Leistung zu Kapazität, wobei dieser Kennwert als C-Rate bekannt ist. In particular, lithium-ion secondary batteries are particularly suitable for methods according to the invention because of their rapid reaction time, that is, both in terms of the response time and the rate at which the power can be increased or reduced. In addition, the efficiency is good, especially for Li-ion batteries. Furthermore, preferred accumulators exhibit a high power to capacity ratio, this characteristic being known as the C rate.

Auch kann vorgesehen sein, dass in dem Energiespeicher eine Energie von zumindest 4 kWh gespeichert werden kann, vorzugsweise von zumindest 10 kWh, besonders bevorzugt zumindest 50 kWh, ganz besonders bevorzugt zumindest 250 kW h. It can also be provided that an energy of at least 4 kWh can be stored in the energy store, preferably of at least 10 kWh, particularly preferably at least 50 kWh, very particularly preferably at least 250 kW h.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann der Energiespeicher eine Kapazität von 1 kAh, bevorzugt 10 kAh und besonders bevorzugt 100 kAh besitzen. According to a further embodiment, the energy store can have a capacity of 1 kAh, preferably 10 kAh and particularly preferably 100 kAh.

Bei Verwendung von Speichern, die auf elektrochemischen Elementen beruhen, insbesondere Akkumulatoren, kann dieser Speicher vorteilhaft mit einer Spannung von mindestens 1 V, vorzugsweise mindestens 10 V und besonders bevorzugt mindestens 100 V betrieben werden. When using memories based on electrochemical elements, in particular accumulators, this memory can advantageously be operated with a voltage of at least 1 V, preferably at least 10 V and particularly preferably at least 100 V.

Die Kapazität kann an die Nennleistung und den zuvor definierten festgelegten Zeitraum angepasst werden. Größere Kapazitäten sind für höhere Nennleistungen und längere Zeiträume notwendig. The capacity can be adjusted to the rated capacity and the predefined set period. Larger capacities are needed for higher power ratings and longer periods of time.

Die Einspeisung von Regelleistung in das Wechselstromnetz kann je nach Verlauf der Frequenzabweichung konstant, über Pulse oder über Rampen erfolgen, die sich durch einen Anstieg an Leistungseinspeisung über einen definierten Zeitraum gekennzeichnet sind. Depending on the course of the frequency deviation, the supply of control power to the AC grid can be constant, via pulses or via ramps which are characterized by an increase in power supply over a defined period of time.

Eine über Pulse (Impulse) bereitgestellte Regelleistung ermöglicht eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Vorrichtung und des Verfahrens zur Bereitstellung von Regelleistung, da hierdurch die, insbesondere bei Verwendung von Akkumulatoren, notwendige Leistungselektronik bei einem höheren Wirkungsgrad betrieben werden kann. Unter einem Puls ist ein zeitlich begrenzter stoßartiger Strom-, Spannungs- oder Leistungsverlauf zu verstehen, wobei diese Pulse auch als wiederholende Folge von Impulsen eingesetzt werden können. Der Tastgrad gemäß DIN IEC 60469-1 kann hierbei von der Art der Leistungselektronik und der zu erbringenden Regelleistung gewählt werden, wobei dieser im Bereich von größer null bis 1, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 0,9, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 0,8 liegt. An over Pulse (pulses) provided control power allows an improvement in the efficiency of the device and the method for providing control power, as this, the, in particular when using accumulators, necessary power electronics can be operated at a higher efficiency. A pulse is to be understood as a time-limited, jerky current, voltage or power curve, whereby these pulses can also be used as a repetitive series of pulses. The duty cycle according to DIN IEC 60469-1 This can be chosen from the type of power electronics and the control power to be provided, this being in the range of greater than zero to 1, preferably in the range of 0.1 to 0.9, particularly preferably in the range of 0.2 to 0.8 ,

Im Fall von erforderlich werdenden Leistungsänderungen kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Leistung des Energiespeichers abhängig von der Höhe der erforderlichen Leistungsänderung über einen Zeitraum von zumindest 0,5 s gesteigert wird, vorzugsweise über einen Zeitraum von zumindest 2 s, besonders bevorzugt über einen Zeitraum von zumindest 30 s. In the case of changes in power required, it may preferably be provided that the power of the energy store is increased over a period of at least 0.5 s, preferably over a period of at least 2 s, particularly preferably over a period of time, depending on the level of the required power change at least 30 s.

Durch diese langsameren Rampen wird sichergestellt, dass es zu keinen Anregungen von unerwünschten Störungen oder Schwingungen im Stromnetz oder bei den angeschlossenen Verbrauchern und Erzeugern durch einen zu steilen Leistungsgradienten kommt. These slower ramps ensure that there are no suggestions of unwanted disturbances or oscillations in the power network or in the connected consumers and generators by a too steep power gradient.

Der anzustrebende Ladezustand des Energiespeichers kann vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80% der Kapazität liegen, besonders bevorzugt im Bereich von 40 bis 60%. Die Einhaltung und/oder die Rückkehr in diese Ladezustandsbereiche kann beispielsweise durch Nutzung der dieser Erfindung zu Grunde liegende Betriebsweise und/oder über den zuvor näher erläuterten Energiehandel über das Stromnetz erreicht werden. Der Ladezustand entspricht insbesondere im Fall von Akkumulatoren als Energiespeicher dem Ladungszustand (engl.: „State-of-Charge“, SoC) oder dem Energiegehalt (engl.: „State-of-Energie“, SoE). The desired state of charge of the energy store may preferably be in the range from 20 to 80% of the capacity, more preferably in the range from 40 to 60%. Compliance with and / or the return to these state of charge areas can be achieved, for example, by using the mode of operation on which this invention is based and / or via the energy trade, which was explained in more detail above, via the power grid. The state of charge corresponds in particular in the case of accumulators as an energy store to the state of charge (English: "state-of-charge", SoC) or the energy content (English: "State-of-Energy", SoE).

Der anzustrebende Ladezustand des Energiespeichers kann von Vorhersagedaten abhängen. So können insbesondere Verbrauchsdaten zur Bestimmung des optimalen Ladezustandes herangezogen werden, die von der Tageszeit, dem Wochentag und/oder der Jahreszeit abhängig sind. The desired state of charge of the energy store may depend on forecast data. In particular, consumption data can be used to determine the optimum state of charge, which depends on the time of day, the day of the week and / or the season.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die ans Stromnetz abgegebene Leistung des Energiespeichers oder die aus dem Stromnetz aufgenommene Leistung des Energiespeichers nach einer dauerhaften Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes zu mehreren Zeitpunkten, insbesondere kontinuierlich gemessen wird und der Ladezustand des Energiespeichers zu mehreren Zeitpunkten, vorzugsweise kontinuierlich berechnet wird, wobei die abgegebene oder aufgenommene Leistung des Energiespeichers in Abhängigkeit von diesem Ladezustand derart eingestellt wird, dass die variable Regelfrequenz bei der Leistungsaufnahme oder -abgabe berücksichtigt wird. It can also be provided that the output of the power storage of the energy storage or recorded from the power grid power of the energy storage after a permanent frequency deviation outside the frequency band at several times, in particular continuously measured and the state of charge of the energy storage at several times, preferably continuously calculated is set, wherein the output or recorded power of the energy storage in response to this state of charge is set such that the variable control frequency is taken into account in the power consumption or delivery.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren mit einem zusätzlichen Regelleistungserbringer durchgeführt werden. Zusätzliche Regelleistungserbringer sind in diesem Zusammenhang Vorrichtungen, die Regelleistung bereitstellen können, die jedoch keinen Energiespeicher darstellen. Zu den zusätzlichen Regelleistungserbringern zählen insbesondere Energieerzeuger und Energieverbraucher. According to a particular embodiment of the present invention, the method may be performed with an additional control power provider. Additional control power supplies in this context are devices that can provide control power, but that do not represent energy storage. The additional providers of control services include, in particular, energy producers and energy consumers.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass als Energieerzeuger ein Kraftwerk verwendet wird, vorzugsweise ein Kohlekraftwerk, ein Gaskraftwerk oder ein Wasserkraftwerk und/oder als Energieverbraucher eine Werk zum Herstellen einer Substanz verwendet wird, insbesondere ein Elektrolyse-Werk oder ein Metall-Werk, vorzugsweise ein Aluminium-Werk oder ein Stahlwerk. It can be inventively provided that a power plant is used as an energy generator, preferably a coal power plant, a gas power plant or a hydroelectric power plant and / or a plant for producing a substance is used as an energy consumer, in particular an electrolysis plant or a metal plant, preferably one Aluminum plant or a steel plant.

Solche Energieerzeuger und Energieverbraucher sind zur Bereitstellung von längerfristigen Regelleistungen gut geeignet. Ihre Trägheit stellt erfindungsgemäß keinen Hinderungsgrund dar, wenn sie geeignet mit dynamischen Speichern kombiniert werden. Such energy producers and consumers are well-suited to providing longer-term balancing services. Their inertia, according to the invention, does not constitute a hindrance if suitably combined with dynamic storage.

Hierbei sind insbesondere solche zusätzlichen Regelleistungserbringer bevorzugt, die auch im Zusammenhang mit Erneuerbaren Energien eingesetzt werden können, wie beispielsweise Elektrolyse-Werke oder Metall-Werke, deren Produktion zur Bereitstellung von positiver Regelleistung verringert werden kann. In this case, particular preference is given to those additional control power generators which can also be used in connection with renewable energies, such as, for example, electrolysis works or metal works, whose production can be reduced in order to provide positive control power.

Durch diese Ausgestaltung kann überraschend die Nennleistung des Energiespeichers gesteigert werden, ohne dass die Kapazität desselben vergrößert werden muss. Hierbei kann dem Energiespeicher Leistung durch den zusätzlichen Regelleistungserbringer auch bei einer hohen Netzbelastung in sehr kurzer Zeit bei Bedarf bereitgestellt werden, ohne dass ein langwieriger Energiehandel notwendig ist. Überraschend kann daher bei einer relativ geringen Kapazität des Speichers eine relativ hohe Leistung abgegeben werden, die im Allgemeinen nur für einen kurzen Zeitraum abgegeben werden kann. Durch den unmittelbaren Zugriff auf den zusätzlichen Regelleistungserbringer kann dieser nach einer kurzen Zeit die eigentlich vom Energiespeicher zur Verfügung zu stellende Regelleistung erbringen bzw. substituieren. So kann insbesondere eine Regeneration des Energiespeichers durch die Energie oder Leistung des zusätzlichen Regelleistungserbringers erfolgen. Hierbei trägt der Energiespeicher zur Qualität der Regelleistungserbringung bei, da hierdurch eine schnelle Reaktionszeit erzielt wird. Im Gegensatz hierzu trägt der zusätzliche Regelleistungserbringer vor allem zur Quantität bei, da dieser bei relativ geringen Kosten über eine bauartbedingte, deutlich längere Zeit Regelleistung liefern kann. By this configuration, the nominal power of the energy storage can be surprisingly increased without the capacity of the same must be increased. In this case, the energy storage can be provided by the additional control power provider even with a high network load in a very short time if needed, without a lengthy energy trading is necessary. Surprisingly, therefore, a relatively high capacity can be delivered at a relatively low capacity of the memory, which can generally be delivered only for a short period of time. Due to the direct access to the additional control power provider, the latter can provide or substitute the control power actually to be provided by the energy store after a short time. In particular, a regeneration of the energy storage by the energy or power of the additional control power provider can be carried out. Here, the energy storage contributes to the quality of the control power delivery, as a result, a fast response time is achieved. In contrast to this, the additional control power provider contributes above all to the quantity, since it can supply control power at a relatively low cost over a design-related, significantly longer time.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Vorgabefrequenz des zusätzlichen Regelleistungserbringers auch bei einer dauerhaften Frequenzabweichung außerhalb des Frequenzbandes nicht variiert wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Energieerzeuger und/oder der Energieverbraucher einzeln oder im Pool eine Leistung von zumindest 10 kW hat oder haben, vorzugsweise zumindest 100 kW, besonders bevorzugt zumindest 1 MW und ganz besonders bevorzugt von zumindest 10 MW. Furthermore, it can be provided that the default frequency of the additional control power supply is not varied even with a permanent frequency deviation outside the frequency band. Furthermore, it may be provided that the energy generator and / or the energy consumer has or have a power of at least 10 kW individually or in the pool, preferably at least 100 kW, more preferably at least 1 MW and most preferably at least 10 MW.

Das Verhältnis von Nennleistung des Energiespeichers zur maximalen Leistung des zusätzlichen Regelleistungserbringers kann vorzugsweise im Bereich von 1:10000 bis 100:1, besonders bevorzugt im Bereich von 1:1000 bis 40:1 liegen. The ratio of rated power of the energy storage device to maximum power of the additional control power supply may preferably be in the range of 1: 10,000 to 100: 1, more preferably in the range of 1: 1000 to 40: 1.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, die eine Steuerung und einen Energiespeicher umfasst, wobei die Vorrichtung an ein Stromnetz angeschlossen ist und die Steuerung mit dem Energiespeicher verbunden ist, wobei die Steuerung mit einer Einheit zur Bestimmung der Zeitdauer und einer Einheit zur Bestimmung einer variablen Regelfrequenz verbunden ist. The method of the present invention may preferably be carried out with a device comprising a controller and an energy store, wherein the device is connected to a power grid and the controller is connected to the energy store, wherein the controller is provided with a unit for determining the duration and a Unit for determining a variable control frequency is connected.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen Frequenzmesser zum Messen der Netzfrequenz des Stromnetzes und einen Daten-Speicher umfasst, wobei in dem Speicher zumindest ein Grenzwert (beispielsweise Vorgabefrequenz ±10 mHz, Vorgabefrequenz ±200 mHz usw.) der Netzfrequenz gespeichert ist, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, die Netzfrequenz mit dem zumindest einen Grenzwert zu vergleichen und in Abhängigkeit von dem Vergleich die Leistung des Energiespeichers sowie gegebenenfalls des Energieverbrauchers und/oder des Energieerzeugers zu steuern. It can be provided that the device comprises a frequency meter for measuring the mains frequency of the power network and a data memory, wherein in the memory at least one limit value (eg default frequency ± 10 mHz, default frequency ± 200 mHz, etc.) of the network frequency is stored, the controller is designed to compare the mains frequency with the at least one limit value and to control the power of the energy store and possibly the energy consumer and / or the energy generator as a function of the comparison.

Unter einer Steuerung wird erfindungsgemäß vorliegend eine einfache Steuerung verstanden. Hierbei sei angemerkt, dass jede Regelung eine Steuerung umfasst, da bei einer Regelung eine Steuerung in Abhängigkeit von einer Differenz eines Istwerts zu einem Sollwert erfolgt. Bevorzugt ist die Steuerung also als Regelung ausgebildet, insbesondere bezüglich des Ladezustands. Besonders bevorzugt ist die Steuerung ein Leitsystem. Under a control according to the invention is understood in the present case a simple control. It should be noted that each control comprises a control, as in a control, a control in dependence on a difference of an actual value to a desired value takes place. Preferably, the controller is thus designed as a control, in particular with respect to the state of charge. Particularly preferably, the controller is a control system.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Einheit zur Bestimmung der Zeitdauer einen Daten-Speicher aufweist, wobei in dem Daten-Speicher zumindest historische Daten über die Abweichung und die Dauer der Netzfrequenz von der Vorgabefrequenz festgehalten sind, wobei diese historischen Daten einen Zeitraum von vorzugsweise mindestens einem Tag, bevorzugt mindestens einer Woche, besonders bevorzugt mindestens einem Monat und speziell bevorzugt mindestens einem Jahr umfassen. Die Einheit zur Bestimmung einer variablen Regelfrequenz kann entsprechend der Art der variablen Regelfrequenz ausgestaltet sein, wobei bei einer fixen Einstellung der variablen Regelfrequenz außerhalb des Frequenzbandes, welches um die Vorgabefrequenz definiert wird, ein einfacher Speicher genügt, in welchem die jeweiligen Werte abgespeichert sind. Bei einer Ermittlung der variablen Regelfrequenz durch eine gleitende Mittelwertbildung umfasst die Einheit zur Bestimmung einer variablen Regelfrequenz eine entsprechende Recheneinheit sowie mindestens einen Speicher zur Speicherung der entsprechenden Frequenzdaten. Furthermore, it can be provided that the unit for determining the time duration has a data memory, wherein at least historical data about the deviation and the duration of the network frequency from the default frequency are recorded in the data memory, this historical data having a period of preferably at least a day, preferably at least one week, more preferably at least one month and especially preferably at least one year. The unit for determining a variable control frequency can be designed according to the type of variable control frequency, wherein at a fixed setting of the variable control frequency outside the frequency band, which is defined by the default frequency, a simple memory is sufficient in which the respective values are stored. In a determination of the variable control frequency by a moving average, the unit for determining a variable control frequency comprises a corresponding arithmetic unit and at least one memory for storing the corresponding frequency data.

Alternativ werden die Daten an einer entfernten Stelle erhoben und wie oben dargelegt ausgewertet und das entsprechende Signal geeignet an den oder die Speicher zur Regelleistungsbereitstellung übertragen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann dies über die bekannten Methoden der Ferndatenübertragung und -kommunikation erfolgen. Alternatively, the data is collected at a remote location and evaluated as set forth above, and the appropriate signal is appropriately transmitted to the memory (s) for control power provision. In a particularly preferred embodiment, this can be done via the known methods of remote data transmission and communication.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von zwei schematisch dargestellten Figuren erläutert, ohne jedoch dabei die Erfindung zu beschränken. Dabei zeigt: Exemplary embodiments of the invention will be explained below with reference to two diagrammatically illustrated figures, without, however, limiting the invention. Showing:

1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung von Regelleistung; und 1 a schematic representation of a device according to the invention for the provision of control power; and

2: ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfahren. 2 : a flow chart for a method according to the invention.

1 zeigt einen schematischen Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 für ein erfindungsgemäßes Verfahren umfassend eine Steuerung 11 und einen Energiespeicher 12, wobei die Vorrichtung an ein Stromnetz 13 angeschlossen ist. 1 shows a schematic structure of a preferred embodiment of a device according to the invention 10 for a method according to the invention comprising a controller 11 and an energy store 12 , where the device is connected to a power grid 13 connected.

Insbesondere auch in solchen Fällen ist ein besonders schnell reagierender und leicht auf- und entladbarer Energiespeicher 12 besonders vorteilhaft. Am besten sind hierfür Akkumulatoren geeignet. Insbesondere Li-Ionen-Akkumulatoren sind mit geringen schädlichen Einflüssen auf den Akkumulator schnell und häufig auf- und entladbar, so dass diese erfindungsgemäß für alle Ausführungsbeispiele besonders geeignet und bevorzugt sind. Dazu müssen Li-Ionen-Akkumulatoren mit beträchtlicher Kapazität bereitgestellt werden. Diese sind beispielsweise leicht in einem oder mehreren 40-Fuß-ISO-Containern unterzubringen. In particular, even in such cases is a particularly fast-reacting and easily aufaufladbarer and energy storage 12 especially advantageous. Batteries are best suited for this purpose. In particular, Li-ion batteries are quickly and frequently charged and discharged with little harmful effects on the battery, so that they are particularly suitable and preferred for all embodiments according to the invention. This requires the provision of considerable capacity Li-ion batteries. For example, these can be easily accommodated in one or more 40-foot ISO containers.

Hierbei ist die Steuerung 11 mit dem Energiespeicher 12 verbunden. Weiterhin ist die Steuerung 11 mit einer Einheit zur Bestimmung der Zeitdauer 14 und einer Einheit zur Bestimmung einer variablen Regelfrequenz 15 verbunden. Diese Einheiten können selbstverständlich räumlich in einem Gehäuse mit der Steuerung untergebracht sein. Die Verbindung zwischen der Einheit zur Bestimmung der Zeitdauer 14 und der Einheit zur Bestimmung einer variablen Regelfrequenz 15 mit der Steuerung 11 erlaubt eine Kommunikation der ermittelten Daten, die in der Steuerungseinheit verarbeitet werden. Ferner kann die Steuerung 11 mit dem Stromnetz 13 verbunden sein, wobei diese in 1 nicht dargestellte Verbindung eine Übermittlung von Anfragen nach benötigter Regelleistung, sowohl positiver als auch negativer, erlauben kann. Here is the controller 11 with the energy storage 12 connected. Furthermore, the controller 11 with a unit for determining the duration 14 and a unit for determining a variable control frequency 15 connected. Of course, these units can be accommodated spatially in a housing with the controller. The connection between the unit for determining the duration 14 and the unit for determining a variable control frequency 15 with the controller 11 allows a communication of the determined data, which are processed in the control unit. Furthermore, the controller 11 with the power grid 13 be connected, these in 1 not shown connection, a transmission of requests for required control power, both positive and negative, may allow.

Die in 1 dargelegte Ausführungsform weist einen zusätzlichen Regelleistungserbringer 16 auf, der in der vorliegenden Erfindung eine optionale Komponente darstellt. Der zusätzliche Regelleistungserbringer 16 kann ein Energieerzeuger und/oder ein Energieverbraucher sein, wobei der zusätzliche Regelleistungserbringer 16 sowohl mit dem Stromnetz 13 als auch mit dem Energiespeicher 12 verbunden ist, so dass die durch den zusätzlichen Regelleistungserbringer bereitgestellte Regelleistung unmittelbar in das Stromnetz 13 eingespeist werden kann oder zur Regenerierung des Energiespeichers 12 eingesetzt werden kann. Die Steuerung des zusätzlichen Regelleistungserbringers 16 kann durch übliche Komponenten erfolgen, die mit der Steuerung 11 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in Verbindung stehen können. Für Einzelheiten zur Regelung von Regelleistung und zum Informationsaustausch mit den Netzbetreibern sei auf das Forum Netztechnik/Netzbetrieb im VDE (FNN) „TransmissionCode 2007“ vom November 2009 verwiesen. In the 1 set forth embodiment has an additional control power provider 16 which is an optional component in the present invention. The additional control power provider 16 may be an energy producer and / or an energy consumer, the additional control power provider 16 both with the power grid 13 as well as with the energy storage 12 is connected so that the control power provided by the additional control power supply directly into the power grid 13 can be fed or to regenerate the energy storage 12 can be used. The control of the additional control power supply 16 can be done by usual components with the control 11 the device according to the invention 10 can be connected. Please refer to the Forum Netztechnik / Netzbetrieb in the VDE (FNN) "TransmissionCode 2007" of November 2009 for details on the regulation of control power and the exchange of information with the network operators.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren. Bei dem Verfahren wird ein Energiespeicher eingesetzt. In Schritt 1 wird die Netzfrequenz des Stromnetzes gemessen. Im Entscheidungsschritt 2 wird anschließend geprüft, ob die Netzfrequenz innerhalb oder außerhalb des Frequenzbandes liegt, welches zuvor festgelegt wurde. Dieses Frequenzband kann identisch zu einem Totband sein, welches durch die Netzregularien oder vom Netzbetreiber vorgegeben ist. Weiterhin kann dieses Frequenzband größer oder kleiner als das von den Netzbetreibern oder durch die Netzregularien bestimmte Totband sein. 2 shows a flow chart for a preferred method according to the invention. In the method, an energy storage is used. In step 1 the mains frequency of the power grid is measured. In the decision step 2 it is then checked whether the mains frequency lies within or outside the frequency band which was previously determined. This frequency band can be identical to a deadband, which is predetermined by the network regulations or by the network operator. Furthermore, this frequency band may be larger or smaller than the deadband determined by the network operators or by the network regulations.

Falls die gemessene Netzfrequenz innerhalb des Frequenzbandes liegt, erfolgt gemäß der vorliegenden Ausführungsform des Verfahrens eine Regelleistungserbringung gemäß den Standardvorgaben, wie dies in Schritt 8 dargestellt ist. If the measured network frequency is within the frequency band, according to the present embodiment of the method, a control power supply is performed according to the standard specifications, as in step 8th is shown.

Falls die Netzfrequenz außerhalb des Frequenzbands liegt, wird in Entscheidungsschritt 3 geprüft, ob eine dauerhafte Frequenzabweichung über einen festgelegten Zeitraum vorliegt. Hierbei kann ebenfalls überprüft werden, ob eine andere Beschränkung gegeben ist, die eine Abweichung von den Standardvorgaben ausschließt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zu bestimmten Tageszeiten eine Regelung auf die Vorgabefrequenz zwingend ist. Falls keine dauerhafte Frequenzabweichung gegeben ist oder eine Regelung auf eine variable Regelfrequenz ausgeschlossen ist, wird Regelleistung gemäß den üblichen Vorgaben erbracht, wobei auf die Vorgabefrequenz geregelt wird. Falls eine dauerhafte Frequenzabweichung vorliegt und keine Ausnahmeregelung zutrifft, wird mit Entscheidungsschritt 4 fortgefahren. If the network frequency is outside the frequency band, in decision step 3 Checked for a permanent frequency deviation over a defined period of time. Here it can also be checked whether there is another restriction which excludes a deviation from the standard specifications. For example, it may be provided that a regulation to the default frequency is mandatory at certain times of the day. If there is no permanent frequency deviation or a regulation to a variable control frequency is excluded, control power is provided according to the usual specifications, being regulated to the default frequency. If there is a permanent frequency deviation and no exception applies, the decision step 4 continued.

In Entscheidungsschritt 4 wird überprüft, ob ein Abbruchkriterium vorliegt, so dass ein Übergang von einer Regelung mit einer variablen Regelfrequenz auf eine Regelung mit der Vorgabefrequenz erfolgen muss. Diese Abbruchkriterien können beispielsweise durch einen Zeitraum gegeben sein, auf den eine Erbringung von Regelleistung mit einer variablen Regelfrequenz begrenzt ist. Weiterhin kann durch eine Regeneration des Energiespeichers ein Ladezustand erreicht worden sein, der eine Regelung auf die Vorgabefrequenz erlaubt. In diesem Fall wird in der vorliegenden Ausführungsform gemäß Schritt 5 die Zeitmessung hinsichtlich des vorgegebenen Zeitraums, für den eine dauerhafte Frequenzabweichung vorliegen muss, bevor eine Regelung auf eine variable Vorgabefrequenz zulässig ist, neu gestartet. Anschließend wird Regelleistung gemäß den üblichen Vorgaben unter Verwendung der Vorgabefrequenz erbracht, wie dies in Schritt 8 schematisch dargestellt ist. In decision step 4 it is checked whether an abort criterion exists, so that a transition from a control with a variable control frequency must be made to a control with the default frequency. These termination criteria may, for example, be given by a period of time to which a provision of control power with a variable control frequency is limited. Furthermore, can be achieved by a regeneration of the energy storage, a state of charge, which allows a regulation to the default frequency. In this case, in the present embodiment, according to step 5 the timing of the predetermined time period for which a permanent frequency deviation must be present before a control is allowed to a variable default frequency, restarted. Subsequently, control power is provided according to the usual specifications using the default frequency, as in step 8th is shown schematically.

Falls dieses Abbruchkriterium nicht erfüllt ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform in Entscheidungsschritt 6 geprüft, ob die Anwendung einer Regelleistungserbringung unter Verwendung einer variablen Regelfrequenz zweckmäßig ist, den Ladezustand des Energiespeichers in möglichst kurzer Zeit in einen anzustrebenden Ladezustand zu überführen. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Vorgabefrequenz zur Erbringung der Regelleistung verwendet. Dieser Fall kann beispielsweise eintreten, falls der Ladezustand zu Beginn einer Phase, bei der negative Regelleistung zu erbringen ist, sehr tief war. Falls nun nach einer längeren Zeit, über die negative Regelleistung bereitgestellt wurde, der Ladezustand zwar höher, jedoch unterhalb des anzustrebenden Ladezustandes ist, kann es zweckmäßig sein, weiterhin vermehrt negative Regelleistung zu erbringen und nicht auf eine variable Regelfrequenz zu regeln, die oberhalb der Vorgabefrequenz liegt. If this abort criterion is not met, in the present embodiment in decision step 6 checked whether the application of a control power application using a variable control frequency is appropriate to convert the state of charge of the energy storage in the shortest possible time in a desired state of charge. If this is not the case, the default frequency is used to provide the control power. This case may occur, for example, if the state of charge was very low at the beginning of a phase in which negative control power is to be provided. If, after a longer period of time over which negative control power was provided, the state of charge is higher, but below the desired state of charge, it may be expedient to continue to provide more negative control power and not to regulate to a variable control frequency, which is above the preset frequency lies.

Im Allgemeinen wird es jedoch zweckmäßig sein, eine Änderung der Vorgabefrequenz auf eine variable Regelfrequenz vorzunehmen, wie dies in Schritt 7 dargelegt ist, wobei Regelleistung gemäß den Vorgaben, die hierbei gelten, erbracht wird. In general, however, it will be useful to make a change in the default frequency to a variable control frequency, as in step 7 where the standard benefit is provided in accordance with the provisions that apply here.

Anschließend wird wiederum die Netzfrequenz gemessen, so dass ein Kreislauf gegeben ist. Dies gilt auch für den Fall, dass die Regelleistungserbringung gemäß den Standardvorgaben erbracht wird, wie dies in Schritt 8 beschrieben ist. Subsequently, the grid frequency is measured again, so that a cycle is given. This also applies in the event that the provision of control services is performed in accordance with the standard requirements, as in step 8th is described.

Die Reihenfolge der in 2 dargelegten Schritte kann teilweise umgestellt werden. So kann insbesondere Entscheidungsschritt 6 vor Entscheidungsschritt 4 erfolgen, so dass die Prüfung über eine Zweckmäßigkeit einer Regelung auf eine variable Regelfrequenz vor dem Vorliegen eines Abbruchkriteriums erfolgt. The order of in 2 partially explained steps can be changed. So can in particular decision step 6 before the decision step 4 be carried out so that the check on an expediency of a regulation to a variable control frequency takes place before the presence of a termination criterion.

Die in der voranstehenden Beschreibung sowie den Ansprüchen, Figuren und Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description as well as the claims, figures and embodiments may be essential both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2006/122738 A1 [0011]
WO 2010042190 A2 [0012]
JP 2008178215 A [0012]
DE 102008046747 A1 [0012]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Optimizing a Battery Energy Storage System for Primary Frequency Control" by Oudalov et al., In IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 3, August 2007 [0013]
DIN IEC 60469-1 [0089]

Claims

A method of providing control power to stabilize an AC grid, wherein the AC grid operates at a default frequency and a frequency band is defined around the default frequency, comprising an energy store that can receive and deliver electrical energy, characterized in that at a permanent frequency deviation outside the frequency band the provision of the control power is changed with the energy storage a fixed period of time, wherein this change comprises a changeover from the default frequency to a variable control frequency.

A method according to claim 1, characterized in that the variable control frequency is determined by a sliding averaging of the measured frequency.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the absolute difference between the average power frequency and the default frequency in the service provision is taken into account by the energy storage.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the state of charge of the energy store is taken into account when converting the default frequency to the variable control frequency.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the energy storage device is protected if the measured frequency lies outside the frequency band.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a regeneration of the energy storage takes place if the measured frequency is outside the frequency band.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in a corresponding state of charge of the energy storage, a conversion of the variable control frequency is made to the default frequency.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the energy store is an accumulator.

A method according to claim 7, characterized in that the accumulator is a lithium-ion accumulator.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out in combination with an additional control power provider.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the default frequency of the additional control power provider is not varied at a permanent frequency deviation outside the frequency band.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the context of the requirements for the provision of control power on average more energy is absorbed from the grid than fed.

Device for carrying out a method according to claims 1 to 12, characterized in that the device ( 10 ) a controller ( 11 ) and an energy store ( 12 ), the device being connected to a power grid ( 13 ) and the controller ( 11 ) with the energy store ( 12 ), the controller ( 11 ) with a unit for determining the duration ( 14 ) and a unit for determining a variable control frequency ( 15 ) connected is.